Le leggi di Mendel

Gli esperimenti di Mendel

Gli esperimenti di Mendel sono una serie di studi condotti dal biologo Gregor Mendel per comprendere l'ereditarietà e della trasmissione delle caratteristiche fisiche.

Mendel basò i propri esperimenti sulle piante di pisello selvatico, una specie contenente sia gli organi riproduttori maschili, gli stami, che quelli femminili, il pistillo, e che è in grado di riprodursi mediante autoimpollinazione, ossia quel processo in cui il polline prodotto dagli stami feconda l'ovulo contenuto nell'ovario del fiore stesso.

Nel corso dei suoi esperimenti, Mendel, rimuovendo gli stami da una pianta e mettendoli nell'ovario di una seconda, impediva l'autoimpollinazione facendo in modo di ottenere un'impollinazione incrociata.

Gli esperimenti vennero eseguiti solo con linee pure, ovvero individui che mediante l'autoimpollinazione generavano discendenti identici al genitore. Partendo da questi, effettuò diversi incroci per capire quali caratteristiche venissero trasmesse ai figli, concentrandosi su peculiarità ben visibili come il colore.

L'ultimo passaggio era quello di piantare i semi generati dall'impollinazione incrociata ed aspettare la crescita delle nuove piante per studiarne le proprietà.

I risultati degli esperimenti

Mendel incrociò una pianta pura per i fiori viola e una per i fiori bianchi, le quali costituiscono la generazione parentale $$P$$.

La prima generazione (generazione filiale o $$F_1$$) risultò essere completamente viola. Tuttavia, proseguendo l'esperimento e lasciando riprodurre per autoimpollinazione una delle piante $$F_1$$, comparivano piante della seconda generazione (detta seconda generazione filiale o $$F_2$$) con fiori bianchi.

Mendel calcolò che si ottenevano il $$75\%$$ di fiori viola e il $$25\%$$ di fiori bianchi nella generazione filiale $$F_2$$.​

Le leggi di Mendel

​​La legge della segregazione dei caratteri

Dai risultati ottenuti, Mendel formulò alcune ipotesi da cui sono derivate anche una serie di definizioni:

• ogni caratteristica viene trasmessa da un fattore ereditario (chiamato gene) che si presenta in due forme alternative (alleli);
  
• ciascun gene è formato da due alleli, uno ereditato da un genitore e uno dall'altro. L'insieme dei due alleli costituisce il genotipo e permette di esprimere un determinato carattere, il fenotipo. Se i due alleli sono uguali si dice che l'individuo è omozigote per quel carattere, altrimenti si definisce eterozigote;
• al momento della formazione delle cellule riproduttive le coppie di alleli si segregano (ovvero si separano), quindi i gameti avranno un solo allele per ogni gene;
• quando un individuo è eterozigote per un carattere solo uno dei due alleli si esprimerà nel fenotipo e sarà definito dominante. Quello che non si esprime è detto recessivo.

Da queste ipotesi Mendel formulò la legge della segregazione dei caratteri per cui ogni individuo possiede due alleli di uno stesso gene che controllano un certo carattere. Durante la formazione dei gameti gli alleli si segregano: metà dei gameti prodotti dall'individuo riceve un allele e metà l'altro.

Esempio: incrocio della generazione filiale $$F_1$$ per valutare il carattere colore del baccello. 

Dall'incrocio di due organismi con genotipo Gg si ottengono 3 diversi genotipi: 25% GG, 50% Gg, 25% gg. Dallo stesso incrocio si ottiene nel 75% dei casi il fenotipo verde (perché è dominante) e nel 25% dei casi il genotipo giallo (recessivo). ​

1.Generazione $$F_1$$ con genotipo Gg e fenotipo verde; 2.Segregazione degli alleli; 3.Genotipi e fenotipi della generazione $$F_2$$.

Legge dell'assortimento indipendente

Mendel studiò anche gli effetti della trasmissione contemporanea di due caratteri incrociando una pianta pura con semi lisci e gialli (caratteri che risultarono dominanti) con un'altra pura con semi rugosi e verdi (caratteri recessivi).

I risultati evidenziarono che in $$F_1$$ (punto 2 nell'immagine) tutte le piante avevano semi lisci e gialli, ma in $$F_2$$ (punto 4), dopo autoimpollinazione, ricompaiono i caratteri recessivi che non erano presenti nella generazione $$F_1$$​, cioè il carattere verde e il carattere rugoso. Nella generazione $$F_2$$ si ottengono 9 semi lisci e gialli, 3 semi rugosi e gialli, 3 lisci e verdi e 1 rugoso e verde. ​

Da qui venne esposta la legge dell'assortimento indipendente la quale afferma che, quando si formano i gameti, gli alleli di un gene si segregano indipendentemente dagli alleli di un altro gene.

1.Generazione parentale $$P$$ di linee pure; 2.Generazione filiale $$F_1$$ con genotipo RrGg e fenotipo liscio e giallo; 3.Segregazione degli alleli; 4.Formazione dei nuovi individui seguendo la legge dell'assortimento indipendente dei caratteri. 

Altri meccanismi di trasmissione dei caratteri

Vi sono altri casi più complessi di meccanismi di trasmissione dei caratteri.

Il primo è quello della dominanza incompleta in cui non vi sono alleli dominanti; in questa circostanza, incrociando piante di una linea pura rossa e una di linea pura bianca, si otterranno in $$F_1$$​ piante con fiori rosa.

Il secondo caso riguarda l'incrocio che produce un individuo con un gene caratterizzato da due alleli dominanti (codominanza). Un esempio molto comune riguarda i gruppi sanguigni, in cui gli alleli $$I^A$$ e $$I^B$$ sono entrambi dominanti e, se presenti entrambi nel genotipo, generano il gruppo sanguigno $$AB$$.

Le variazioni provocate dall'ambiente

Vi sono molte variabili provenienti dall'ambiente, tra i quali temperatura, luce, acqua e alimentazione, che possono condizionare il fenotipo che viene espresso dai geni.

Animali come i conigli sono molto soggetti a questo tipo di cambiamenti; infatti sviluppano un fenotipo bianco se allevati ad alte temperature e nero a temperature più basse.