Современная генетика

de tainele eredit??ii.

2.2 Experien?ele lui Gr. Mendel ?i formularea legilor eredit??ii

Primele lucr?ri importante de hibridizare a plantelor au fost efectuate

оn a doua jum?tate a secolu-lui XVIII de I. G. K(lreuter, membru al

Academiei din Sanct-Peterburg. K(lreuter a demonstrat definitiv existen?a

la plante a caracterelor de sex, fecunda?ia, precum ?i posibilitatea

ob?inerii hibrizilor interspecifici. Tot K(lreuter a descoperit fenomenul

numit heterozis, care se produce la оncruci?area unor soiuri diferite:

hibrizii din prima genera?ie sunt mai productivi ca formele parentale.

Cultivatorii de plante ?i selec?ionatorii au dat aprecierea cuvenit?

acestor descoperiri remarcabile, aplicвndu-le pe larg оn practica lor. O

aten?ie оnsemnat? au acordat metodelor de hibridizare T. Nait, mul?i ani

pre?edinte al societ??ii pomicultorilor din Londra, M. Sageret, naturalist

?i agronom-savant, membru al societ??ii agricole pariziene ?i al?i savan?i

din Europa. Оns? eroarea de baz?, оn care au c?zut, consta оn faptul c? ei

studiau transmiterea prin ereditate a unui grup оntreg de caractere formate

prin hibridizare ?i ignorau eviden?a cantitativ? a fiec?rui caracter оn

parte la descenden?ii dintr-un ?ir consecutiv de genera?ii. Anume din

aceast? cauz? ei n-au reu?it s? formuleze legile eredit??ii ?i s? explice

mecanismul acestui fenomen biologic.

Onoarea acestor descoperiri apar?ine lui Iohan Gregor Mendel, str?lucit

cercet?tor ceh.

Fiu de ??ran, I. Mendel n-a putut s?-?i termine studiile universitare ?i

din cauza greut??ilor de ordin material a fost nevoit s? se c?lug?reasc?

(c?p?tвnd cu acest prilej un nume nou – Gregor). Concomitent cu predarea

fizici, matematici, ?tiin?elor naturii la ?coala real?, el efectua

experien?e privind оncruci?area unor soiuri diferite de maz?re (comanda la

diferite firme, produc?toare de semin?e, 34 de soiuri de maz?re). Timp de

doi ani Mendel a examinat soiurile ob?inute sub aspectul purit??ii ?i,

numai dup? ce s-a convins c? fiecare soi d? na?tere unei descenden?e

absolut uniforme, a оnceput s? efectueze experien?e pentru cercetarea unor

caractere clar exprimate. Mendel ?i-a ales maz?rea pentru experien?e,

deoarece la aceast? plant? nu are loc polenizarea оncruci?at?: florile de

maz?re sunt bisexuate, adic? dispun ?i de sta-mine, ?i de pistil, al c?rui

stigmat se acoper? de polen оnc? оnainte de оnflorire. Оn acest fel se

produce autopolenizarea plantelor. Pentru ob?inerea hibrizilor de la

diferite soiuri, оns?, este necesar? polenizarea artificial?. Оn acest scop

Mendel alegea momentul cвnd butonul era gata de fecundare, оl deschidea,

оnl?tura una dup? alta toate staminele ?i pres?ra pe stigmatul pistilului

polen de pe alte plante. Mendel aplica aceast? opera?ie la mii de flori.

Erau supuse оncruci??rii artificiale plante prezentвnd caractere diferite:

cu semin?e galbene ?i verzi, netede ?i rugoase, cu flori ro?ii ?i albe. ?i

оn toate experien?ele se ob?ineau rezultate identice - un caracter era de

fiecare dat? mai exprimat decвt cel?lalt (domina). De exemplu, culoarea

galben? a semin?elor domina asupra culorii lor verzi, culoarea ro?ie a

florii – asupra celei albe, suprafa?a neted? a semin?elor – asupra celei

rugoase. Astfel, ca urmare a оncruci??rii plantelor cu semin?e galbene ?i

verzi, оntreaga descenden?? avea semin?ele galbene. Se isc? оntrebarea:

unde a disp?rut culoarea verde? Dar Mendel nu se gr?bea s? trag? concluzii.

Prim?vara urm?toare el introduce semin?ele оn sol ?i nu mai intervine;

plantele ce urmau s? creasc? au fost l?sate s? se autopolenizeze. Spre

sfвr?itul verii strвnge roada ?i o supune analizelor. El a observat ceva

interesant. ?i anume: dac? la prima genera?ie toate semin?ele erau la fel

?i mo?teneau doar caracterul dominant (culoarea galben?), la cele din

genera?ia a doua, pe lвng? caracterul dominant, ap?ru un altul (culoarea

verde), pe care l-a numit caracter recesiv. Faptul l-a condus pe Mendel la

concluzia c? culoarea verde a semin?elor primei genera?ii nu disp?ruse cu

totul, ce оntr-o form? atenuat?, ascuns?, s-a p?strat. ?i aceea ce era

deosebit de interesant, оntre caracterul dominant ?i cel recesiv se

constata o corela?ie cвt se poate de riguroas?. Astfel, dintr-un num?r de

8023 de semin?e 6022 erau dominantele galbene, iar 2001 – recesivele verzi.

Acest raport s-a dovedit a fi egal cu 3,01:1. Оntre cele 7324 semin?e din

genera?ia a doua 5474 erau netede ?i 1850 rugoase. Оn acest caz raportul s-

a dovedit a fi egal cu 2,96:1. Acela?i lucru s-a constatat ?i оn cazul

celorlalte perechi de caractere contrastante. Оn genera?ia a doua are loc

segregarea caracterelor оn a?a fel, оncвt un caracter recesiv revine la

trei caractere dominante. Este descoperit?, deci, o foarte important?

legitate! Dar pe Mendel оl intereseaz? modul оn care se vor manifesta

aceste caractere la urm?toarea, cea de-a treia genera?ie. ?i din nou ob?ine

rezultate nea?teptate: оn cazul autopoleniz?rii plantelor cu caractere

recesive fenomenul segreg?rii lipse?te, оntreaga descenden?? este omogen?.

Оn schimb, plantele cu caractere dominante se manifest? оn mod diferit: o

treime din ele nu segreg? оn continuare; la celelalte dou? se produce

segregarea caracterelor dominante ?i recesive оntr-un raport de 3 la 1!

Plantele care in genera?iile urm?toare о?i p?streaz? neschimbate

caracterele au fost numite homozigote (omogene), iar plantele la care avea

loc segregarea caracterelor au fost numite heterozigote (heterogene) sau

hibride.

Reie?ind din experien?ele efectuate, Mendel a formulat dou? reguli:

regula domin?rii, denumit? ulterior prima lege a lui Mendel, sau legea

uniformit??ii hibrizilor din prima genera?ie; ?i cea de-a doua – regula

segreg?rii sau a doua lege a lui Mendel. Ea se bazeaz? pe faptul c? оntr-o

descenden?? de plante hibride, pe lвng? caractere dominante, apar ?i

caractere recesive, reprimate оn prima genera?ie. Este cunoscut? ?i legea a

treia a lui Mendel – legea purit??ii game?ilor sau legea reparti?iei

independente a factorilor ereditari. Aceast? lege se manifest? оn cazurile

оn care formele parentale alese pentru оncruci?are se deosebesc оntre ele

dup? cвteva perechi de caractere contrastante.

Оn acest fel Mendel a fost primul care a reu?it s? stabileasc?

raporturile cantitative ?i legile de manifestare a eredit??ii. Cu ajutorul

acestor legi el a putut s? demonstreze de ce caracterele ereditare se

comport? anume оntr-un fel ?i nu оn altul.

Mendel a f?cut presupunerea, c? factorii ereditari (genele) formeaz?

perechi ?i constau din dou? subunit??i, cunoscute оn prezent sub numele de

alele. Оn procesul form?rii celulelor sexuale (proces, numit gametogenez?)

genele alele nimeresc оn game?i diferi?i, iar оn procesul fecunda?iei se

unesc iar??i оn perechi.

Folosind diferite semne conven?ionale, Mendel a prezentat оn felul

urm?tor procesul de combinare a alelelor ?i, prin urmare, a caracterelor.

Formele parentale el le-a оnsemnat prin P (de la latinescul parenta –

p?rin?i), forma matern? – prin semnul ?, care la grecii antici simboliza

oglinda Venerei, iar forma patern? prin semnul ? , care semnifica scutul ?i

suli?a zeului Marte. Alelele dominante au fost оnsemnate cu majuscule, iar

cele recesive - cu litere mic. Semnul X urma s? simbolizeze procesul

оncruci??rii formelor parentale, F1 ?i F2 – prima ?i a doua genera?ie (F –

de la latinescul filii – copii).

S? examin?m cazul, cвnd pentru оncruci?are, оn calitate de forma matern?

a fost folosit? maz?re cu flori ro?ii, iar оn calitate de forma patern?-

maz?re cu flori albe. Dat fiind faptul c? formele parentale sunt uniforme

(homozigote), ele se оnseamn? prin urm?toarele perechi de alele: AA –

pentru forma matern? (culoarea ro?ie a florilor) ?i aa pentru forma patern?

(culoarea alb? a florilor).

Оn procesul form?rii game?ilor (celulelor sexuale) fiecare dintre aceste

alele se integreaz? lor. Оn timpul fecund?rii game?ii masculi

(spermatozoizii) se unesc cu game?ii femeli (ovulele) ?i produc zigo?i

(ovule fecundate), ce con?in o alel? dominant? provenit? de la forma

matern? ?i una recesiv?, provenit? de la forma patern?. Оn acest fel,

formula lor genetic? va fi Aa.

Dar оn virtutea faptului c? alela A reprim? complect ac?iunea alelei a,

оn descenden?? se manifest? caracterul unuia dintre p?rin?i ?i anume

culoarea ro?ie a florilor, care o domin? pe cea alb?. Anume prin aceasta se

explic? uniformitatea hibrizilor din prima genera?ie.

Iar acum s? urm?rim оn ce mod se combin? alelele ?i caracterele la

plantele hibride din a doua genera?ie.

Оn procesul gametogenezei la hibrizi genele alele se localizeaz? iar??i

оn game?i. La rвndul lor, diferi?i game?i оn timpul fecund?rii se combin?

cu o probabilitate egal? ?i formeaz? patru tipuri de zigo?i. 'Trei din ei

con?ii alele dominante, dezvoltвndu-se оn plante cu flori ro?ii, cel de-al

patrulea con?ine numai alele recesive ?i se. dezvolt? оn planta cu flori

albe. Iat? ?i explica?ia segreg?rii оn raport de 3 la plantelor cu flori

dup? fenotipul-culoare. Este de asemenea limpede c? unul dintre zigo?i

con?ine ambele alele dominante (AA), doi-cвte una dominant? ?i cвte una

recesiv? (Aa), iar ultimul – ambele recesive (aa). De aici reiese c?

segregarea dup? genotip este egal? cu 1:2:1.

Ce se are оn vedere prin no?iunea de fenotip ?i genotip? Prin fenotip se

оn?elege totalitatea caracterelor ?i оnsu?irilor vizibile ale unui

organism, iar prin genotip - totalitatea оnsu?irilor sale ereditare, a

genelor care determin? modul de dezvoltare a acestor caractere ?i оnsu?iri.

Cu alte cuvinte, genotipul reprezint? identitatea (localizat? оn gene) a

organismului.

Dup? un princpiu analogic are loc combinarea alelelor ?i оn cazul cвnd

formele parentale se deosebesc prin mai multe perechi de caractere. S?

analiz?m cazul cвnd Mendel a luat pentru оncruci?are maz?rea cu culoarea

galben? ?i suprafa?a neted? a semin?elor (AABB) ?i maz?rea cu culoarea

verde ?i suprafa?a rugoas? a lor (aabb). Оn procesul gametogenezei la

ambele forme parentale оn game?i se instaleaz? cвte o alel? de la fiecare

pereche de gene.

Оn rezultatul fecund?rii se formeaz? plante hibride cu genotipul

heterozigotat dup? ambele perechi de alele (AaBb) ?i fenotipul de culoare

galben? ?i suprafa?a neted? a boabelor. Deci, ?i de data aceasta se observ?

aceea?i uniformitate a hibrizilor ca ?i оn cazul monohibrid?rii.

Plantele hibride din prima genera?ie prin combinarea liber? ?i

independent? a alelelor formeaz? cвte patru tipuri de game?i, care,

contopindu-se оntre ei, dau na?tere la 16 tipuri de zigo?i diferi?i. 9

dintre ei con?in оn genotipul lor alelele dominante ale ambelor perechi de

gene (A-B-). De aceea dup? fenotip boabele vor fi galbene ?i netede. Trei

zigo?i con?in alele dominante de la prima pereche de gene ?i alele recesive

de la a doua pereche (A-bb).Dup? fenotip aceste boabe vor fi galbene ?i

rugoase. Al?i trei zigo?i, din contra, con?in оn genotip alelele recesive

ale primei perechi de gene ?i pe cele dominante de la a doua pereche (aa B-

). Fenotipul semin?elor va fi verde ?i neted. Оn sfвr?it, unul din 16

zigo?i con?ine оn genotipul s?u numai alelele recesive ale ambelor perechi

de gene (aabb). Aceste boabe sunt verzi ?i rugoase.

A?a dar, оn cazul оncruci??rii plantelor ce se deosebesc dup? dou?

perechi de caractere segregarea lor оn genera?ia a doua are loc оn raport

de 9:3:3:1.

Anume acest rezultat al segreg?rii i-a permis lui Mendel s? conchid? c?

factorii ereditari nu se contopesc ?i nu dispar, ce о?i p?streaz?

caracterul discret ?i se combin? liber cu o probabilitate egal?, iar

fiecare-pereche de caractere se transmite independent una de alta de la o

genera?ie la alta.

Оn acest fel Mendel nu numai c? a fost primul care a descoperit

principalele legit??i dup? care are loc mo?tenirea caracterelor, dar a

reu?it intuitiv, f?r? s? dispun? de nici un fel de date despre natura

factorilor ereditari, s? le dea o explica?ie. Оn aceasta ?i constat

genialitatea sa. Aceste descoperiri au acoperit de glorie numele lui

Mendel, dar faptul s-a produs abia dup? moartea sa.

Rezultatele experien?elor sale, verificate ?i iar??i verificate, Mendel

le-a prezentat оn martie 1865 la ?edin?a societ??ii naturali?tilor la

Briunn (denumirea german? a ora?ului Brno). ?i-a оntitulat expunerea

simplu: «Experien?e asupra hibrizilor vegetali», dar n-a fost оn?eles de

audien?? – nu i s-a pus nici o оntrebare. Aceast? lips? de оn?elegere nu

avea nimic surprinz?tor: el vorbea despre fenomenele ereditare оn cu totul

al?i termini decвt se obi?nuia s? se fac? la acel moment. Оn afar? de

aceasta, el a apelat pe larg la serviciile matematici, lucru de asemenea

f?r? precedent.

Оn 1866 expunerea lui Mendel a fost publicat? оn «Buletinul societ??ii

naturali?tilor din Briunn», care s-a expediat la 120 de biblioteci din

diferite ??ri ale Europei. Dar pesta tot lucrarea a оntвmpinat lipsa de

оn?elegere a contemporanilor. Vestitul Carl fon N(geli, profesor de

botanic? la Universitatea din Miunhen, a apreciat lucrarea ca fiind «un fel

de vinegret? - un amestec de botanic? cu algebr?», considerвnd, оns?, c?-?i

poate permite s?-l sf?tuiasc? pe Mendel s? verifice concluziile sale pe

al?i subiec?i, de exemplu, pe vulturici. Acesta s-a dovedit a fi un prost

serviciu, care a avut urm?ri nefaste. Florile vulturicilor sunt mici ?i (ca

?i alte compozite) formeaz? adesea semin?e f?r? a avea nevoie de

polenizare. De aceea experien?ele efectuate pe vulturici, pentru care

perseverentul Mendel a cheltuit cв?iva ani, au dat rezultate atenuate ?i l-

au f?cut chiar s? se оndoiasc? de juste?a descoperirii sale. A?a a ?i

murit, f?r? ca meritele s?-i fie recunoscute.

Оn anul 1900 оn «Anale ale societ??ii germane de botanic?» au fost

publicate lucr?ri, apar?inвnd lui Hugo de Vries din Olanda, Carl Correns

din Germania ?i Eric Tschermak din Austria ?i care con?ineau rezultate

uimitor de asem?n?toare cu cele din lucrarea lui Mendel scris? cu 35 de ani

mai оnainte. Fiecare dintre ace?ti autori remarca cu regret faptul c? luase

cuno?tin?? de lucrarea lui Mendel abia dup? ce ?i-a оncheiat experien?ele.

Anul 1900, anul redescoperirii legilor lui Mendel, a devenit ?i anul de

na?tere a unei noi ?tiin?e – a geneticii. Din acest moment v?d оncontinuu

lumina tiparului numeroase lucr?ri ale multor savan?i din diferite ??ri,

care vin s? confirme ideile lui Mendel despre factorii ereditari materiali.

Mendelismul a devenit fundamentul geneticii contemporane. Iat? cum

apreciaz? munca lui Mendel cunoscutul geneticiian T. G. Morgan: «Оn cei

zece ani cвt a lucrat cu plantele sale оn gr?dina m?n?stireasc? G. Mendel a

f?cut cea mai mare descoperire dintre toate cвte au fost f?cute оn biologie

оn ultimii cinci sute de ani».

2.3 Bazele citologice ale eredit??ii

Cine nu a fost surprins de diversitatea organismelor vii din natur?! ?i

оntr-adev?r, reprezentan?ii lumii microorganismelor, ai plantelor ?i ai

animalelor par la prima vedere lipsi?i de vre-o asem?nare оntre ei.

Studiindu-se, оns?, structura intern? a organismelor, se descoper? dovezi

concludente ale similitudinilor existente оntre acele elemente vitale

minuscule din care se compun organele ?i ?esuturile lor. Astfel de

particule vitale elementare sunt celulele. Num?rul de celule, care

constituie corpul plantelor ?i animalelor superioare, este enorm. Astfel,

spre exemplu, оn corpul uman se con?in aproximativ 5-1014 celule. ?i ele

toate provin din divizarea consecutiv? a unei singure celule – a ovulului

fecundat.

De?i num?rul de celule rezultate este mare, num?rul de diviz?ri necesare

form?rii lor este relativ mic – aceasta оn virtutea faptului c? оn urma

fiec?reia dintre diviz?rile ulterioare num?rul general de celule din

organismul оn cre?tere se m?re?te de dou? ori оn raport cu num?rul existent

la divizarea precedent?. S? explic?m, apelвnd la tabla de ?ah.

Conform unei legende, оmp?ratul indian ne nume Sheram, care a tr?it cu o

mie cinci sute de ani оn urm?, ?i care nu prea manifesta pricepere оn

cвrmuirea ??rii, a dus-o repede la ruin?. Atunci оn?eleptul Sessa a compus

jocul de ?ah, оn care regele – figura cea mai important? – nu putea s?

realizeze nimic f?r? ajutorul acordat de alte figuri. Lec?ia jocului de ?ah

a produs o mare impresie asupra regelui ?i i-a promis lui Sessa s?-l

r?spl?teasc? cu tot ce numai va dori. Sessa a cerut s?-i fie pus? pe primul

p?trat al tablei de ?ah un gr?unte, iar pe fiecare din cele 64 – de dou?

ori mai mult decвt pe cel precedent. Regele a c?zut repede de acord,

bucurвndu-se de faptul c? s-a achitat , atвt de ieftin cu оn?eleptul. Din

hambare a оnceput s? se aduc? grвu. Dar foarte curвnd a devenit limpede c?

condi?ia lui Sessa este irealizabil?: pentru strвngerea unei astfel de

cantit??i de grвu ar fi necesar s? se semene ?i s? se recolteze de opt ori

оntreaga suprafa?? a globului p?mвntesc.

Indiferent de faptul dac? fac parte dintr-un organism multicelular sau

reprezint? ni?te vie?uitoare unicelulare de tipul protozoarelor, toate

celulele vii – au o structur? similar? ?i destul de complicat?. Ele sunt

compuse din membran?, citoplasm?, nucleu ?i din alte componente structurale

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38