Hereditariedade
Hereditariedade , a soma de todos os processos biológicos pelos quais características particulares são transmitidas dos pais para seus filhos. O conceito de hereditariedade engloba duas observações aparentemente paradoxais sobre os organismos: a constância de uma espécie de geração em geração e a variação entre os indivíduos dentro de uma espécie. Constância e variação são, na verdade, dois lados da mesma moeda, como fica claro no estudo degenética. Ambos os aspectos da hereditariedade podem ser explicados por genes , as unidades funcionais de material hereditário que são encontradas em todos os seres vivos célula s. Cada membro de uma espécie possui um conjunto de genes específicos para aquela espécie. É esse conjunto de genes que fornece a constância da espécie. Entre os indivíduos de uma espécie, no entanto, podem ocorrer variações na forma de cada gene leva, fornecendo a base genética para o fato de que dois indivíduos (exceto gêmeos idênticos) não têm exatamente as mesmas características.
cromossomos humanos Cromossomos humanos. Dan McCoy — Rainbow / age fotostock / Imagestate
Aprenda como os genes dominantes e recessivos determinam quais características e descendência possuirão. Cada descendência é uma combinação de seus dois pais, recebendo algumas características dominantes de sua mãe e outras de seu pai. Encyclopædia Britannica, Inc. Veja todos os vídeos para este artigo
O conjunto de genes que uma prole herda de ambos os pais, uma combinação do material genético de cada um, é chamado de genótipo do organismo. O genótipo é contrastado com o fenótipo , que é a aparência externa do organismo e o resultado do desenvolvimento de seus genes. O fenótipo inclui as estruturas corporais, processos fisiológicos e comportamentos de um organismo. Embora o genótipo determine os amplos limites das características que um organismo pode desenvolver, as características que realmente se desenvolvem, ou seja, o fenótipo, dependem de interações complexas entre os genes e seus meio Ambiente . O genótipo permanece constante ao longo da vida de um organismo; no entanto, porque o organismo interno e externo ambientes muda continuamente, o mesmo acontece com seu fenótipo. Na condução de estudos genéticos, é crucial descobrir até que ponto a característica observável pode ser atribuída ao padrão de genes nas células e até que ponto surge da influência ambiental.
Porque os genes são integrante para a explicação das observações hereditárias, a genética também pode ser definida como o estudo dos genes. As descobertas sobre a natureza dos genes mostraram que os genes são determinantes importantes de todos os aspectos da composição de um organismo. Por esse motivo, a maioria das áreas da pesquisa biológica agora tem um componente genético, e o estudo da genética tem uma posição de importância central na biologia. A pesquisa genética também demonstrou que praticamente todos os organismos neste planeta têm sistemas genéticos semelhantes, com genes que são construídos no mesmo princípio químico e que funcionam de acordo com mecanismos semelhantes. Embora as espécies difiram nos conjuntos de genes que contêm, muitos genes semelhantes são encontrados em uma ampla gama de espécies. Por exemplo, uma grande proporção de genes em padeiros levedura também estão presentes em humanos. Essa semelhança na composição genética entre organismos que possuem tais loucura os fenótipos podem ser explicados pela relação evolutiva de virtualmente todas as formas de vida na Terra. Essa unidade genética remodelou radicalmente a compreensão da relação entre os humanos e todos os outros organismos. A genética também teve um impacto profundo nos assuntos humanos. Ao longo da história, os humanos criaram ou melhoraram muitos remédios, alimentos e tecidos diferentes, submetendo plantas, animais e micróbios às antigas técnicas de reprodução seletiva e aos métodos modernos da tecnologia do DNA recombinante. Nos últimos anos, pesquisadores médicos começaram a descobrir o papel que os genes desempenham na doença . O significado da genética só promete se tornar maior à medida que a estrutura e a função de mais e mais genes humanos forem caracterizadas.
Este artigo começa descrevendo os padrões clássicos de herança de Mendel e também a base física desses padrões - ou seja, a organização dos genes em cromossomos. O funcionamento dos genes a nível molecular é descrito, particularmente a transcrição do material genético básico, GOTA , para dentro RNA e a tradução de RNA em aminoácido s, os componentes primários de proteína s. Finalmente, o papel da hereditariedade na evolução das espécies é discutido.
Características básicas de hereditariedade
Concepções pré-científicas de hereditariedade
A hereditariedade foi por muito tempo um dos fenômenos mais enigmáticos e misteriosos da natureza. Isso foi assim porque o sexo as células, que formam a ponte pela qual a hereditariedade deve passar entre as gerações, geralmente são invisíveis a olho nu. Somente após a invenção do microscópio no início do século 17 e a subseqüente descoberta das células sexuais, o essencial da hereditariedade foi compreendido. Antes disso, o filósofo e cientista grego antigo Aristóteles (4o séculoac) especularam que as contribuições relativas dos pais femininos e masculinos eram muito desiguais; pensava-se que a fêmea fornecia o que ele chamava de matéria e a masculina o movimento. O Institutos de Manu , composto na Índia entre 100 e 300paraconsiderem o papel da fêmea como o do campo e do macho como o da semente; novos corpos são formados pela operação conjunta da semente e do campo. Na realidade, ambos os pais transmitem o padrão de hereditariedade igualmente e, em média, os filhos se parecem com suas mães tanto quanto com seus pais. Não obstante, as células sexuais femininas e masculinas podem ser muito diferentes em tamanho e estrutura; a massa de um óvulo às vezes é milhões de vezes maior do que a de um espermatozóide.
Os antigos babilônios sabiam que o pólen de um homem tamareira a árvore deve ser aplicada aos pistilos de uma árvore feminina para produzir frutos. O botânico alemão Rudolph Jacob Camerarius mostrou em 1694 que o mesmo se aplica ao milho. Botânico e explorador sueco Carolus Linnaeus em 1760, o botânico alemão Josef Gottlieb Kölreuter, em uma série de trabalhos publicados de 1761 a 1798, descreveu cruzamentos de variedades e espécies de plantas. Eles descobriram que esses híbridos eram, em geral, intermediários entre os pais, embora em algumas características eles possam estar mais próximos de um dos pais e em outras mais próximos do outro pai. Kölreuter comparou a descendência de recíproca cruzamentos, ou seja, de cruzamentos de variedade PARA funcionando como uma mulher para variedade B como um homem e ao contrário, variedade B como uma mulher para PARA como um homem. As progênies híbridas desses cruzamentos recíprocos eram geralmente semelhantes, indicando que, ao contrário da crença de Aristóteles, a herança hereditária da progênie era derivada igualmente dos pais femininos e masculinos. Muitos outros experimentos em híbridos de plantas foram feitos em 1800. Essas investigações também revelaram que os híbridos geralmente eram intermediários entre os pais. Eles acidentalmente registraram a maioria dos fatos que mais tarde levaram Gregor mendel ( Vejo abaixo de ) para formular suas célebres regras e fundar a teoria do gene. Aparentemente, nenhum dos antecessores de Mendel viu a importância dos dados que estavam sendo acumulados. A intermediação geral dos híbridos parecia concordar melhor com a crença de que a hereditariedade era transmitida de pais para filhos pelo sangue, e essa crença foi aceita pela maioria dos biólogos do século 19, incluindo o naturalista inglês Charles Darwin .
Carolus Linnaeus. Cortesia do Nationalmuseum, Estocolmo
Charles Darwin Charles Darwin, fotografia com cópia carbono de Julia Margaret Cameron, 1868. Cortesia do Museu Internacional de Fotografia em George Eastman House, Rochester, Nova York
O sangue a teoria da hereditariedade, se essa noção pode ser dignificada com tal nome, é realmente uma parte do folclore anterior à biologia científica. Isto é implícito em frases populares como meio-sangue, sangue novo e sangue azul. Isso não significa que a hereditariedade seja realmente transmitida através do líquido vermelho nos vasos sanguíneos; o ponto essencial é a crença de que um pai transmite a cada filho todas as suas características e que a herança hereditária de um filho é uma liga, uma mistura das qualidades de seus pais, avós e ancestrais mais remotos. Essa ideia atrai aqueles que se orgulham de ter uma linha de sangue nobre ou notável. Mas é um obstáculo quando se observa que uma criança tem algumas características que não estão presentes em nenhum dos pais, mas em alguns outros parentes ou em ancestrais mais remotos. Ainda mais frequentemente, vemos que irmãos e irmãs, embora mostrem uma semelhança familiar em alguns traços, são claramente diferentes em outros. Como os mesmos pais podem transmitir diferentes sangues para cada um de seus filhos?
Mendel refutou a teoria do sangue. Ele mostrou (1) que a hereditariedade é transmitida por meio de fatores (agora chamados de genes) que não se misturam, mas segregam, (2) que os pais transmitem apenas metade dos genes que possuem a cada filho e transmitem diferentes conjuntos de genes para filhos diferentes, e (3) que, embora irmãos e irmãs recebam sua hereditariedade dos mesmos pais, eles não recebem a mesma hereditariedade (uma exceção são gêmeos idênticos). Mendel então mostrou que, mesmo que a eminência de algum ancestral fosse inteiramente o reflexo de seus genes, é bem provável que alguns de seus descendentes, especialmente os mais remotos, não herdariam esses genes bons. Nos organismos que se reproduzem sexualmente, inclusive os humanos, cada indivíduo possui uma dotação hereditária única.
Lamarckismo - uma escola de pensamento que leva o nome do pioneiro biólogo e evolucionista francês Jean-Baptiste de Monet, chevalier de Lamarck - presumia que os caracteres adquiridos durante a vida de um indivíduo são herdados por sua progênie ou, para colocá-lo em termos modernos, que as modificações feitas pelo meio Ambiente no fenótipo são refletidos em mudanças semelhantes no genótipo. Se assim fosse, os resultados do exercício físico tornariam o exercício muito mais fácil ou mesmo dispensável na prole de uma pessoa. Não apenas Lamarck, mas também outros biólogos do século 19, incluindo Darwin , aceitou a herança de traços adquiridos. Foi questionado pelo biólogo alemão August Weismann, cujos famosos experimentos no final da década de 1890 sobre a amputação de caudas em gerações de camundongos mostraram que tal modificação não resultou nem no desaparecimento nem mesmo no encurtamento das caudas dos descendentes. Weismann concluiu que a dotação hereditária do organismo, que ele chamou de plasma germinativo, é totalmente separada e protegida contra as influências que emanam do resto do corpo, chamadas de somatoplasma ou soma. Os germoplasma-somatoplasma estão relacionados aos conceitos de genótipo-fenótipo, mas não são idênticos e não devem ser confundidos com eles.
Jean-Baptiste Lamarck Jean-Baptiste Lamarck. Photos.com/Thinkstock
A não herança de características adquiridas não significa que os genes não possam ser alterados por influências ambientais; Os raios X e outros mutagênicos certamente os alteram, e o genótipo de uma população pode ser alterado por seleção. Significa simplesmente que o que é adquirido pelos pais em seu físico e intelecto não é herdado por seus filhos. Relacionadas a esses equívocos estão as crenças na prepotência - ou seja, que alguns indivíduos imprimem sua hereditariedade em suas progênies de forma mais eficaz do que outros - e nas influências pré-natais ou impressões maternas - ou seja, que os eventos vividos por uma mulher grávida são refletidos na constituição de a criança que vai nascer. O quão antigas essas crenças são é sugerido no Livro do Gênesis, no qual Jacó produz progênie manchada ou listrada em ovelhas e cabras, mostrando aos rebanhos varas listradas enquanto os animais estão se reproduzindo. Outra crença é a telegonia, que remonta a Aristóteles; isto alegado que a hereditariedade de um indivíduo é influenciada não apenas por seu pai, mas também por machos com quem a fêmea pode ter acasalado e que causaram gestações anteriores. Até mesmo Darwin, ainda em 1868, discutiu seriamente um suposto caso de telegonia: o de uma égua acasalada com uma zebra e, posteriormente, com um garanhão árabe, por meio do qual a égua produziu um potro com listras fracas nas pernas. A explicação simples para esse resultado é que essas listras ocorrem naturalmente em algumas raças de cavalos.
Todas essas crenças, desde a herança de características adquiridas até a telegonia, devem agora ser classificadas como superstições. Eles não ficar de pé sob investigação experimental e são incompatíveis com o que se sabe sobre os mecanismos de hereditariedade e sobre as propriedades notáveis e previsíveis dos materiais genéticos. No entanto, algumas pessoas ainda se apegam a essas crenças. Alguns criadores de animais levam a telegonia a sério e não consideram como raça pura os indivíduos cujos pais são reconhecidamente puros, mas cujas mães se acasalaram com machos de outras raças. O biólogo e agrônomo soviético Trofim Denisovich Lysenko conseguiu por quase um quarto de século, aproximadamente entre 1938 e 1963, fazer de sua marca especial de lamarckismo o credo oficial no União Soviética e suprimir a maior parte do ensino e da pesquisa em genética ortodoxa. Ele e seus partidários publicaram centenas de artigos e livros que supostamente provam sua contendas , que efetivamente negam as conquistas da biologia pelo menos no século anterior. Os Lysenkoists foram oficialmente desacreditados em 1964.
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