EREDITÀ BIOLOGICA: TEORIA E CONCETTI, COME VIENE TRASMESSA, ESEMPI - BIOLOGIA - 2025

L' eredità biologica è il processo mediante il quale la progenie di una cellula o di un organismo riceve la dotazione genetica dei suoi genitori. Lo studio dei geni e come vengono trasmessi da una generazione all'altra è il campo di studio della genetica dell'ereditarietà.

L'ereditarietà può essere definita come la somiglianza tra genitori e discendenti, ma questo termine comprende anche le differenze inerenti alla variazione genetica che si verifica durante la riproduzione.

Un cigno e il suo giovane (Immagine di Hans Benn su www.pixabay.com)

L'eredità biologica è uno degli attributi più significativi delle cellule viventi e, quindi, degli organismi multicellulari, in quanto significa capacità di trasmettere proprietà e caratteristiche determinate dalle generazioni successive, collaborando con meccanismi di adattamento e selezione naturale.

Molti autori ritengono che l'uomo abbia acquisito familiarità con i concetti di base dell'eredità biologica per migliaia di anni, quando iniziarono i processi di addomesticamento di piante e animali e, selezionando le caratteristiche che considerava più importanti, fece delle croci a Ottieni una prole che manterrà queste caratteristiche.

Tuttavia, la nostra attuale comprensione dei fondamenti fisici e molecolari dell'ereditarietà è relativamente recente, poiché questi non sono stati chiariti fino all'inizio del XX secolo, quando la comunità scientifica ha elaborato la teoria cromosomica dell'ereditarietà.

Nonostante quanto sopra, i principi dell'ereditarietà dei tratti o dei caratteri sono stati analizzati in profondità alcuni anni prima da Gregorio Mendel, che attualmente è considerato il "padre dell'eredità".

È importante ricordare che sia prima che dopo la formulazione di questa teoria cromosomica dell'ereditarietà, molte altre scoperte sono state di importanza trascendentale per la nostra moderna comprensione della genetica degli esseri viventi. Questi potrebbero includere l'isolamento e la caratterizzazione degli acidi nucleici, la scoperta e lo studio dei cromosomi, tra gli altri.

Teoria dell'eredità biologica

Gregor Mendel

Le basi fondamentali dell'eredità furono inizialmente proposte dal monaco austriaco Gregory Mendel (1822-1884) nell'anno 1856.

Mendel capì dai suoi esperimenti con le croci delle piante di pisello che sia le somiglianze che le differenze tra i genitori ei loro discendenti potevano essere spiegate da una trasmissione meccanica di unità ereditarie discrete, cioè di geni.

I piselli di Mendel e i loro tratti (Fonte: Nefronus tramite Wikimedia Commons)

Ciò pose le basi per la comprensione della genetica moderna, poiché era noto che la ragione dell'ereditabilità dei tratti era dovuta al trasferimento fisico di geni sui cromosomi attraverso la riproduzione (sessuale o asessuata).

Secondo i risultati ottenuti, Mendel ha formulato le "leggi dell'eredità" che sono oggi in vigore per alcuni personaggi:

- Legge di segregazione: sostiene che i geni hanno forme "alternative" note come alleli e che influenzano direttamente il fenotipo (caratteristiche visibili).

- Legge dell'eredità indipendente: implica che l'eredità di un tratto sia indipendente da quella di un altro, sebbene questo non sia del tutto vero per molte caratteristiche.

Thomas Morgan nel 1908, studiando la genetica del moscerino della frutta, Drosophila melanogaster, dimostrò che l'eredità dei fenotipi si verificava come precedentemente descritto da Mendel. Inoltre, fu lui a chiarire che le unità di ereditarietà (geni) venivano trasmesse attraverso i cromosomi.

Così, e grazie alla partecipazione di molti altri ricercatori, oggi sappiamo che l'eredità biologica avviene grazie alla trasmissione di unità ereditarie contenute nei cromosomi, sia nei cromosomi autosomici, sessuali o plastidici (negli eucarioti).

L'espressione o l'aspetto di un dato fenotipo dipende dalle caratteristiche del genotipo (dominanza e recessività).

Concetti basilari

Per capire come funzionano i meccanismi di eredità biologica, è necessario comprendere alcuni concetti fondamentali.

Sebbene non tutti i tratti ereditari siano dovuti alla sequenza di nucleotidi che compongono il DNA di ciascun organismo, quando ci riferiamo all'eredità biologica, in genere parliamo della trasmissione delle informazioni contenute nei geni.

Gen

Un gene è definito, quindi, come l'unità fisica fondamentale dell'ereditarietà ed è una sequenza di DNA definita, che contiene tutte le informazioni necessarie per l'espressione di qualche tratto o caratteristica in un essere vivente.

Gli alleli

I geni possono avere più di una forma, prodotto di piccole variazioni nella sequenza che li caratterizza; forme alternative dello stesso gene sono note come alleli.

Gli alleli sono generalmente definiti in base alle caratteristiche fenotipiche che conferiscono e, in una popolazione, è comune trovare più alleli per lo stesso gene.

DNA, geni e cromosomi (Fonte: Thomas Splettstoesser tramite Wikimedia Commons)

Un mammifero, ad esempio, eredita due alleli di ciascun gene dai suoi genitori, uno da sua madre e uno da suo padre. Quell'allele del genotipo che è sempre espresso nel fenotipo è detto allele dominante, mentre quello che rimane "silenzioso" (di cui non si osservano caratteristiche fenotipiche) è noto come allele recessivo.

In alcuni casi, può accadere che entrambi gli alleli siano espressi, generando la comparsa di un fenotipo intermedio, motivo per cui vengono chiamati insieme alleli codominanti.

Omozigosi ed eterozigosi

Quando un individuo eredita due alleli identici dai propri genitori, siano essi dominanti o recessivi, questo è noto, geneticamente parlando, come omozigote per questi alleli. Quando, d'altra parte, un individuo eredita dai suoi genitori due diversi alleli, uno dominante e l'altro recessivo, questo è chiamato eterozigote per questi alleli.

cromosomi

I geni degli organismi procarioti ed eucarioti si trovano su strutture note come cromosomi. Nei procarioti, cellule che non hanno un nucleo, normalmente c'è un solo cromosoma; È costituito da DNA associato ad alcune proteine, è di forma circolare e altamente arrotolato.

Gli eucarioti, cellule che hanno un nucleo, hanno uno o più cromosomi, a seconda della specie, e questi sono costituiti da un materiale chiamato cromatina. La cromatina di ciascun cromosoma è costituita da una molecola di DNA strettamente associata a quattro tipi di proteine ​​chiamate istoni, che ne facilitano la compattazione all'interno del nucleo.

Negli eucarioti c'è più di un tipo di cromosoma. Ci sono nucleari, mitocondriali e cloroplastidi (limitati agli organismi fotosintetici). I cromosomi nucleari sono autosomici e sessuali (quelli che specificano il sesso).

ploidia

Ploidia è l'intero numero di "set" cromosomici che una cellula ha. Gli esseri umani, ad esempio, come tutti i mammiferi e molti animali, hanno due serie di cromosomi, uno dal padre e l'altro dalla madre, quindi si dice che le loro cellule siano diploidi.

Aploidi e poliploidi

Gli individui e / o le cellule che hanno un solo set di cromosomi sono noti come aploidi, mentre gli organismi che hanno più di due set di cromosomi sono, collettivamente, poliploidi (triploidi, tetraploidi, esaploidi e così via).

gameti

Negli organismi a riproduzione sessuale ciò avviene grazie alla fusione di due cellule specializzate, prodotte da due individui differenti: un "maschio" e una "femmina". Queste cellule sono i gameti; i maschi producono sperma (animali) o microspore (piante) e le femmine producono ovuli o ovociti.

Normalmente, il carico cromosomico delle cellule sessuali (gameti) è aploide, cioè queste cellule sono prodotte attraverso la divisione cellulare che comporta una riduzione del numero di cromosomi.

Genotipo

In un organismo vivente, il genotipo descrive l'insieme di geni (con i rispettivi alleli) che codificano per qualche tratto o caratteristica specifica e che si distinguono dagli altri per una certa funzione o sequenza. Quindi il genotipo rappresenta la costituzione allelica di un individuo.

Sebbene si dica generalmente che il genotipo è ciò che dà origine al fenotipo, è importante tenere presente che ci sono molti fattori ambientali ed epigenetici che possono condizionare l'aspetto di un fenotipo.

fenotipo

Fenotipo significa letteralmente "la forma mostrata". Molti testi lo definiscono come l'insieme delle caratteristiche visibili di un organismo che risultano sia dall'espressione dei suoi geni (genotipo) sia dalla sua interazione con l'ambiente che lo circonda.

La maggior parte dei fenotipi sono il prodotto dell'azione concertata di più di un gene e lo stesso gene può partecipare alla creazione di più di un fenotipo specifico.

Come viene trasmessa l'eredità genetica?

La trasmissione dei geni dai genitori ai loro discendenti avviene nel ciclo cellulare attraverso la mitosi e la meiosi.

Nei procarioti, dove la riproduzione avviene principalmente per bipartizione o fissione binaria, i geni vengono trasferiti da una cellula ai suoi discendenti tramite la copia esatta del suo cromosoma, che viene secreta nella cellula figlia prima che si verifichi la divisione.

Gli eucarioti multicellulari, che sono generalmente caratterizzati dall'avere due tipi di cellule (somatiche e sessuali), hanno due meccanismi di trasmissione o ereditarietà genica.

Le cellule somatiche, così come gli organismi unicellulari più semplici, quando si dividono lo fanno per mitosi, il che significa che duplicano il loro contenuto cromosomico e secernono le copie verso le loro cellule figlie. Queste copie sono generalmente esatte, quindi le caratteristiche delle nuove cellule sono equivalenti a quelle dei "progenitori".

Le cellule sessuali svolgono un ruolo fondamentale nella riproduzione sessuale degli organismi multicellulari. Queste cellule, note anche come gameti, sono prodotte dalla meiosi, che coinvolge la divisione cellulare con una concomitante riduzione della carica cromosomica (sono cellule aploidi).

Attraverso la riproduzione sessuale, due individui trasmettono i loro geni da una generazione all'altra fondendo le loro cellule gametiche aploidi e formando un nuovo individuo diploide che condivide le caratteristiche di entrambi i genitori.

Esempi di eredità

I classici esempi di eredità biologica utilizzati nei testi didattici per spiegare questo processo si basano su diversi organismi “modello”.

La mosca della frutta (D. melanogaster) ad esempio, uno dei modelli di studio per animali utilizzati da Thomas Morgan, ha spesso gli occhi rossi. Tuttavia, durante i suoi esperimenti, Morgan trovò un maschio dagli occhi bianchi e lo incrociò con una femmina dagli occhi rossi.

Mosca della frutta. Drosophila melanogaster. Tratto e modificato da: Sanjay Acharya

Dato che il fenotipo "occhi rossi" è dominante in questa specie, il risultato della prima generazione di questo incrocio era costituito da individui con occhi rossi. I successivi incroci tra gli individui della prima generazione (F1) hanno prodotto una generazione F2 in cui sono comparsi entrambi i fenotipi.

Poiché gli occhi bianchi apparivano solo in F2 in circa il 50% dei maschi, Morgan pensava che fosse una "eredità legata al cromosoma sessuale".

Riferimenti

1. Gardner, JE, Simmons, JE e Snustad, DP (1991). Principal of Genetic. Edizione 8 '". John Wiley e figli.
2. Henderson, M. (2009). 50 idee genetiche che devi davvero conoscere. Quercus Books.
3. Solomon, EP, Berg, LR e Martin, DW (2011). Biologia (9a edizione). Brooks / Cole, Cengage Learning: USA.
4. Suzuki, DT e Griffiths, AJ (1976). Un'introduzione all'analisi genetica. WH Freeman and Company.
5. Watson, JD (2004). Biologia molecolare del gene. Pearson Education India