Il eredità biologica È il processo mediante il quale la prole di una cellula o di un organismo riceve la dotazione genetica dei suoi genitori. Lo studio dei geni e il modo in cui 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 i genitori e i loro discendenti, ma questo termine comprende anche le differenze inerenti alla variazione genetica che si verifica durante la riproduzione.
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 degli incroci per ottenere 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 erano stati analizzati in modo approfondito 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..
Indice articolo
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.
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)..
In base ai 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, ha mostrato che l'ereditarietà dei fenotipi si è verificata come precedentemente descritto da Mendel. Inoltre, è stato lui a chiarire che le unità di ereditarietà (geni) vengono trasmesse attraverso i cromosomi.
Così, e grazie alla partecipazione di molti altri ricercatori, oggi sappiamo che l'eredità biologica avviene grazie alla trasmissione delle unità ereditarie contenute nei cromosomi, sia nei cromosomi autosomici, sessuali o plastidi (negli eucarioti).
L'espressione o l'aspetto di un dato fenotipo dipende dalle caratteristiche del genotipo (dominanza e recessività).
Per capire come funzionano i meccanismi dell'ereditarietà 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, si parla generalmente della trasmissione delle informazioni contenute nei geni.
Un gene è definito, quindi, come l'unità fisica fondamentale dell'eredità 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..
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.
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 “silente” (di cui non si osservano caratteristiche fenotipiche) è detto 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..
Quando un individuo eredita due alleli identici dai suoi genitori, sia dominanti che recessivi, questo è noto, geneticamente parlando, come omozigote per questi alleli. Quando, d'altra parte, un individuo eredita due diversi alleli dai suoi genitori, uno dominante e l'altro recessivo, questo è chiamato eterozigote per questi alleli..
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 nell'intero numero di "insiemi" cromosomici di una cellula. 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..
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, insieme, poliploidi (triploidi, tetraploidi, esaploidi e così via).
Negli organismi a riproduzione sessuale ciò avviene grazie alla fusione di due cellule specializzate, prodotte da due differenti individui: un "maschio" e una "femmina". Queste cellule sono i gameti; i maschi producono sperma (animali) o microspore (piante) e le femmine producono uova 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.
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 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 è il prodotto dell'azione concertata di più di un gene e lo stesso gene può partecipare alla creazione di più di un fenotipo specifico.
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 propri 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..
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, di solito ha gli occhi rossi. Tuttavia, durante i suoi esperimenti, Morgan trovò un maschio dagli occhi bianchi e lo incrociò con una femmina dagli occhi rossi..
In considerazione del fatto 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 portato a una generazione F2 in cui sono comparsi entrambi i fenotipi..
Dato che gli occhi bianchi apparivano solo in F2 in una proporzione vicina al 50% dei maschi, Morgan ha ipotizzato che fosse una "eredità legata al cromosoma sessuale".
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