Introdução à Genética
Gregor Mendel | Um monge no jardim
Enquanto os méritos e as falhas da teoria da mistura estavam sendo debatidos, Gregor Mendel, um monge austríaco, estava trabalhando para compreender as regras que controlam a transmissão dos traços dos genitores para a descendência após a hibridização entre diferentes variedades de
ervilha (Figura 1.2). O ambiente do seu trabalho era o jardim do monastério, na cidade de Brünn, Áustria (atualmente Brno, na República Tcheca). De 1856 a 1863, Mendel realizou a polinização cruzada ou o intercruzamento de diferentes variedades de ervilha. Um de seus experimentos envolveu o cruzamento entre uma variedade com flores roxas
e outra com flores brancas (Figura 1.3). Mendel registrou que toda a primeira geração híbrida da descendência desse cruzamento apresentava flores roxas, bem como um dos genitores. Não havia mistura. Em seguida, Mendel autopolinizou as plantas híbridas de primeira geração e cultivou uma segunda geração da descendência. Entre a progênie, ele observou plantas com flores roxas, bem como plantas com flores brancas. Das 929
plantas, ele registrou 705 com flores roxas e 224 com flores brancas (Figura
1.4). Ele observou que havia aproximadamente três plantas com flores roxas para cada planta com flores brancas.
Como Mendel explicou os seus resultados? Claramente, a teoria da
mistura não funcionaria, tendo em vista que aquela teoria prevê um grupo uniforme de plantas híbridas da primeira geração com flores roxo-claras. Portanto, Mendel propôs que os fatores que controlam os traços atuam como partículas, em vez de líquidos, e que tais partículas não se misturam em conjunto, mas são transmitidas intactas de uma geração para a próxima. Atualmente, as partículas de Mendel são conhecidas como genes.
FIGURA 1.2 Gregor Mendel era um monge austríaco que descobriu as leis da herança. (James King-Holmes/Science Source.)
FIGURA 1.3 O esquema de cruzamento do experimento de Mendel, envolvendo o cruzamento de variedades de ervilhas com flores roxas e brancas. Os círculos roxos e brancos significam as variantes gênicas para a cor da flor roxa versus branca. Os gametas carreiam uma cópia do gene. Cada uma das plantas carreia duas cópias do gene. O × significa uma polinização cruzada entre as plantas com flores roxas e brancas.
Mendel propôs que cada planta da ervilha apresenta duas cópias do gene
que codifica a cor da flor em cada uma das células do corpo da planta (células somáticas). Entretanto, quando a planta forma as células sexuais, ou gametas (ovócitos e espermatozoides), apenas uma cópia do gene entra
nessas células reprodutivas (ver Figura 1.3). Em seguida, quando o ovócito e o espermatozoide se unem para dar início a um novo ser, mais uma vez haverá duas cópias do gene da cor da flor em cada célula do corpo da planta.
FIGURA 1.4 Trechos da publicação de Mendel de 1866, Versuche über Pflanzen-Hybriden (Experimentos com hibridização de plantas). (Abadia Agostiniana em Old Brno. Cortesia de Masaryk University, Mendel Museum.)
Mendel apresentou algumas percepções adicionais. Ele propôs que o
gene para a cor da flor ocorre em duas variantes genéticas, ou alelos: um que condiciona as flores roxas e outro que condiciona as brancas. Propôs também que o alelo roxo do gene da cor da flor é dominante em relação ao alelo branco, de modo que uma planta com um alelo roxo e um alelo branco apresentaria flores roxas. Apenas as plantas com dois alelos brancos
apresentariam flores brancas (ver Figura 1.3). As duas conclusões de Mendel, (1) de que os genes se comportavam como partículas que não se misturam em conjunto e (2) de que um alelo é dominante em relação ao outro, possibilitaram que ele explicasse a ausência de mistura nos híbridos da primeira geração e o reaparecimento das plantas com flores brancas nos híbridos da segunda geração, com uma proporção de 3:1 de plantas com flores roxas e brancas. Esse avanço revolucionário na nossa compreensão
sobre a herança será totalmente discutido no Capítulo 2.
Como Mendel acertou quando tantos outros antes dele estavam errados?
Mendel escolheu um bom organismo e bons traços para estudar. Todos os traços que ele estudou eram controlados por genes únicos. Os traços que são controlados por diversos genes, como ocorre com muitos traços, não teriam possibilitado que ele descobrisse as leis da herança tão facilmente. Mendel também era um observador cuidadoso e manteve registros detalhados de cada um dos seus experimentos. Por fim, Mendel era um pensador criativo, capaz de raciocinar bem além das ideias de sua época.
A teoria da herança particulada de Mendel foi publicada em 1866 nos
Proceedings of the Natural History Society de Brünn (ver Figura 1.4). Naquela época, seu trabalho chamou a atenção e foi lido por alguns biólogos, mas as suas implicações e a sua importância foram subestimadas durante mais de 30 anos. Ao contrário de Charles Darwin, cuja teoria da evolução por meio da seleção natural o tornou mundialmente reconhecido da noite para o dia, quando Mendel morreu, em 1884, era relativamente desconhecido no mundo da ciência. Conforme o bioquímico Erwin Chargaff mencionou: “Existem pessoas que parecem ter nascido com um manto de invisibilidade. Mendel era uma delas.”
CONCEITO-CHAVE Gregor Mendel demonstrou que os genes se comportavam como partículas,
não como líquidos.