Genética
Um dos fenômenos mais intrigantes da natureza é o fato de cada ser vivo provir de outro, de que herda a forma, as características e a estrutura. Assim, cada microrganismo, planta ou animal só produz indivíduos de sua espécie e não de outra.Genética é a ciência cujo objeto é a herança biológica, isto é, a transmissão dos caracteres morfológicos, estruturais, fisiológicos, bioquímicos e até de comportamento de uma para outra geração de seres vivos de uma espécie. Dada a íntima relação que mantém com outras áreas do conhecimento, a genética é uma ciência multidisciplinar. Seu método é basicamente o mesmo das demais ciências experimentais: a observação e a experimentação, com vasta aplicação de técnicas tomadas de empréstimo à química, à matemática, à estatística, à física, à microbiologia e demais ciências.
Subdivisões da genética. A genética molecular estuda a natureza do material e dos fenômenos genéticos ao nível químico, enquanto a citogenética se ocupa dos fundamentos citológicos da hereditariedade, especialmente da observação dos cromossomos ao microscópio. No plano da evolução de cada espécie, as mudanças que ocorrem em grandes massas de indivíduos e determinam a substituição de uns caracteres por outros ao longo do tempo constituem a área de pesquisa da genética de populações. No que se refere ao homem, constituiu-se a genética humana, de grande importância em medicina e na antropologia.A partir da década de 1970 surgiu uma nova disciplina, de possibilidades ilimitadas, que promete revolucionar a agricultura e a pecuária, a medicina, a farmacologia e até a produção industrial: a engenharia genética. Um dos procedimentos da engenharia genética, por exemplo, consiste em introduzir, no equipamento hereditário das bactérias, componentes alheios capazes de produzir, a baixo custo e em grandes quantidades, devido à alta velocidade de multiplicação das culturas bacterianas, substâncias, fármacos e hormônios escassos ou dispendiosos.
Princípios básicos. Um caráter biológico é todo aspecto qualitativo (como cor dos olhos, forma da boca etc.) ou quantitativo (comprimento de uma pata, envergadura das asas) que faz parte da forma ou da estrutura dos seres vivos e que é transmitido de geração a geração.As células que compõem a maioria dos organismos vivos contêm, em sua parte central, um corpúsculo arredondado denominado núcleo, em cujo interior se encontra o material genético, o ácido desoxirribonucléico (ADN). No momento em que a célula se divide, essa substância se individualiza numa série de estruturas microscópicas em forma de bastonetes que recebem o nome de cromossomos.Cada unidade de informação hereditária presente no cromossomo denomina-se gene e será responsável pela produção de determinado caráter biológico. Nesse contexto deve-se também situar o conceito de alelo, gene que tem mais de uma possibilidade de expressão nos descendentes. Os alelos são, portanto, estados diferentes de uma mesma unidade genética. Os genes que determinam o fator Rh do sangue, por exemplo, são os alelos R e r. Chama-se homozigoto o indíviduo que apresenta em seu genótipo um par de alelos idênticos (RR, rr), e heterozigoto aquele que possui alelos diferentes (Rr).O fato de um caráter manifestar-se ou não depende de muitos fatores e, assim, nem todos os genes darão origem a uma característica evidente no indivíduo. O conjunto das potencialidades genéticas de um organismo é seu genótipo, e o conjunto dos caracteres plenamente manifestos é seu fenótipo. Nos seres com reprodução sexuada, o novo indivíduo herda um jogo de cromossomos proveniente do pai e outro da mãe, razão pela qual cada caráter virá regido por dois genes, cada um situado no correspondente cromossomo, transmitido por genitor e genitora.Pode acontecer que um mesmo caráter apresente certa variação conforme seja produzido pelo gene paterno ou pelo materno. Se um dos genes tiver predominância sobre o outro, manifestará sua característica biológica em detrimento daquela do segundo. Diz-se então que o caráter manifesto é dominante e o do outro genitor, recessivo. Se os dois tiverem a mesma capacidade de manifestar o aspecto por eles regulado, trata-se de um fenômeno de co-dominância e o caráter resulta intermediário em relação aos dos pais. Assim, por exemplo, a co-dominância manifesta-se em plantas, como a maravilha (Mirabilis jalapa), em que o cruzamento de dois indivíduos puros, um vermelho e um branco, gera descendentes cor-de-rosa.Uma linhagem pura é aquela em que um determinado caráter se manifesta sem variações, de geração em geração. Em caso contrário, diz-se que a linhagem é híbrida, e o caráter varia segundo os princípios ou leis de Mendel.
Resumo histórico. Embora desde a antiguidade filósofos, pensadores e poetas tenham refletido sobre a influência da herança nos seres vivos, o tratamento científico e rigoroso da questão só ocorreu há relativamente pouco tempo. Em sua teoria da evolução, Charles Darwin já reconhecia a importância da transmissão dos então chamados "fatores hereditários" na modificação dos organismos, mas foi o monge austríaco Gregor Mendel que estudou com rigor esse fenômeno e descobriu as leis que lhe tomaram o nome.Apesar de terem sido expostas num trabalho publicado em 1866, as leis de Mendel passaram despercebidas para a ciência até que, no começo do século XX, foram redescobertas, de forma independente, por três cientistas: o holandês Hugo de Vries, o alemão Carl Erich Correns e o austríaco Erich Tschermak. Em 1902, o americano Walter Sutton descobriu que os fatores hereditários localizavam-se nos cromossomos das células. Vários anos mais tarde, em 1908, o matemático inglês Godfrey H. Hardy e o médico alemão Wilhelm Weinberg formularam independentemente as bases matemáticas para o estudo da herança nas populações, conhecidas como lei de Hardy-Weinberg.Um importante avanço no terreno experimental ocorreu quando o americano Thomas Hunt Morgan começou a utilizar, em suas pesquisas genéticas, a mosca-do-vinagre (Drosophila melanogaster), cujos caracteres hereditários podem ser facilmente observados e só tem quatro pares de cromossomos por célula. Morgan demonstrou que determinados caracteres não são transmitidos de forma independente, e sim conjunta, em virtude da proximidade dos genes correspondentes no cromossomo.Na década de 1930, George W. Beadle e Edward L. Tatum descobriram que os genes têm influência direta na produção de enzimas, proteínas que facilitam as reações químicas nos organismos, e Oswald T. Avery provou que o ADN era o material genético. A estrutura molecular dessa substância, base química da hereditariedade, foi pesquisada por James D. Watson e Francis H. C. Crick, e logo se identificou o mecanismo pelo qual o ácido nucléico dirige a função celular para sintetizar as proteínas e enzimas das quais dependerá a atualização dos caracteres biológicos.A informação que rege a seqüência dos aminoácidos, compostos que se unem em longas cadeias para constituir as proteínas, está codificada no ADN de maneira precisa, no que se conhece como código genético. Foram necessários muitos anos de trabalho, de várias equipes de estudiosos de diversas nacionalidades antes que se entendesse o código genético. A atuação dos genes e o modo como sua atividade é regulada, de acordo com as necessidades da célula em cada instante, começaram a ser compreendidas a partir dos estudos dos bioquímicos franceses François Jacob e Jacques Monod, no começo da década de 1960.
Projeto Genoma Humano. Cientistas de vários países começaram a desenvolver, em 1989, o Projeto Genoma Humano, patrocinado pelo Instituto Nacional de Saúde e pelo Departamento de Energia americanos. O objetivo do projeto era identificar, até o ano 2005, cada um dos aproximadamente cem mil genes e três bilhões de pares de nucleotídeos que compõem uma molécula de ADN. O Prêmio Nobel de fisiologia e medicina James D. Watson, descobridor da estrutura em hélice dupla do ADN, assumiu inicialmente a direção do projeto.O trabalho de identificação consistia no mapeamento do código genético, isto é, no registro da posição de cada um dos genes nos 23 pares de cromossomos humanos, e em seu seqüenciamento, ou determinação da ordem precisa de ocorrência dos nucleotídeos que compõem cada gene. Esperava-se encontrar informações importantes em menos de dez por cento do genoma.Os responsáveis pelo projeto acreditavam que a descoberta da posição de cada gene, além de sua composição e função no organismo, seria a chave para o diagnóstico e a cura de muitas doenças, como câncer, obesidade, diabetes, doenças auto-imunes e hipertensão. Os críticos do projeto, no entanto, alertavam para o perigo do uso indevido das informações genéticas. Candidatos a emprego, por exemplo, poderiam ser recusados com base em testes capazes de revelar predisposição genética para certas doenças, como o alcoolismo.
Leis de Mendel. Por volta de 1860, Gregor Mendel experimentou diversos cruzamentos entre pés de ervilha da variedade Pisum sativum, que apresentavam diferenças de caracteres facilmente observáveis, como a superfície lisa ou rugosa das sementes e sua cor verde ou amarela. Determinou, em seguida, a proporção de descendentes que herdavam um e outro caráter e acompanhou as modificações dessa proporção ao longo de gerações sucessivas. Desse modo descobriu as três leis que tomaram seu nome e serviram de base para o desenvolvimento posterior da genética.A primeira lei, conhecida como a da uniformidade, mostra que, quando se cruzam dois indivíduos originários de linhagens puras, os quais apresentam determinado caráter -- por exemplo, cor dos olhos -- diferente um do outro, os descendentes mostram uma homogeneidade na característica estudada e todos herdam o caráter de um dos genitores (fator dominante), enquanto que o do outro aparentemente se perde, ou então apresentam um traço intermediário em relação aos traços de ambos os pais. Neste último caso, diz-se que existe co-dominância.A segunda lei, a da segregação, demonstra que os fatores hereditários (genes) constituem unidades independentes que passam de uma geração para outra sem sofrer nenhuma alteração. Quando se cruzam entre si os descendentes obtidos do cruzamento entre duas linhagens puras, observa-se que o caráter que não se manifestou -- recessivo -- fica patente na segunda geração, na proporção de um quarto da descendência, enquanto o caráter dominante ocorre em três quartos dos descendentes. Portanto, cada par de genes que determinam certo caráter separa-se no processo de formação das células reprodutoras e os fragmentos resultantes se combinam ao acaso.O processo fica claro quando é representado num esquema gráfico. Chame-se A o gene dominante e a o recessivo. Num cruzamento entre descendentes do primeiro, ocorre uma nova transmissão de caracteres. Por ser dominante, A se manifestará em três quartos dos descendentes (basta que esteja presente um só gene A), enquanto que, para que a se manifeste, o indivíduo deve ser portador de dois genes a, o que reduz substancialmente as possibilidades de que esse caráter apareça.A terceira lei, a da transmissão independente, dispõe que cada caráter é herdado independentemente dos caracteres restantes. Para chegar a essa conclusão, Mendel cruzou plantas que diferiam em dois caracteres (di-híbridos) e cujo genótipo era, por exemplo, AaBb. Quando se formaram as células reprodutoras, originaram-se quatro tipos distintos: AB, Ab, aB e ab, que se combinaram de todas as formas possíveis com os mesmos tipos do outro indivíduo: __________________________________ AB Ab aB ab _________________________________________ AB AABB AABb AaBB AaBb _________________________________________ Ab AAbB AAbb AabB Aabb _________________________________________ aB aABB aABb aaBB aaBb _________________________________________ ab aAbB aAbb aabB aabb _________________________________________No total, obtêm-se 16 genótipos possíveis, que aparecem no quadro acima. Manifestarão o duplo caráter A e B os seguintes: AABB, AABb, AaBB, AaBb, AAbB, AabB, aABB, aABb e aAbB, num total de nove genótipos. O caráter dominante A com o recessivo b está em três indivíduos: AAbb, Aabb e aAbB; o recessivo a e o dominante B em outros três: aaBB, aaBb e aabB; e os recessivos a e b só aparecem em um, o aabb. A proporção é, portanto, 9/3/3/1.As leis de Mendel cumprem-se em todos os seres vivos dotados de reprodução sexuada e nos quais se formam células reprodutoras especiais. Em muitos casos, porém, as proporções previstas segundo essas leis não ocorrem, em virtude da intervenção de uma série de fatores que mascaram os resultados previstos. Assim, muitos caracteres não dependem apenas de um par de genes, mas de dois ou mais, de forma que, para que o caráter se torne patente e o produto final se elabore, é necessário que todos os genes funcionem normalmente. Se algum deles sofrer alteração, a proporção será afetada.Muitas vezes, certos caracteres não se transmitem de forma independente porque os genes que os codificam estão próximos um do outro num mesmo cromossomo, no que se denomina grupo de ligação. Dessa forma, por exemplo, se em estudos genéticos realizados em espécimes da mosca-do-vinagre os alelos codificadores de caracteres como "corpo negro" ou "asa curva" se encontrarem localizados no mesmo par de cromossomos homólogos, caberia esperar que um espécime de corpo negro apresentasse sempre asas curvas. Tal fenômeno, no entanto, não se produz, por força do chamado crossing-over ou sobrecruzamento.O crossing-over ocorre no processo de divisão celular ou meiose quando dois fragmentos cromossômicos (cromátides), cada um pertencente a um membro do mesmo par de cromossomos, unem-se momentaneamente para mais tarde se romperem e permutarem fragmentos. Nos casos em que se registram crossing-over, duas cromátides com genes AB e ab passam a apresentar uma dotação genética da forma Ab e aB. Em geral, esse tipo de inter-relação constitui o que se denomina recombinação genética.Alelos múltiplos e mutações. Nas experiências genéticas observou-se que, nos alelos originais, pode produzir-se uma sucessão de alterações ou mutações que originam os chamados alelos múltiplos. Nessas ocasiões, um gene A pode produzir, por sucessão de mutações ao longo da evolução de uma espécie, uma gradação de alelos aa, ab, ac e outros, com a conseqüente possibilidade de emparelhamentos aaA, abA, acA. Em cada caso, a expressão desses alelos depende do modelo de dominância que se estabelecer.Nesse particular, as mutações se associam às repentinas mudanças produzidas no fenótipo de um espécime, originadas por modificações genotípicas e, conseqüentemente, transmissíveis por hereditariedade. Entre as muitas modalidades de mutação cabe citar as que produzem diminuição ou aumento da dotação cromossômica, as que geram mudanças quantitativas num par e as que geram perdas de fragmentos cromossômicos, ou deleções.
Hereditariedade e sexo. O sexo de um indivíduo é determinado pela existência de um par de cromossomos especiais denominados cromossomos sexuais, que têm o mesmo aspecto e a mesma configuração na fêmea, em que se representam como XX, e de morfologia distinta no macho, em que se representam como XY. Os cromossomos X têm grande importância em genética, pois a eles estão ligados alguns caracteres, como os que determinam o daltonismo (defeito visual em que o indivíduo não distingue algumas cores) ou a hemofilia (grave afecção caracterizada pela incapacidade do organismo para coagular o sangue).O gene que determina o daltonismo é recessivo em relação ao gene normal. Como está ligado ao cromossomo X, só provoca o daltonismo na mulher se ela tiver os dois genes recessivos; já o homem (com um só cromossomo X) apresentará daltonismo sempre que herdar o gene recessivo. Por isso, tal anomalia é oito vezes mais habitual em homens do que em mulheres.
Genética e medicina. Além do daltonismo e da hemofilia, muitas outras alterações e doenças do ser humano têm origem genética, razão pela qual o estudo dos mecanismos de transmissão hereditária tem grande importância para a medicina.O ser humano tem uma dotação de 23 pares de cromossomos, cuja morfologia pode ser analisada pela obtenção de microfotografias de preparados celulares em que os cromossomos estejam individualizados e pela posterior ordenação dos pares cromossômicos segundo o tamanho, a forma etc. Desse modo chega-se aos chamados cariótipos, com que é possível diagnosticar certas doenças resultantes de alterações cromossômicas, como a síndrome de Down, também denominada mongolismo e trissomia 21, por originar-se da presença de um cromossomo extra no par número 21.Entre as principais afecções causadas por alterações genéticas estão a cegueira noturna ou hemeralopia; o albinismo (ausência de pigmentação, com pêlos e pele completamente brancos, além da íris vermelha em virtude do sangue que a irriga); vários tipos de deficiência mental, muitas vezes resultantes de transtornos genéticos do metabolismo, que determinam danos irreparáveis no cérebro; surdo-mudez e muitas malformações como a polidactilia (existência de mais de cinco dedos em cada extremidade) ou a sindactilia (afecção em que os dedos se apresentam soldados entre si).
1. As "Ferramentas" da Genética
Cada área do conhecimento humano, inclusive os diversos segmentos das ciências biológicas, emprega determinadas "ferramentas de trabalho", e dentre elas algumas regras de nomenclatura padronizadas.
Em genética, algumas expressões são bastante empregadas, e é muito importante que tomemos contato e nos familiarizemos com elas.
A seguir, passaremos a listar algumas dessas principais expressões. Outras mais surgirão, ao longo do curso de genética, e serão explicadas oportunamente.
2. Autofecundação
É a fecundação entre gametas masculino e feminino originados por um só ancestral. Entre os vegetais, é muito freqüente, pois habitualmente coexistem o sistema reprodutor masculino e o feminino em uma mesma flor.
Nos animais, a autofecundação não é tão comum. Mesmo as espécies dotadas de sistemas reprodutores masculinos e femininos em um mesmo indivíduo, como as minhocas, necessitam de dois animais para que aconteça a fecundação. Esses animais dotados de ambos os sistemas reprodutores são chamados hermafroditas. Os que realizam a autofecundação, como as tênias, parasitas intestinais do homem, são os hermafroditas monóicos.
3. Fecundação Cruzada
É a que ocorre entre gametas originários de dois indivíduos diferentes, de sexos diferentes ou não. Nas espécies com sexos separados, a fecundação cruzada é a única forma possível de fecundação.
As minhocas, já citadas anteriormente, mesmo sendo hermafroditas não realizam a autofecundação. Os gametas masculinos de um animal fecundam os gametas femininos de outro animal, e vice-versa. São hermafroditas dióicos.
4. Caráter ou Aspecto
É a denominação empregada para designar qualquer característica de um ser vivo que pode ser observada ou detectada de alguma forma, e que permite distinguir indivíduos de uma mesma espécie ou de espécies diferentes.
Nos vegetais, são exemplos de caráter: a cor das flores, a posição das flores ao longo dos ramos, a cor dos frutos, o sabor dos frutos, etc. Nos animais, podemos citar a cor da plumagem ou da pelagem, a estatura, o tipo sangüíneo, etc.
A descrição de um caráter, para um determinado organismo, constitui o seu fenótipo. Assim, dizer que uma planta possui flores brancas ou que um animal tem pêlos longos são exemplos de fenótipos.
5. Cromossomos
Cada um dos filamentos de cromatina presentes nas células. Nos eucariontes, os cromossomos são formados por DNA e por proteínas, e estão no interior do núcleo individualizado, delimitado pela carioteca. Nos procariontes, os cromossomos são, geralmente, circulares. Se constituem exclusivamente de DNA.
Quando comparamos células masculinas com células femininas, geralmente podemos destacar um par de cromossomos cujos componentes são diferentes, nos machos e nas fêmeas. Nos homens, existe um par de cromossomos XY. Nas mulheres, o par é XX. Esses cromossomos que diferenciam uma célula masculina de uma célula feminina são os cromossomos sexuais ou alossomos. Os demais cromossomos, pares idênticos nas células masculinas e femininas, são cromossomos autossomos.
Nas células diplóides, com quantidade 2n de cromossomos, eles existem aos pares, isso é, sempre existem dois cromossomos de mesmo tamanho, mesma forma, mesma classificação quanto à posição dos centrômeros, etc. São os cromossomos homólogos.
Cada segmento do cromossomo capaz de determinar a produção de uma proteína e, portanto, capaz de controlar uma característica morfológica ou funcional do indivíduo é conhecido por gene. Assim sendo, podemos definir geneticamente um cromossomo como "uma seqüência linear de genes". O local ocupado pelo gene no cromossomo é o locus gênico (o plural de locus é loci).
Quando um gene está localizado em um dos cromossomos autossômicos, ele é chamado gene autossômico.
6. Genes Alelos
Em um mesmo par de cromossomos homólogos, os genes localizados em posições correspondentes são genes alelos ou alelomorfos. Atuam sempre sobre o mesmo caráter. Por exemplo: se um gene determina a cor dos olhos, em uma espécie animal, o seu alelo também atua sobre a cor dos olhos.
Genes alelos diferentes surgem uns dos outros graças à ocorrência de mutações gênicas, pequenas alterações na seqüência de bases das suas moléculas de DNA. Dessa forma, existem diversas alternativas de ocupação de um mesmo locus.
Eventualmente, um gene pode impedir a manifestação de um ou mais de seus alelos. O gene capaz de impedir a manifestação dos seus alelos é conhecido por gene dominante. O que tem o seu efeito bloqueado por um alelo dominante é chamado gene recessivo.
7. Genótipo
Consiste na representação do patrimônio hereditário ou genético de um indivíduo. Quando um indivíduo possui dois genes alelos iguais, ele é chamado homozigoto ou puro.
Se, em um certo locus gênico, os genes alelos são diferentes, o indivíduo é heterozigoto ou híbrido. Ainda sobre os homozigotos, quando o indivíduo tem dois genes alelos iguais, dominantes, ele é homozigoto dominante. Se ambos os seus alelos forem recessivos, ele é homozigoto recessivo.
Para facilitar a representação do genótipo de um indivíduo, geralmente se empregam letras para indicar os genes, habitualmente, se escolhe para representar um determinado caráter a inicial do aspecto recessivo. Vejamos um exemplo. Imagine que, em uma espécie vegetal existam dois genes alelos que controlam a cor das flores. O alelo dominante determina o surgimento de flores vermelhas, enquanto o seu alelo recessivo determina flores brancas. Como flor branca é o aspecto recessivo, vamos escolher, para representar esse par de genes alelos, a letra a.
O gene dominante, no caso o que determina flores vermelhas, é indicado pela letra maiúscula (A), e o alelo recessivo pela letra minúscula (a).
Os genótipos possíveis seriam esses:
AA - homozigoto dominante
Aa - heterozigoto
aa - homozigoto recessivo
Uma outra forma de se distinguir o gene dominante do recessivo é representálo por uma letra seguida do sinal +. Usando o mesmo exemplo de cor das floras, o gene dominante seria designado por a+, e o gene recessivo por a.
Essas regras de representação de genes não são obrigatórias, mas são geralmente usadas. Apesar disso, é sempre conveniente que se faça uma legenda, indicando os símbolos que estão sendo empregados para se representar os pares de alelos
A forma de manifestação de um aspecto depende da interação entre fatores genéticos e influências ambientais. Algumas características sofrem mais influência ambiental, outras menos ou nenhuma influência. Podemos representar essa interação da seguinte forma:
FENÓTIPO = GENÓTIPO + MEIO AMBIENTE
As mais intensas ações ambientais podem chegar a determinar o aparecimento de um fenótipo totalmente distinto daquele correspondente ao genótipo do indivíduo, a ponto de fazê-lo "imitar" o aspecto condicionado por um genótipo diferente. Os indivíduos que, por força de influência ambiental, exibem um fenótipo correspondente a um genótipo diferente do seu são chamados fenocópias.
Vejamos um exemplo: na espécie humana, há genes que determinam a cor clara dos cabelos. Se uma pessoa morena tingir os seus cabelos, poderá imitar o fenótipo correspondente a um genótipo distinto do seu. Trata-se de uma fenocópia.
8. Linhagem
Dentro de uma espécie, o conjunto de indivíduos que apresentam o mesmo genótipo ou o mesmo fenótipo constituem linhagens ou variedades. Portanto, existem linhagens genotípicas (conjuntos de indivíduos com o mesmo genótipo) e linhagens fenotípicas (conjunto de indivíduos com o mesmo fenótipo). Podemos, ainda, dizer classes genotípicas e classes fenotípicas.
Dentro de uma linhagem genotípica, todos os indivíduos devem apresentar o mesmo fenótipo, ressalvando-se as influências ambientais. Já dentro de uma linhagem fenotípica, podem ser encontrados indivíduos com genótipos diferentes.
Consideremos uma espécie animal onde um gene dominante M condiciona pelagem branca, e seu alelo recessivo determina pelagem marrom. Podem ser encontrados indivíduos com os seguintes genótipos e fenótipos:
MM - pelagem branca
Mm - pelagem branca
mm - pelagem marrom
Nessa espécie, existem três classes genotípicas: indivíduos de genótipo MM, indivíduos de genótipo Mm e indivíduos de genótipo mm. Observe que, dentro de uma certa classe genotípica, todos os indivíduos possuem o mesmo fenótipo.
São duas as classes fenotípicas: animais de pelagem branca e indivíduos de pelagem marrom. Dentre os animais de pelagem marrom, todos possuem genótipo mm. Todavia, dentre aqueles de pelagem branca, há indivíduos de genótipos MM e indivíduos de genótipo Mm. Fenotipicamente, não há como distinguir um indivíduo MM de um indivíduo Mm.
Chamamos de fenótipo selvagem o fenótipo encontrado mais freqüentemente na natureza. Geralmente, o fenótipo selvagem é o determinado por genes dominantes, embora haja inúmeras exceções. Na espécie humana, por exemplo, o sangue tipo O é o mais freqüente em muitas populações, embora seja condicionado por um gene recessivo.
Cronologia de descobertas importantes na Genética
1859 Charles Darwin publica A origem das espécies
1865 Gregor Mendel publica Experimentos em hibridação vegetal
1903 Cromossomas descobertos como sendo as unidades da hereditariedade
1905 O biólogo William Bateson utiliza o termo "genética" numa carta dirigida a Adam Sedgwick
1910 Thomas Hunt Morgan demonstra que os genes estão localizados nos cromossomas
1913 Alfred Sturtevant elabora o primeiro mapa genético de um cromossoma
1918 Ronald Fisher publica On the correlation between relatives on the supposition of Mendelian inheritance - a sintese moderna dá os seus primeiros passos
1913 Mapas genéticos mostram cromossomas contendo arranjos lineares de genes
1927 Mudanças físicas nos genes são denominadas mutações
1928 Frederick Griffith descobre uma molécula de hereditariedade que é transmissível entre bactérias
1931 Sobrecruzamento (Crossing over) é a causa da recombinação genética
1941 Edward Lawrie Tatum e George Wells Beadle demonstram que os genes codificam proteínas; ver o dogma central da genética original
1944 Oswald Theodore Avery, Colin McLeod e Maclyn McCarty isolam o DNA como sendo material genético (na altura chamado princípio transformante)
1950 Erwin Chargaff mostra que os quatro nucleótidos não estão presentes no ácido nucleico em proporções estáveis, mas que algumas regras básicas se aplicam (quantidade de timina igual à de adenina). Barbara McClintock descobre transposões no milho
1952 A experiência de Hershey-Chase prova que a informação genética de fagos e de todos os outros organismo é composto por DNA
1953 A estrutura do DNA (dupla hélice) é descoberta por James D. Watson e Francis Crick
1956 Jo Hin Tjio e Albert Levan estabelecem que o número correcto de cromossomas na espécie humana é de 46 (n=23)
1958 A experiência de Meselson-Stahl demonstra que o DNA tem uma replicação semi-conservativa
1961 O código genético está organizado em tripletos
1964 Howard Temin mostra, usando vírus de RNA, que o dogma central de Watson não é sempre verdade
1970 Enzimas de restrição são descobertas em estudos com a Haemophilius influenzae, permitindo assim aos cientistas o corte do DNA e a sua transferêcia entre organismos
1977 DNA é sequenciado pela primeira vez por Fred Sanger, Walter Gilbert e Allan Maxam. O laboratório de Sanger completa a sequência completa do genoma de Bacteriófago Phi-X174
1983 Kary Banks Mullis descobre a reacção de polimerização em cadeia (en:PCR), proporcionando um meio fácil de amplificar DNA
1989 Um gene humano é sequenciado pela primeira vez por Francis Collins e Lap-Chee Tsui: codifica uma proteína que no seu estado defeituoso provoca a fibrose cística
1995 O genoma de Haemophilus influenzae é o primeiro de um organismo vivo a ser sequenciado
1996 Primeiro genoma de um eucariota a ser sequenciado: Saccharomyces cerevisiae
1998 É publicada a primeira sequência genómica de um organismo eucariota multicelular: C. elegans
2001 Primeiro rascunho da sequência do genoma humano é publicado
2003 (14 de Abril) 99% do genoma humano foi sequenciado pelo Projecto do Genoma Humano (com uma precisão de 99,99%)
Fonte: www.biomania.com.br
Um dos fenômenos mais intrigantes da natureza é o fato de cada ser vivo provir de outro, de que herda a forma, as características e a estrutura. Assim, cada microrganismo, planta ou animal só produz indivíduos de sua espécie e não de outra.Genética é a ciência cujo objeto é a herança biológica, isto é, a transmissão dos caracteres morfológicos, estruturais, fisiológicos, bioquímicos e até de comportamento de uma para outra geração de seres vivos de uma espécie. Dada a íntima relação que mantém com outras áreas do conhecimento, a genética é uma ciência multidisciplinar. Seu método é basicamente o mesmo das demais ciências experimentais: a observação e a experimentação, com vasta aplicação de técnicas tomadas de empréstimo à química, à matemática, à estatística, à física, à microbiologia e demais ciências.
Subdivisões da genética. A genética molecular estuda a natureza do material e dos fenômenos genéticos ao nível químico, enquanto a citogenética se ocupa dos fundamentos citológicos da hereditariedade, especialmente da observação dos cromossomos ao microscópio. No plano da evolução de cada espécie, as mudanças que ocorrem em grandes massas de indivíduos e determinam a substituição de uns caracteres por outros ao longo do tempo constituem a área de pesquisa da genética de populações. No que se refere ao homem, constituiu-se a genética humana, de grande importância em medicina e na antropologia.A partir da década de 1970 surgiu uma nova disciplina, de possibilidades ilimitadas, que promete revolucionar a agricultura e a pecuária, a medicina, a farmacologia e até a produção industrial: a engenharia genética. Um dos procedimentos da engenharia genética, por exemplo, consiste em introduzir, no equipamento hereditário das bactérias, componentes alheios capazes de produzir, a baixo custo e em grandes quantidades, devido à alta velocidade de multiplicação das culturas bacterianas, substâncias, fármacos e hormônios escassos ou dispendiosos.
Princípios básicos. Um caráter biológico é todo aspecto qualitativo (como cor dos olhos, forma da boca etc.) ou quantitativo (comprimento de uma pata, envergadura das asas) que faz parte da forma ou da estrutura dos seres vivos e que é transmitido de geração a geração.As células que compõem a maioria dos organismos vivos contêm, em sua parte central, um corpúsculo arredondado denominado núcleo, em cujo interior se encontra o material genético, o ácido desoxirribonucléico (ADN). No momento em que a célula se divide, essa substância se individualiza numa série de estruturas microscópicas em forma de bastonetes que recebem o nome de cromossomos.Cada unidade de informação hereditária presente no cromossomo denomina-se gene e será responsável pela produção de determinado caráter biológico. Nesse contexto deve-se também situar o conceito de alelo, gene que tem mais de uma possibilidade de expressão nos descendentes. Os alelos são, portanto, estados diferentes de uma mesma unidade genética. Os genes que determinam o fator Rh do sangue, por exemplo, são os alelos R e r. Chama-se homozigoto o indíviduo que apresenta em seu genótipo um par de alelos idênticos (RR, rr), e heterozigoto aquele que possui alelos diferentes (Rr).O fato de um caráter manifestar-se ou não depende de muitos fatores e, assim, nem todos os genes darão origem a uma característica evidente no indivíduo. O conjunto das potencialidades genéticas de um organismo é seu genótipo, e o conjunto dos caracteres plenamente manifestos é seu fenótipo. Nos seres com reprodução sexuada, o novo indivíduo herda um jogo de cromossomos proveniente do pai e outro da mãe, razão pela qual cada caráter virá regido por dois genes, cada um situado no correspondente cromossomo, transmitido por genitor e genitora.Pode acontecer que um mesmo caráter apresente certa variação conforme seja produzido pelo gene paterno ou pelo materno. Se um dos genes tiver predominância sobre o outro, manifestará sua característica biológica em detrimento daquela do segundo. Diz-se então que o caráter manifesto é dominante e o do outro genitor, recessivo. Se os dois tiverem a mesma capacidade de manifestar o aspecto por eles regulado, trata-se de um fenômeno de co-dominância e o caráter resulta intermediário em relação aos dos pais. Assim, por exemplo, a co-dominância manifesta-se em plantas, como a maravilha (Mirabilis jalapa), em que o cruzamento de dois indivíduos puros, um vermelho e um branco, gera descendentes cor-de-rosa.Uma linhagem pura é aquela em que um determinado caráter se manifesta sem variações, de geração em geração. Em caso contrário, diz-se que a linhagem é híbrida, e o caráter varia segundo os princípios ou leis de Mendel.
Resumo histórico. Embora desde a antiguidade filósofos, pensadores e poetas tenham refletido sobre a influência da herança nos seres vivos, o tratamento científico e rigoroso da questão só ocorreu há relativamente pouco tempo. Em sua teoria da evolução, Charles Darwin já reconhecia a importância da transmissão dos então chamados "fatores hereditários" na modificação dos organismos, mas foi o monge austríaco Gregor Mendel que estudou com rigor esse fenômeno e descobriu as leis que lhe tomaram o nome.Apesar de terem sido expostas num trabalho publicado em 1866, as leis de Mendel passaram despercebidas para a ciência até que, no começo do século XX, foram redescobertas, de forma independente, por três cientistas: o holandês Hugo de Vries, o alemão Carl Erich Correns e o austríaco Erich Tschermak. Em 1902, o americano Walter Sutton descobriu que os fatores hereditários localizavam-se nos cromossomos das células. Vários anos mais tarde, em 1908, o matemático inglês Godfrey H. Hardy e o médico alemão Wilhelm Weinberg formularam independentemente as bases matemáticas para o estudo da herança nas populações, conhecidas como lei de Hardy-Weinberg.Um importante avanço no terreno experimental ocorreu quando o americano Thomas Hunt Morgan começou a utilizar, em suas pesquisas genéticas, a mosca-do-vinagre (Drosophila melanogaster), cujos caracteres hereditários podem ser facilmente observados e só tem quatro pares de cromossomos por célula. Morgan demonstrou que determinados caracteres não são transmitidos de forma independente, e sim conjunta, em virtude da proximidade dos genes correspondentes no cromossomo.Na década de 1930, George W. Beadle e Edward L. Tatum descobriram que os genes têm influência direta na produção de enzimas, proteínas que facilitam as reações químicas nos organismos, e Oswald T. Avery provou que o ADN era o material genético. A estrutura molecular dessa substância, base química da hereditariedade, foi pesquisada por James D. Watson e Francis H. C. Crick, e logo se identificou o mecanismo pelo qual o ácido nucléico dirige a função celular para sintetizar as proteínas e enzimas das quais dependerá a atualização dos caracteres biológicos.A informação que rege a seqüência dos aminoácidos, compostos que se unem em longas cadeias para constituir as proteínas, está codificada no ADN de maneira precisa, no que se conhece como código genético. Foram necessários muitos anos de trabalho, de várias equipes de estudiosos de diversas nacionalidades antes que se entendesse o código genético. A atuação dos genes e o modo como sua atividade é regulada, de acordo com as necessidades da célula em cada instante, começaram a ser compreendidas a partir dos estudos dos bioquímicos franceses François Jacob e Jacques Monod, no começo da década de 1960.
Projeto Genoma Humano. Cientistas de vários países começaram a desenvolver, em 1989, o Projeto Genoma Humano, patrocinado pelo Instituto Nacional de Saúde e pelo Departamento de Energia americanos. O objetivo do projeto era identificar, até o ano 2005, cada um dos aproximadamente cem mil genes e três bilhões de pares de nucleotídeos que compõem uma molécula de ADN. O Prêmio Nobel de fisiologia e medicina James D. Watson, descobridor da estrutura em hélice dupla do ADN, assumiu inicialmente a direção do projeto.O trabalho de identificação consistia no mapeamento do código genético, isto é, no registro da posição de cada um dos genes nos 23 pares de cromossomos humanos, e em seu seqüenciamento, ou determinação da ordem precisa de ocorrência dos nucleotídeos que compõem cada gene. Esperava-se encontrar informações importantes em menos de dez por cento do genoma.Os responsáveis pelo projeto acreditavam que a descoberta da posição de cada gene, além de sua composição e função no organismo, seria a chave para o diagnóstico e a cura de muitas doenças, como câncer, obesidade, diabetes, doenças auto-imunes e hipertensão. Os críticos do projeto, no entanto, alertavam para o perigo do uso indevido das informações genéticas. Candidatos a emprego, por exemplo, poderiam ser recusados com base em testes capazes de revelar predisposição genética para certas doenças, como o alcoolismo.
Leis de Mendel. Por volta de 1860, Gregor Mendel experimentou diversos cruzamentos entre pés de ervilha da variedade Pisum sativum, que apresentavam diferenças de caracteres facilmente observáveis, como a superfície lisa ou rugosa das sementes e sua cor verde ou amarela. Determinou, em seguida, a proporção de descendentes que herdavam um e outro caráter e acompanhou as modificações dessa proporção ao longo de gerações sucessivas. Desse modo descobriu as três leis que tomaram seu nome e serviram de base para o desenvolvimento posterior da genética.A primeira lei, conhecida como a da uniformidade, mostra que, quando se cruzam dois indivíduos originários de linhagens puras, os quais apresentam determinado caráter -- por exemplo, cor dos olhos -- diferente um do outro, os descendentes mostram uma homogeneidade na característica estudada e todos herdam o caráter de um dos genitores (fator dominante), enquanto que o do outro aparentemente se perde, ou então apresentam um traço intermediário em relação aos traços de ambos os pais. Neste último caso, diz-se que existe co-dominância.A segunda lei, a da segregação, demonstra que os fatores hereditários (genes) constituem unidades independentes que passam de uma geração para outra sem sofrer nenhuma alteração. Quando se cruzam entre si os descendentes obtidos do cruzamento entre duas linhagens puras, observa-se que o caráter que não se manifestou -- recessivo -- fica patente na segunda geração, na proporção de um quarto da descendência, enquanto o caráter dominante ocorre em três quartos dos descendentes. Portanto, cada par de genes que determinam certo caráter separa-se no processo de formação das células reprodutoras e os fragmentos resultantes se combinam ao acaso.O processo fica claro quando é representado num esquema gráfico. Chame-se A o gene dominante e a o recessivo. Num cruzamento entre descendentes do primeiro, ocorre uma nova transmissão de caracteres. Por ser dominante, A se manifestará em três quartos dos descendentes (basta que esteja presente um só gene A), enquanto que, para que a se manifeste, o indivíduo deve ser portador de dois genes a, o que reduz substancialmente as possibilidades de que esse caráter apareça.A terceira lei, a da transmissão independente, dispõe que cada caráter é herdado independentemente dos caracteres restantes. Para chegar a essa conclusão, Mendel cruzou plantas que diferiam em dois caracteres (di-híbridos) e cujo genótipo era, por exemplo, AaBb. Quando se formaram as células reprodutoras, originaram-se quatro tipos distintos: AB, Ab, aB e ab, que se combinaram de todas as formas possíveis com os mesmos tipos do outro indivíduo: __________________________________ AB Ab aB ab _________________________________________ AB AABB AABb AaBB AaBb _________________________________________ Ab AAbB AAbb AabB Aabb _________________________________________ aB aABB aABb aaBB aaBb _________________________________________ ab aAbB aAbb aabB aabb _________________________________________No total, obtêm-se 16 genótipos possíveis, que aparecem no quadro acima. Manifestarão o duplo caráter A e B os seguintes: AABB, AABb, AaBB, AaBb, AAbB, AabB, aABB, aABb e aAbB, num total de nove genótipos. O caráter dominante A com o recessivo b está em três indivíduos: AAbb, Aabb e aAbB; o recessivo a e o dominante B em outros três: aaBB, aaBb e aabB; e os recessivos a e b só aparecem em um, o aabb. A proporção é, portanto, 9/3/3/1.As leis de Mendel cumprem-se em todos os seres vivos dotados de reprodução sexuada e nos quais se formam células reprodutoras especiais. Em muitos casos, porém, as proporções previstas segundo essas leis não ocorrem, em virtude da intervenção de uma série de fatores que mascaram os resultados previstos. Assim, muitos caracteres não dependem apenas de um par de genes, mas de dois ou mais, de forma que, para que o caráter se torne patente e o produto final se elabore, é necessário que todos os genes funcionem normalmente. Se algum deles sofrer alteração, a proporção será afetada.Muitas vezes, certos caracteres não se transmitem de forma independente porque os genes que os codificam estão próximos um do outro num mesmo cromossomo, no que se denomina grupo de ligação. Dessa forma, por exemplo, se em estudos genéticos realizados em espécimes da mosca-do-vinagre os alelos codificadores de caracteres como "corpo negro" ou "asa curva" se encontrarem localizados no mesmo par de cromossomos homólogos, caberia esperar que um espécime de corpo negro apresentasse sempre asas curvas. Tal fenômeno, no entanto, não se produz, por força do chamado crossing-over ou sobrecruzamento.O crossing-over ocorre no processo de divisão celular ou meiose quando dois fragmentos cromossômicos (cromátides), cada um pertencente a um membro do mesmo par de cromossomos, unem-se momentaneamente para mais tarde se romperem e permutarem fragmentos. Nos casos em que se registram crossing-over, duas cromátides com genes AB e ab passam a apresentar uma dotação genética da forma Ab e aB. Em geral, esse tipo de inter-relação constitui o que se denomina recombinação genética.Alelos múltiplos e mutações. Nas experiências genéticas observou-se que, nos alelos originais, pode produzir-se uma sucessão de alterações ou mutações que originam os chamados alelos múltiplos. Nessas ocasiões, um gene A pode produzir, por sucessão de mutações ao longo da evolução de uma espécie, uma gradação de alelos aa, ab, ac e outros, com a conseqüente possibilidade de emparelhamentos aaA, abA, acA. Em cada caso, a expressão desses alelos depende do modelo de dominância que se estabelecer.Nesse particular, as mutações se associam às repentinas mudanças produzidas no fenótipo de um espécime, originadas por modificações genotípicas e, conseqüentemente, transmissíveis por hereditariedade. Entre as muitas modalidades de mutação cabe citar as que produzem diminuição ou aumento da dotação cromossômica, as que geram mudanças quantitativas num par e as que geram perdas de fragmentos cromossômicos, ou deleções.
Hereditariedade e sexo. O sexo de um indivíduo é determinado pela existência de um par de cromossomos especiais denominados cromossomos sexuais, que têm o mesmo aspecto e a mesma configuração na fêmea, em que se representam como XX, e de morfologia distinta no macho, em que se representam como XY. Os cromossomos X têm grande importância em genética, pois a eles estão ligados alguns caracteres, como os que determinam o daltonismo (defeito visual em que o indivíduo não distingue algumas cores) ou a hemofilia (grave afecção caracterizada pela incapacidade do organismo para coagular o sangue).O gene que determina o daltonismo é recessivo em relação ao gene normal. Como está ligado ao cromossomo X, só provoca o daltonismo na mulher se ela tiver os dois genes recessivos; já o homem (com um só cromossomo X) apresentará daltonismo sempre que herdar o gene recessivo. Por isso, tal anomalia é oito vezes mais habitual em homens do que em mulheres.
Genética e medicina. Além do daltonismo e da hemofilia, muitas outras alterações e doenças do ser humano têm origem genética, razão pela qual o estudo dos mecanismos de transmissão hereditária tem grande importância para a medicina.O ser humano tem uma dotação de 23 pares de cromossomos, cuja morfologia pode ser analisada pela obtenção de microfotografias de preparados celulares em que os cromossomos estejam individualizados e pela posterior ordenação dos pares cromossômicos segundo o tamanho, a forma etc. Desse modo chega-se aos chamados cariótipos, com que é possível diagnosticar certas doenças resultantes de alterações cromossômicas, como a síndrome de Down, também denominada mongolismo e trissomia 21, por originar-se da presença de um cromossomo extra no par número 21.Entre as principais afecções causadas por alterações genéticas estão a cegueira noturna ou hemeralopia; o albinismo (ausência de pigmentação, com pêlos e pele completamente brancos, além da íris vermelha em virtude do sangue que a irriga); vários tipos de deficiência mental, muitas vezes resultantes de transtornos genéticos do metabolismo, que determinam danos irreparáveis no cérebro; surdo-mudez e muitas malformações como a polidactilia (existência de mais de cinco dedos em cada extremidade) ou a sindactilia (afecção em que os dedos se apresentam soldados entre si).
1. As "Ferramentas" da Genética
Cada área do conhecimento humano, inclusive os diversos segmentos das ciências biológicas, emprega determinadas "ferramentas de trabalho", e dentre elas algumas regras de nomenclatura padronizadas.
Em genética, algumas expressões são bastante empregadas, e é muito importante que tomemos contato e nos familiarizemos com elas.
A seguir, passaremos a listar algumas dessas principais expressões. Outras mais surgirão, ao longo do curso de genética, e serão explicadas oportunamente.
2. Autofecundação
É a fecundação entre gametas masculino e feminino originados por um só ancestral. Entre os vegetais, é muito freqüente, pois habitualmente coexistem o sistema reprodutor masculino e o feminino em uma mesma flor.
Nos animais, a autofecundação não é tão comum. Mesmo as espécies dotadas de sistemas reprodutores masculinos e femininos em um mesmo indivíduo, como as minhocas, necessitam de dois animais para que aconteça a fecundação. Esses animais dotados de ambos os sistemas reprodutores são chamados hermafroditas. Os que realizam a autofecundação, como as tênias, parasitas intestinais do homem, são os hermafroditas monóicos.
3. Fecundação Cruzada
É a que ocorre entre gametas originários de dois indivíduos diferentes, de sexos diferentes ou não. Nas espécies com sexos separados, a fecundação cruzada é a única forma possível de fecundação.
As minhocas, já citadas anteriormente, mesmo sendo hermafroditas não realizam a autofecundação. Os gametas masculinos de um animal fecundam os gametas femininos de outro animal, e vice-versa. São hermafroditas dióicos.
4. Caráter ou Aspecto
É a denominação empregada para designar qualquer característica de um ser vivo que pode ser observada ou detectada de alguma forma, e que permite distinguir indivíduos de uma mesma espécie ou de espécies diferentes.
Nos vegetais, são exemplos de caráter: a cor das flores, a posição das flores ao longo dos ramos, a cor dos frutos, o sabor dos frutos, etc. Nos animais, podemos citar a cor da plumagem ou da pelagem, a estatura, o tipo sangüíneo, etc.
A descrição de um caráter, para um determinado organismo, constitui o seu fenótipo. Assim, dizer que uma planta possui flores brancas ou que um animal tem pêlos longos são exemplos de fenótipos.
5. Cromossomos
Cada um dos filamentos de cromatina presentes nas células. Nos eucariontes, os cromossomos são formados por DNA e por proteínas, e estão no interior do núcleo individualizado, delimitado pela carioteca. Nos procariontes, os cromossomos são, geralmente, circulares. Se constituem exclusivamente de DNA.
Quando comparamos células masculinas com células femininas, geralmente podemos destacar um par de cromossomos cujos componentes são diferentes, nos machos e nas fêmeas. Nos homens, existe um par de cromossomos XY. Nas mulheres, o par é XX. Esses cromossomos que diferenciam uma célula masculina de uma célula feminina são os cromossomos sexuais ou alossomos. Os demais cromossomos, pares idênticos nas células masculinas e femininas, são cromossomos autossomos.
Nas células diplóides, com quantidade 2n de cromossomos, eles existem aos pares, isso é, sempre existem dois cromossomos de mesmo tamanho, mesma forma, mesma classificação quanto à posição dos centrômeros, etc. São os cromossomos homólogos.
Cada segmento do cromossomo capaz de determinar a produção de uma proteína e, portanto, capaz de controlar uma característica morfológica ou funcional do indivíduo é conhecido por gene. Assim sendo, podemos definir geneticamente um cromossomo como "uma seqüência linear de genes". O local ocupado pelo gene no cromossomo é o locus gênico (o plural de locus é loci).
Quando um gene está localizado em um dos cromossomos autossômicos, ele é chamado gene autossômico.
6. Genes Alelos
Em um mesmo par de cromossomos homólogos, os genes localizados em posições correspondentes são genes alelos ou alelomorfos. Atuam sempre sobre o mesmo caráter. Por exemplo: se um gene determina a cor dos olhos, em uma espécie animal, o seu alelo também atua sobre a cor dos olhos.
Genes alelos diferentes surgem uns dos outros graças à ocorrência de mutações gênicas, pequenas alterações na seqüência de bases das suas moléculas de DNA. Dessa forma, existem diversas alternativas de ocupação de um mesmo locus.
Eventualmente, um gene pode impedir a manifestação de um ou mais de seus alelos. O gene capaz de impedir a manifestação dos seus alelos é conhecido por gene dominante. O que tem o seu efeito bloqueado por um alelo dominante é chamado gene recessivo.
7. Genótipo
Consiste na representação do patrimônio hereditário ou genético de um indivíduo. Quando um indivíduo possui dois genes alelos iguais, ele é chamado homozigoto ou puro.
Se, em um certo locus gênico, os genes alelos são diferentes, o indivíduo é heterozigoto ou híbrido. Ainda sobre os homozigotos, quando o indivíduo tem dois genes alelos iguais, dominantes, ele é homozigoto dominante. Se ambos os seus alelos forem recessivos, ele é homozigoto recessivo.
Para facilitar a representação do genótipo de um indivíduo, geralmente se empregam letras para indicar os genes, habitualmente, se escolhe para representar um determinado caráter a inicial do aspecto recessivo. Vejamos um exemplo. Imagine que, em uma espécie vegetal existam dois genes alelos que controlam a cor das flores. O alelo dominante determina o surgimento de flores vermelhas, enquanto o seu alelo recessivo determina flores brancas. Como flor branca é o aspecto recessivo, vamos escolher, para representar esse par de genes alelos, a letra a.
O gene dominante, no caso o que determina flores vermelhas, é indicado pela letra maiúscula (A), e o alelo recessivo pela letra minúscula (a).
Os genótipos possíveis seriam esses:
AA - homozigoto dominante
Aa - heterozigoto
aa - homozigoto recessivo
Uma outra forma de se distinguir o gene dominante do recessivo é representálo por uma letra seguida do sinal +. Usando o mesmo exemplo de cor das floras, o gene dominante seria designado por a+, e o gene recessivo por a.
Essas regras de representação de genes não são obrigatórias, mas são geralmente usadas. Apesar disso, é sempre conveniente que se faça uma legenda, indicando os símbolos que estão sendo empregados para se representar os pares de alelos
A forma de manifestação de um aspecto depende da interação entre fatores genéticos e influências ambientais. Algumas características sofrem mais influência ambiental, outras menos ou nenhuma influência. Podemos representar essa interação da seguinte forma:
FENÓTIPO = GENÓTIPO + MEIO AMBIENTE
As mais intensas ações ambientais podem chegar a determinar o aparecimento de um fenótipo totalmente distinto daquele correspondente ao genótipo do indivíduo, a ponto de fazê-lo "imitar" o aspecto condicionado por um genótipo diferente. Os indivíduos que, por força de influência ambiental, exibem um fenótipo correspondente a um genótipo diferente do seu são chamados fenocópias.
Vejamos um exemplo: na espécie humana, há genes que determinam a cor clara dos cabelos. Se uma pessoa morena tingir os seus cabelos, poderá imitar o fenótipo correspondente a um genótipo distinto do seu. Trata-se de uma fenocópia.
8. Linhagem
Dentro de uma espécie, o conjunto de indivíduos que apresentam o mesmo genótipo ou o mesmo fenótipo constituem linhagens ou variedades. Portanto, existem linhagens genotípicas (conjuntos de indivíduos com o mesmo genótipo) e linhagens fenotípicas (conjunto de indivíduos com o mesmo fenótipo). Podemos, ainda, dizer classes genotípicas e classes fenotípicas.
Dentro de uma linhagem genotípica, todos os indivíduos devem apresentar o mesmo fenótipo, ressalvando-se as influências ambientais. Já dentro de uma linhagem fenotípica, podem ser encontrados indivíduos com genótipos diferentes.
Consideremos uma espécie animal onde um gene dominante M condiciona pelagem branca, e seu alelo recessivo determina pelagem marrom. Podem ser encontrados indivíduos com os seguintes genótipos e fenótipos:
MM - pelagem branca
Mm - pelagem branca
mm - pelagem marrom
Nessa espécie, existem três classes genotípicas: indivíduos de genótipo MM, indivíduos de genótipo Mm e indivíduos de genótipo mm. Observe que, dentro de uma certa classe genotípica, todos os indivíduos possuem o mesmo fenótipo.
São duas as classes fenotípicas: animais de pelagem branca e indivíduos de pelagem marrom. Dentre os animais de pelagem marrom, todos possuem genótipo mm. Todavia, dentre aqueles de pelagem branca, há indivíduos de genótipos MM e indivíduos de genótipo Mm. Fenotipicamente, não há como distinguir um indivíduo MM de um indivíduo Mm.
Chamamos de fenótipo selvagem o fenótipo encontrado mais freqüentemente na natureza. Geralmente, o fenótipo selvagem é o determinado por genes dominantes, embora haja inúmeras exceções. Na espécie humana, por exemplo, o sangue tipo O é o mais freqüente em muitas populações, embora seja condicionado por um gene recessivo.
Cronologia de descobertas importantes na Genética
1859 Charles Darwin publica A origem das espécies
1865 Gregor Mendel publica Experimentos em hibridação vegetal
1903 Cromossomas descobertos como sendo as unidades da hereditariedade
1905 O biólogo William Bateson utiliza o termo "genética" numa carta dirigida a Adam Sedgwick
1910 Thomas Hunt Morgan demonstra que os genes estão localizados nos cromossomas
1913 Alfred Sturtevant elabora o primeiro mapa genético de um cromossoma
1918 Ronald Fisher publica On the correlation between relatives on the supposition of Mendelian inheritance - a sintese moderna dá os seus primeiros passos
1913 Mapas genéticos mostram cromossomas contendo arranjos lineares de genes
1927 Mudanças físicas nos genes são denominadas mutações
1928 Frederick Griffith descobre uma molécula de hereditariedade que é transmissível entre bactérias
1931 Sobrecruzamento (Crossing over) é a causa da recombinação genética
1941 Edward Lawrie Tatum e George Wells Beadle demonstram que os genes codificam proteínas; ver o dogma central da genética original
1944 Oswald Theodore Avery, Colin McLeod e Maclyn McCarty isolam o DNA como sendo material genético (na altura chamado princípio transformante)
1950 Erwin Chargaff mostra que os quatro nucleótidos não estão presentes no ácido nucleico em proporções estáveis, mas que algumas regras básicas se aplicam (quantidade de timina igual à de adenina). Barbara McClintock descobre transposões no milho
1952 A experiência de Hershey-Chase prova que a informação genética de fagos e de todos os outros organismo é composto por DNA
1953 A estrutura do DNA (dupla hélice) é descoberta por James D. Watson e Francis Crick
1956 Jo Hin Tjio e Albert Levan estabelecem que o número correcto de cromossomas na espécie humana é de 46 (n=23)
1958 A experiência de Meselson-Stahl demonstra que o DNA tem uma replicação semi-conservativa
1961 O código genético está organizado em tripletos
1964 Howard Temin mostra, usando vírus de RNA, que o dogma central de Watson não é sempre verdade
1970 Enzimas de restrição são descobertas em estudos com a Haemophilius influenzae, permitindo assim aos cientistas o corte do DNA e a sua transferêcia entre organismos
1977 DNA é sequenciado pela primeira vez por Fred Sanger, Walter Gilbert e Allan Maxam. O laboratório de Sanger completa a sequência completa do genoma de Bacteriófago Phi-X174
1983 Kary Banks Mullis descobre a reacção de polimerização em cadeia (en:PCR), proporcionando um meio fácil de amplificar DNA
1989 Um gene humano é sequenciado pela primeira vez por Francis Collins e Lap-Chee Tsui: codifica uma proteína que no seu estado defeituoso provoca a fibrose cística
1995 O genoma de Haemophilus influenzae é o primeiro de um organismo vivo a ser sequenciado
1996 Primeiro genoma de um eucariota a ser sequenciado: Saccharomyces cerevisiae
1998 É publicada a primeira sequência genómica de um organismo eucariota multicelular: C. elegans
2001 Primeiro rascunho da sequência do genoma humano é publicado
2003 (14 de Abril) 99% do genoma humano foi sequenciado pelo Projecto do Genoma Humano (com uma precisão de 99,99%)
Fonte: www.biomania.com.br
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