Gregor Mendel: O Pai da Genética

Em 1822, nasceu um monge chamado Mendel, que mais tarde mudou a história da genética. Mendel estudou para se tornar um monge devido a restrições financeiras, pois ele não tinha dinheiro para educação formal. Ao contrário de Darwin, que veio de uma família rica com influências, o trabalho de Mendel inicialmente passou despercebido até ser posteriormente reconhecido e se tornar fundamental na genética.

Mendel tinha como objetivo entender a hereditariedade e como os traços são passados dos pais para os descendentes. Ele escolheu estudar plantas de ervilha para investigar a transmissão de características de uma geração para a próxima, pois era mais aceitável do que trabalhar com animais ou humanos na época.

O trabalho pioneiro de Mendel lançou as bases para a genética moderna, levando a avanços como organismos geneticamente modificados (OGMs) e um entendimento mais profundo dos genes e da hereditariedade. Sua pesquisa com plantas de ervilha abriu caminho para o estudo de traços genéticos específicos e padrões de herança.

Enquanto Darwin tentou explicar a hereditariedade com sua teoria da pangênese, a pesquisa focada de Mendel sobre hereditariedade elucidou com sucesso como os traços são herdados dos pais para a prole. A teoria de Darwin foi posteriormente refutada, destacando a significativa contribuição de Mendel para o campo da genética.

A primeira lei da genética de Gregor Mendel afirma que os traços são determinados por unidades discretas de herança chamadas genes. Esses genes vêm em pares, com um herdado de cada pai. Durante a formação dos gametas, esses pares de genes se segregam independentemente, levando à distribuição aleatória de traços na prole. Essa lei se concentra na herança de uma única característica por vez, conhecida como monohibridismo.

A segunda lei da genética de Mendel trata da herança de múltiplas características simultaneamente, conhecida como diibridismo. Esta lei explica como diferentes características são herdadas independentemente uma da outra, levando a novas combinações de características na descendência. Ao estudar a probabilidade de herdar combinações específicas de características, os geneticistas podem prever a probabilidade de certos fenótipos na descendência.

Heterozigotos, indivíduos com dois alelos diferentes para um gene específico, desempenham um papel crucial na herança genética. Durante a formação de gametas, esses alelos se segregam independentemente, levando à produção de gametas com diferentes combinações de alelos. Esse processo resulta em diversidade genética entre os descendentes, já que cada gameta carrega uma combinação única de informações genéticas dos pais.

Gregor Mendel escolheu estudar plantas de ervilha, especificamente Pisum sativum, devido à facilidade de cultivo, alto número de descendentes, ciclo de vida curto e características distintas como ervilhas amarelas ou verdes, lisas ou rugosas. Ele selecionou traços extremos para estudo, como cor da ervilha, forma e altura da planta, para observar como esses traços eram transmitidos através das gerações.

Os critérios de Mendel para selecionar organismos de estudo incluíam facilidade de cultivo, visibilidade de traços distintos, diferenças extremas em características e pureza dos organismos parentais. Ele enfatizou a importância de começar com organismos puros para estudar a transmissão de traços com precisão.

Características extremas, como narizes grandes ou pequenos em humanos, são cruciais para estudos genéticos, pois permitem uma observação clara da herança de traços. A escolha por Mendel de características extremas em plantas de ervilha facilitou a análise de como as características eram passadas de geração em geração.

Mendel estava confiante na pureza das plantas de ervilha que estudou, garantindo que as plantas parentais usadas em seus experimentos eram de raça pura. Ele contava com a autofertilização das flores de ervilha para confirmar a pureza dos organismos parentais antes de realizar cruzamentos genéticos.

As plantas se reproduzem através de flores, que contêm estruturas masculinas e femininas. Algumas flores têm apenas partes masculinas, algumas apenas femininas, e algumas têm ambas. A polinização ocorre quando uma flor se abre, indicando prontidão para se reproduzir.

Durante a polinização, o pólen contendo gametas masculinos é transferido para outra planta, levando à fertilização. O pólen pode ser transportado pelo vento ou insetos, facilitando a polinização cruzada e a diversidade genética.

O experimento de Mendel envolveu cruzar plantas de ervilha artificialmente para controlar o resultado genético. Ao transferir manualmente o pólen entre as plantas, ele garantiu a reprodução controlada e observou padrões de herança previsíveis.

O processo de polinização de Mendel era artificial, pois ele transferia manualmente o pólen entre plantas para criar combinações genéticas específicas. Esse método permitiu que ele estudasse sistematicamente os traços de herança.

Para compreender os experimentos de cruzamento de Mendel, é essencial seguir o processo meticuloso que ele usou para controlar a reprodução das plantas e observar as variações genéticas resultantes.

Para melhorar a compreensão, os espectadores são encorajados a se envolver ativamente, fazendo anotações e criando diagramas enquanto seguem a explicação. Essa abordagem interativa ajuda na retenção de informações para exames e avaliações.

A primeira lei de Mendel envolveu cruzar ervilhas e selecionar características. Ele trabalhou com duas características simultaneamente, não apenas uma. Na segunda lei, ele trabalhou com sete características, escolhendo cruzar uma ervilha amarela com uma verde para observar o resultado.

A primeira geração nos experimentos de Mendel é conhecida como geração parental ou GP. Mendel sempre começava com ervilhas puras, que eram homozigotas. Homozigota significa ter alelos idênticos, enquanto heterozigota significa ter alelos diferentes.

Mendel cruzou uma ervilha amarela pura com uma ervilha verde pura, resultando em todas as ervilhas amarelas na próxima geração. Isso levou Mendel a concluir que o amarelo era dominante sobre o verde. A próxima geração, onde todas as ervilhas eram amarelas, é chamada de geração filial ou F1.

Plantas na geração filial são híbridas, mostrando uma mistura de características parentais. Elas são heterozigotas, o que significa que possuem alelos diferentes. Mendel representava as características com letras, usando a letra dominante para a característica dominante.

Mendel usou letras para representar características, escolhendo a letra da característica não dominante. Por exemplo, se o amarelo fosse dominante, ele usaria uma letra diferente como 'V' para a característica não dominante. Essa representação de letras ajudou a entender os padrões de herança genética.

Quando trabalhando com polidactilia, o palestrante escolhe a letra 'P' para fins de estudo. A escolha das letras permite anonimato na marcação, com 'V' sendo selecionado por ser tradicional em exames e materiais fornecidos.

O palestrante explica a dominância genética e recessividade, usando 'amarelo' para representar o traço dominante e 'verde' como o traço recessivo. O traço dominante é representado por uma letra maiúscula, enquanto o traço recessivo é representado por uma letra minúscula.

Na herança genética, os fatores segregam durante a formação dos gametas, com um fator vindo do pai e outro da mãe. Isso resulta no descendente recebendo um fator de cada progenitor.

A primeira lei de Mendel da dominância afirma que quando um traço dominante e um traço recessivo estão presentes, o traço dominante é expresso. Isso leva à prole híbrida sendo uma mistura dos dois traços, conhecida como heterozigoto.

A exploração de Mendel foi além da simples dominância, adentrando na autopolinização e autofecundação. A autopolinização ocorre quando um indivíduo se autofertiliza, levando à geração F1. A autofecundação envolve cruzar F1 com F1, essencialmente fazendo um cruzamento consigo mesmo para estudar características genéticas.

Mendel explica o processo de cruzamento genético envolvendo dois fatores, um do pai e outro da mãe. Ele demonstra cruzando diferentes variedades de plantas de ervilha, como vesão e vezinho, para mostrar as possíveis combinações como vesão com vesão, vesão com vezinho, vezinho com vez, e vezinho com vezinho. Esses cruzamentos levam à geração F2, onde resultados interessantes como a reaparição de um traço recessivo, cor verde, ocorrem.

A geração F2 de Mendel resulta da autofecundação de F1 x F1, mostrando que F2 é essencialmente F1 com F1. Notavelmente, Mendel observou o reaparecimento de um traço recessivo, a cor verde, que ele atribuiu ao traço 'tirando uma folga' ou 'recesso' na expressão genética. Esse fenômeno de traços recessivos desaparecendo e reaparecendo é um aspecto chave da herança genética.

Os experimentos de Mendel destacaram a distinção entre traços dominantes e recessivos. Traços dominantes como a cor amarela em plantas de ervilha apareciam consistentemente em todas as gerações, enquanto traços recessivos como a cor verde desapareceriam e reapareceriam intermitentemente. Isso levou à classificação dos traços como dominantes ou recessivos com base em seus padrões de expressão ao longo das gerações.

As conclusões da primeira lei de Mendel revelaram que, na geração F2, para cada três plantas de ervilha amarela, uma planta de ervilha verde surgiria. Essa proporção de 3:1 entre traços dominantes e recessivos forneceu uma compreensão fundamental dos padrões de herança genética e da transmissão de características de uma geração para a próxima.

Enquanto as cruzes genéticas de Mendel eram tradicionalmente feitas cruzando variedades de plantas de ervilha fisicamente, estudos genéticos modernos podem utilizar tabelas como o quadrado de Punnett para simplicidade e eficiência. O quadrado de Punnett permite uma visualização rápida dos resultados genéticos, embora alguns possam preferir a abordagem prática para uma compreensão mais profunda dos princípios genéticos.

Os gametas são formados pegando um gameta de cada progenitor, resultando em um gameta masculino e um gameta feminino. Esses gametas são então cruzados para produzir descendentes com diferentes combinações genéticas.

Fenótipo refere-se a características observáveis como cor, enquanto genótipo representa a composição genética. Mendel observou uma proporção de 3:1 de ervilhas lisas para enrugadas na geração F2, ilustrando proporções fenotípicas.

A primeira lei de Mendel afirma uma proporção fenotípica de 3:1 para traços dominantes e recessivos. A proporção genotípica é de 1:2:1 para homozigoto dominante, heterozigoto e homozigoto recessivo.

Termos como 'puro' e 'híbrido' usados por Mendel agora são referidos como 'homozigoto' e 'heterozigoto' na genética moderna. Os 'fatores' de Mendel são agora conhecidos como 'alelos', que se segregam durante a formação de gametas.

Mendel referiu inconscientemente a meiose como 'segregação', destacando a separação dos alelos. No entanto, a verdadeira divisão reducional ocorre na meiose I, especificamente durante a anáfase I.

Os cromossomos vêm em pares, com um herdado de cada pai. Esses cromossomos em pares são chamados de cromossomos homólogos. Durante a divisão celular, quando os cromossomos são duplicados, eles formam cromátides irmãs que são idênticas e contêm o mesmo DNA. Isso garante que cada cromossomo tenha as mesmas informações genéticas em ambos os lados. A separação desses cromossomos homólogos ocorre durante a meiose, seguindo os princípios da herança genética de Mendel.

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