Il monaco austriaco Gregor Mendel fece una delle più grandi scoperte del 19° secolo: vide come i tratti si trasmettono dai genitori alla prole. Tuttavia, il padre della genetica non è sempre stato conosciuto come tale.
Nato 200 anni fa nella Slesia austriaca, visse e lavorò in un monastero a Brunn. Brünn si chiama ora Brno e si trova nella Repubblica Ceca. Gregor Mendel (1822-1884) è ancora in piedi su un piedistallo. È il padre della genetica e della genetica. La sua scoperta è considerata una delle più grandi scoperte del XIX secolo.
Tuttavia, non è stato visto in quel momento. Ci volle fino all’inizio del Novecento per riscoprire il contenuto e il significato della scienza di Mendel, a sedici anni dalla sua morte. Questo periodo perduto significa che ci sono poche fonti storiche che possono dirci come Mendel abbia inventato la sua teoria dell’ereditarietà. Così ci sono storie, leggende, speculazioni, genetisti e storici della scienza che discutono regolarmente della storia di Mendel.
Questo è con sgomento di due biologi moderni, che si sono messi alla ricerca della vera storia di Mendel. Uno di loro è Peter van Dyck, che lavora per la società di ricerca KeyGene a Wageningen. L’altro è Noel Ellis, affiliato al John Innes Research Institute di Norwich, nel Regno Unito. Ora che è stato celebrato il 200° compleanno di Mendel, raccontano la loro storia in un articolo scientifico su una rivista professionale genetica naturale E in questa intervista.
vecchi giornali
“Ho lavorato molto sulla genetica dei piselli, che ha anche studiato Mendel, quindi ho avuto un interesse naturale per essa”, afferma Noel Ellis. “Ma Peter è il detective.”
Van Dijk, che conduce ricerche sulla genetica delle piante presso KeyGene, ha esaminato per anni tutto ciò che riesce a trovare su Mendel. Si considera fortunato con la digitalizzazione che ha reso disponibili e ricercabili online i giornali, compresi i giornali dell’epoca di Mendel. Dopo una lunga ricerca, Van Dyck ha trovato alcuni rari rapporti sui giornali locali sugli esperimenti che Mendel fece nel giardino e nelle serre dell’abbazia.
È la metà del diciannovesimo secolo. Charles Darwin e Alfred Wallace sono culminati in biologia con la teoria dell’evoluzione, che mostra come le specie biologiche si evolvono attraverso la variazione, l’ereditarietà dei tratti e l’adattamento alle condizioni di vita. È noto che i tratti si trasmettono da padre a figlio non solo in natura, ma anche nei campi e nella stalla del bestiame. Ma esattamente come funziona è un mistero. Darwin scrisse della differenza tra piante domestiche (agricole) e coltivate, ma non aveva idea della genetica. Pur speculando, il grande biologo finisce sulla strada sbagliata (vedi box in fondo a questo articolo).
In quegli anni il monaco agostiniano Gregor Mendel iniziò tutta una serie di esperimenti sulle piante di pisello, con cui scoprì infine i fondamenti della genetica (vedi figura sotto).
Esperimenti di piante di piselli di Mendel
Con incroci e calcoli costanti, Gregor Mendel ha gettato le basi per la genetica. Ogni introduzione alla genetica inizia con le sue leggi.
Il caso più semplice (Fig. 1) è l’eredità di un tratto, qui il colore dei piselli: giallo o verde. Come ogni tratto genetico, si presenta in due copie sul cromosoma del pisello.
Il giallo è dominante e il verde è recessivo, come viene chiamato. Se incroci una pianta madre con solo geni gialli con una pianta madre con solo geni verdi, allora tutta la prole sarà gialla. Il gene del colore verde è ereditato ma non espresso perché recessivo; È stato soffocato dal giallo.
Tuttavia, se ora mescoli la prole tra loro, ci sono quattro possibili combinazioni genetiche nella prossima generazione. Uno di loro produce piselli. Mendel ha dimostrato che il rapporto tra il numero di ferro nella seconda generazione di discendenti: 3 gialli e 1 verde.
Il passo successivo (Fig. 2) è l’eredità di due tratti: il colore e la forma dei piselli: gialli o verdi, tondi o rugosi. Il giallo è dominante. Il tondo è dominante. Se si ricomincia con due piante madri pure in questi geni (giallo rugoso e verde rotondo), la progenie della prima generazione è di nuovo identica: giallo-arrotondato.
Ma poiché anche i tratti recessivi sono ereditati, nella generazione successiva compaiono quattro tipi diversi: giallo tondo, verde tondo, giallo rugoso e verde rugoso. Ancora una volta Mendel vedeva nei suoi stagni di riproduzione un rapporto numerico ferreo tra quelle variabili: 9: 3: 3: 1.
Van Dyck: “La pubblicazione più importante di Mendel, del 1866, è un resoconto accurato dei suoi esperimenti con le piante di pisello. Una pubblicazione recente, molto sistematica, insolita per l’epoca. Mostra esattamente come arrivò ai suoi detti. Ma questo è una documentazione scientifica di molti anni di lavoro.” Non abbiamo appunti di laboratorio di Mendel che mostrino come si è sviluppato il suo pensiero e ci sono solo poche sue lettere.”
I genetisti erano entusiasti di credere che Mendel avesse già in mente la teoria e che avesse iniziato con esperimenti sui piselli per dimostrare la teoria. Questa immagine non è corretta, dicono Van Dyck ed Ellis. La ricerca sulle piante di Mendel inizialmente aveva obiettivi pratici. Ha pensato di migliorare le colture: aumento del valore nutritivo e migliore resistenza alle malattie. “Durante il suo allevamento pratico, probabilmente ha notato modelli nell’eredità del colore dei semi, che ha iniziato a studiare per curiosità”, afferma Van Dyck.
Scoperta genica
L’innovativa pubblicazione di Mendel aveva un titolo leggermente rivoluzionario:Versuche uber Pflanzen-HybridenIn altre parole: esperimenti sull’incrocio delle piante. La parola genetica non compare in essa.
Ellis: “Alcuni storici hanno concluso che Mendel non stava affatto cercando una spiegazione scientifica dell’ereditarietà. Ma anche questa è una sciocchezza. Naturalmente, era interessato al meccanismo dell’ereditarietà. Voleva non solo indagare sul lignaggio in cui si trovano i tratti ereditato, ma anche per vedere come funziona”.
L’idea popolare nel 19° secolo era che i tratti fossero una miscela di tratti genitoriali che in seguito divennero inseparabili, proprio come due colori di pittura si mescolavano inseparabili. Mendel ha scoperto che le differenze genetiche tra i genitori sono determinate da fattori che non si mescolano nella prole, ma possono essere successivamente divisi nuovamente (vedi figura con spiegazione). Geni, ora si chiamano. Mendel li chiamava “elementi”.
fusione cellulare
Un secondo importante risultato è stato il punto di vista di Mendel secondo cui le cellule dei genitori devono fondersi per produrre prole. Nel XIX secolo si credeva che il polline introducesse alcune sostanze nel pistillo. L’idea di uno spermatozoo e un uovo che si fondono insieme era un’idea completamente nuova.
Così il monaco ha nel suo nome una teoria non meno importante della teoria dell’evoluzione. I suoi geni erano l’ultimo pezzo di cui la biologia aveva bisogno. Ma mentre Darwin e la sua teoria dell’evoluzione godevano di fama e dibattito in tutto il mondo, Mendel rimase sconosciuto.
Ciò è in parte dovuto alla sua posizione, dice Van Dyck: “Mendel era in un monastero, non era un professore, non aveva una grande rete nel mondo scientifico. Il suo amico corrispondeva come professore a Monaco, ma non comprendere appieno il suo lavoro. Mendel viaggiò. Andò persino a Londra, dove visse Darwin. I due si avvicinarono nel giro di pochi chilometri, ma non si incontrarono”.
Ellis dice che anche il mistero in cui è scomparso Mendel è legato all’argomento. È facile vedere quanto fosse importante la genetica in passato, ma nel diciannovesimo secolo la genetica non era esattamente un tema scottante: “Molti scienziati non vedevano affatto il problema. Pensavano: un uomo alto e una donna bassa Avrebbe avuto un bambino alto, e allora? Mendel l’ha visto. “E questo è ciò che lo rende un grande scienziato: ha visto e risolto il mistero”.
Darwin aveva torto
L’ereditarietà ha giocato un ruolo importante nella teoria dell’evoluzione di Darwin, ma il famoso biologo non sapeva come si trasmettono le caratteristiche genetiche. Aveva una teoria che chiamava pangenesi, in cui le cellule vegetali, animali o del corpo umano sono “gemme” (particelle piccole e invisibili) conferiscono proprietà. Nella teoria di Darwin, non c’è distinzione tra riproduzione sessuale o asessuata (entrambe si verificano in natura, in tutti i tipi di varianti). Per l’eredità, era particolarmente importante quante gemme venivano tramandate. Questo è molto lontano dalla teoria di Mendel, dove le caratteristiche sono determinate da “elementi” (geni) che si trasmettono di padre in figli. Un singolo gene può determinare un tratto.
In una delle sue pubblicazioni, Darwin notò che molti granelli di polline sono necessari per fertilizzare l’uovo di una pianta. Peter van Dijk e Noel Ellis hanno appena pubblicato una recente pubblicazione su una rivista di settore geneticaMostra come ha reagito Gregor Mendel a questo. Perché il monaco austriaco era a conoscenza di questo post. Speculativo, pensò Mendel. Sapeva dalla sua ricerca sui piselli che Darwin si sbagliava.
Mendel è stato in grado di dimostrare che un granello di polline era sufficiente per la fertilizzazione. Questo mostra allo scienziato del sistema Mendel che si è reso conto che questo non è abbastanza, affermano Van Dyck ed Ellis. Ha anche dovuto dimostrare che la fecondazione con polline multiplo non è affatto possibile.
A quel tempo, Mendel aveva una malattia agli occhi che gli rendeva quasi impossibile lavorare. Non vedeva l’ora degli esperimenti che avrebbero dimostrato che Darwin si sbagliava.
La configurazione per questo esperimento può essere vista nella figura sopra. Mendel prenderà ceppi Mirabilis con fiori di diversi colori. A differenza dei colori dei piselli, questa non è una caratteristica di nessuno dei due o; I colori dei fiori possono essere mescolati in croci. Quindi se concimi un uovo di una mirabilis rossa con il polline di un uovo giallo, ottieni una prole con fiori d’arancio. Incrocia i capelli con il polline del Mirabilis bianco, otterrai fiori rosa scuro. Se sia il giallo che il bianco possono impollinare un uovo rosso contemporaneamente, dal terreno dovrebbero apparire fiori rosa chiaro.
Il resoconto di Mendel per questo esperimento è andato perso. Ma non ci sono dubbi sul risultato, affermano Van Dyck ed Ellis: i Mirabelle rosa brillante semplicemente non arriveranno. La fecondazione di un uovo da parte di diversi spermatozoi (polispermia) avviene in natura, come ora sappiamo, ma è estremamente rara. È l’eccezione. Mendel ha mostrato la regola e ha dimostrato che Darwin si sbagliava.
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