Notas sobre o experimento de Gregor Mendel

Leia este artigo para aprender sobre Gregor Johann Mendel, seu wok, razões para o sucesso, sua experiência e resultados!

Gregor Johann Mendel (1822-1884) é conhecido como pai da genética, porque foi o primeiro a demonstrar o mecanismo de transmissão de personagens de uma geração para outra. Ele também deu generalizações, algumas das quais foram posteriormente levantadas para o status de princípios ou leis de herança.

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Eles constituem os fundamentos da genética. Mendel nasceu em Silisian, uma aldeia em Heinzendorf (Áustria; agora parte da República Tcheca) em 22 de julho de 1822 para a família de um fazendeiro. Ele foi um estudante brilhante e estudou filosofia por vários anos. Após a escolaridade, Mendel ingressou em um mosteiro agostiniano de St. Thomas em Brunn (então na Áustria; agora Brno na Checoslováquia) em 1843 com a idade de 21 anos.

Com a idade de 25 anos (1847), ele foi feito sacerdote no mosteiro. Em 1851, Mendel foi enviado para a Universidade de Viena para estudar Botânica e Física. Ele retornou a Brunn como professor de física e ciências naturais. Mendel serviu como professor por 14 anos. Mais tarde ele foi feito abade do mosteiro. Gregor foi adicionado ao seu nome quando ele se juntou ao mosteiro em Brunn. Em 1856, Mendel observou a ocorrência de dois tipos de sementes em plantas de ervilha crescendo em seu mosteiro.

Assim, ele se interessou por eles. Mendel realizou experimentos de hibridação no Garden Pea por 7 anos, de 1856 a 1863. Ele confirmou a pureza de seus materiais experimentais através da endogamia. Inicialmente, ele levou 34 pares de variedades de plantas de ervilha, em seguida, 22, mas em última análise trabalhou com apenas 7 pares de variedades.

O último diferia em caracteres como cor da flor, posição da flor, altura, forma da vagem, cor da vagem, forma da semente, cor da semente, etc. Todas as variedades selecionadas eram linhas puras ou reprodutoras verdadeiras, ou seja, puras ou reproduzidas deu descendentes que se assemelham aos pais. Mendel realizou vários tipos de cruzamentos e depois permitiu que os descendentes se reproduzissem.

Seus experimentos tiveram um tamanho de amostragem grande, cerca de 10000 plantas de ervilha. Isso dá maior credibilidade a seus dados. Além disso, ele foi o primeiro a usar a análise estatística e lógica matemática na resolução de problemas em biologia. Ele formulou generalizações que foram lidas em duas reuniões da Sociedade de História Natural de Brunn em 1865. Seu trabalho "Experimentos sobre Hibridização de Plantas" foi publicado na "Proceedings of Brunn Natural Science Society" em 1866. Mendel morreu em 1884 sem obter qualquer reconhecimento. pelo seu trabalho.

O trabalho de Mendel permaneceu despercebido e desvalorizado por cerca de 34 anos devido a:

(i) Circulação limitada da “Proceedings of Brunn Natural Science Society” na qual foi publicada,

(ii) Ele não conseguia se convencer de que suas conclusões eram universais, já que Mendel não conseguiu reproduzir os resultados em Hawkweed (Hieracium), por sugestão de Naegeli. Foi devido à indisponibilidade de linhas puras,

(iii) falta de agressividade em sua personalidade,

(iv) O mundo científico estava sendo abalado naquela época pela teoria da evolução de Darwin (Origin of Species, 1859).

(v) o conceito de Mendel de unidades ou fatores discretos, estáveis ​​e não combinados para vários traços não encontrou aceitação dos contemporâneos,

(vi) as conclusões de Mendel sobre a hereditariedade estavam à frente de seu tempo. Ele usou métodos estatísticos e lógica matemática que não eram familiares para outros biólogos naquela época,

(vii) Não havia prova física para a existência de fatores ou o material de que eram feitos.

Redescoberta do trabalho de Mendel:

Mendel morreu em 1884 muito antes de seu trabalho ser reconhecido. Foi em 1900 que três trabalhadores, independentemente, redescobriram os princípios da hereditariedade já elaborados por Mendel. Eles eram Hugo de Vries da Holanda, Carl Correns da Alemanha e Erich von Tschermak-Seysenegg da Áustria.

Correns elevou o status de duas das generalizações de Mendel para o nível das leis da hereditariedade - lei da segregação e lei do sortimento independente. Os outros são princípios variáveis. Hugo de Vries também descobriu o artigo de Mendel e o publicou em 'Flora' em 1901. Bateson, Punnet e outros trabalhadores subseqüentes acharam o trabalho de Mendel de aplicação universal, incluindo animais.

Razões para o sucesso de Mendel:

1. Mendel selecionou apenas variedades de melhoramento de ervilha (Pisum sativum) para seus experimentos. Ele levou dois anos (1857-1859) para verificar se seus materiais experimentais são de pura reprodução.

2. Mendel levou apenas aqueles traços para seus estudos que não mostraram ligação, interação ou dominância incompleta.

3. Os personagens escolhidos por Mendel tinham características contrastantes distintas como alto e anão ou verde e amarelo.

4. Mendel levou um ou dois personagens de uma só vez para seus experimentos de reprodução, enquanto seus antecessores freqüentemente estudavam todos os traços simultaneamente.

5. Mendel estudou a herança de um personagem por três ou mais gerações.

6. Ele realizou cruzamentos recíprocos e levantou grandes progênies.

7. Planta experimental de Mendel A ervilha (Pisutn sativum) é ideal para reprodução controlada. É cruzado manualmente, enquanto normalmente sofre auto-reprodução.

8. Ele teve o cuidado de evitar a contaminação de grãos de pólen estranhos trazidos por insetos.

9. Mendel manteve um registro completo de cada cruzamento, subsequente auto-reprodução e o número de sementes produzidas.

10. Mendel fez experiências em várias plantas para a mesma característica e obteve centenas de descendentes. Um grande tamanho amostral deu credibilidade aos seus resultados.

11. Ele formulou explicações teóricas para interpretar seus resultados. Suas explicações foram testadas por ele quanto à sua validade.

12. Mendel usou métodos estatísticos e lei de probabilidade para analisar seus resultados.

13. Mendel teve sorte em selecionar esses traços, cujos genes não interagiram. Eles estavam presentes em diferentes cromossomos ou apresentavam recombinação completa. Ele não combinou a forma da vagem e a altura da planta em nenhum de seus cruzamentos diíbridos, cujos genes estão próximos no cromossomo 4 e não apresentam recombinação frequente.

14. Ele não tentou explicar todas as variações encontradas em seus resultados, mas as deixou como tais, por exemplo, a ligação da flor e da cor das sementes.

Experimentos de Mendel:

Material Experimental de Mendel:

Mendel selecionou ervilha de jardim (= ervilha comestível, Pisum sativum; 2n = 14) para suas experiências.

Vantagens de selecionar a planta de ervilha:

(i) As variedades puras de Ervilha estavam disponíveis (ii) As plantas de ervilha mostraram um número de caracteres contrastantes facilmente detectáveis, (iii) A estrutura floral da Ervilha é tal que permite o melhoramento controlado. Embora a planta seja autopolinizada, mas pode ser cruzada manualmente, (iv) a flor de ervilha normalmente permanece fechada e sofre auto-polinização. (v) É uma planta anual com vida útil curta e dá resultados dentro de 3 meses, (vi) Um grande número de sementes são produzidas por planta, (vii) A planta é cultivada facilmente e não requer cuidados posteriores, exceto no tempo de polinização, (viii) híbridos F ₁ são férteis.

Os experimentos de Mendel foram realizados em três estágios (i) Seleção de genitores reprodutores puros ou verdadeiros, (ii) Hibridização e obtenção de geração de plantas F ₁, (iii) Autopolinização de plantas híbridas e criação de gerações subsequentes como F ₂, F ₃, F ₄, etc.

(a) Seleção de pais:

Mendel selecionou 7 pares de variedades reprodutoras de ervilha pura ou verdadeira como material inicial para seus experimentos. Na autopolinização ou auto-reprodução, uma variedade pura dá origem a descendentes com características semelhantes, por exemplo, variedade alta com descendentes altos, uma variedade de flores vermelhas com filhotes de flores vermelhas, etc.

Todos os caracteres de variedades selecionadas tinham traços alternativos facilmente distinguíveis, por exemplo, altura e nanismo, voilet ou flores vermelhas e flores brancas (Tabela 5.1). Mendel se satisfazia quanto à verdadeira natureza da variedade através da autopolinização. Qualquer filho que não fosse fiel à forma do traço foi eliminado. Plantas reprodutoras verdadeiras foram então usadas para a próxima etapa. Eles formaram a geração pai (P).

Tabela 5.1 Personagens de Ervilha colhida por Mendel

(b) Hibridização para a Geração F ₁ :

Mendel realizou cruzamentos recíprocos entre plantas com formas alternativas de caráter, alto e anão, vermelho florido e branco florido. Em pólos recíprocos (R), o pólen de uma forma foi polvilhado sobre o estigma da outra forma e vice-versa, por exemplo, pólen de flores de plantas altas para flores emasculadas de plantas anãs e pólen de flores de plantas anãs para flores emasculadas de plantas altas .

As flores polinizadas à mão foram cobertas com sacos de papel (ensacamento) para evitar a contaminação do pólen estrangeiro. A cruz na qual apenas duas formas alternativas de um único caractere são levadas em consideração é chamada de cruz monohíbrida. Mendel também realizou cruzamentos envolvendo dois personagens. Eles são chamados de cruzes diíbridas. Cruzamentos tri-híbridos e poli-híbridos também foram realizados.

As sementes da cruz ou cruzes foram coletadas e semeadas no próximo ano. Os descendentes híbridos, incluindo as sementes, constituem a próxima geração denominada primeira geração filial ou F ₁ .

c) Auto-reprodução para as gerações F ₂ e F ₃ :

As plantas da geração F ₁ foram autorizadas a realizar autopolinização (sibcrossing ou selfing). Para evitar a contaminação por pólens estranhos, as flores foram cobertas com sacos de papel desde o início. Mendel coletou as sementes e criou uma nova geração de plantas. As sementes e plantas criadas a partir deles constituem a segunda geração filial ou F ₂ . A autopolinização posterior produziu F ₃ ou terceira geração filial. Mendel manteve registro de cada geração e observou o seguinte:

Resultados dos Experimentos:

1. Plantas F ₁ de cruzamentos recíprocos eram semelhantes.

2. As plantas F ₁ não eram intermediárias entre os dois traços alternados de um personagem. Ao contrário, eles se pareciam com um dos pais ao ter um único traço alternativo do personagem. Assim, em um cruzamento entre plantas altas e anãs, os híbridos eram todos altos (Fig. 5.2). Da mesma forma, num cruzamento entre pais amarelos e verdes semeados, as sementes F eram todas de cor amarela (Tabela 5.2).

3. Na geração F _2, ambos os traços parentais do personagem são expressos.

4. Um traço do personagem que não apareceu na geração F ₁ deve estar oculto ou não expresso nele.

5. O organismo deve possuir dois fatores ou determinantes de cada caráter (princípio de fatores pareados). Os dois fatores são semelhantes naqueles organismos que se reproduzem como verdadeiros. Eles são diferentes em organismos obtidos de uma cruz.

6. Dos dois fatores ou alelos que representam os traços alternados de um personagem, um é dominante e se expressa no híbrido ou na geração F1. O outro fator ou alelo é recessivo e não mostra seu efeito (princípio de dominância).

Tabela 5.2. Cruzes Monohybrid de Mendel em Pisum sativum:

7. Não há mistura dos dois fatores no híbrido.

8. No momento da formação do gameta, os dois fatores se separam ou segregam e passam para diferentes gametas. Um gameta passa a ter um fator de um par. Assim, Mendel previu a ocorrência da meiose muito antes de ser descoberta. Os gametas se fundem aleatoriamente durante a fertilização para que os fatores se juntem na nova geração e se expressem livremente.

9. Os dois traços do caráter aparecem na geração F ₂ na proporção de três dominantes para um recessivo, 3: 1. É também chamado de razão mono-híbrida (Tabela 5.2). Por exemplo, no caráter de altura (cruz alto x anão) Mendel obteve 787 plantas altas e 277 anãs (proporção 2.84: 1). Um resultado semelhante para a cor da flor foi 705 vermelho para 224 branco (proporção 3, 15: 1).

10. Na geração F ₃, as plantas recessivas (por exemplo, anãs ou floridas brancas) produzem tipos similares. Dos pais restantes ou dominantes (plantas F ₂ ), um terço da raça é verdadeira enquanto dois terços se comportam como plantas da geração F ₁ (Fig. 5.2). Isso só é possível quando os dois fatores de um personagem segregam durante a formação do gameta (princípio da segregação) e se reúnem aleatoriamente nos descendentes de acordo com a lei ou princípio da probabilidade.

11. Em um cruzamento diíbrido (considerando duas características juntas), quatro tipos de plantas são formados na geração F ₂, dois parentais e dois recombinantes. A razão é 9 (ambos dominantes): 3 (um segundo recessivo dominante): 3 (um segundo recessivo dominante): 1 (ambos recessivos). É conhecido como razão di-híbrida.

12. A formação de quatro tipos de indivíduos na geração F ₂ de uma cruz di-híbrida mostra que os fatores ou alelos dos dois caracteres são independentes (princípio do sortimento independente).

13. Mendel usou a lei da probabilidade e métodos estatísticos para analisar seus resultados. Agrupar e comparar os resultados fez com que ele chegasse a certas conclusões chamadas postulados de Mendel.

14. A formulação de postulados por Mendel envolveu o processo de desenvolvimento de uma hipótese de trabalho e seus testes através da experimentação.

15. Os postulados de Mendel receberam o status de leis de Correns.