Le tre leggi di Mendel non piovono a caso nel giardino moravo di un monastero agostiniano dell’ottocento.

Già nei millenni passati gli allevatori avevano imparato a incrociare il bestiame per ottenere degli animali con le caratteristiche desiderate, tuttavia solo con il monaco Mendel nell’ottocento, si arrivò a una prima definizione scientifica su questa antica esperienza umana, cioè la pratica e studio dell’ereditarietà dei caratteri animali e vegetali.

Mendel eseguì degli esperimenti sul pisello, perché il ciclo vitale della pianta è di poche settimane, cioè in poche settimane partendo dal seme madre, si ottiene il seme figlia. Invece nella donna il tempo di una generazione è di almeno 16 anni, momento della pubertà della donna.

Atto zero

Mendel dapprima crea delle linee pure omozigote,  incrociando più volte i piselli, finché il carattere del colore resta costante.

Atto uno: legge della dominanza

Mendel incrocia un pisello giallo in purezza e quindi omozigote e con un altro pisello verde in purezza (omozigote),  e ottiene piselli gialli.

Da questo primo esperimento viene formulata la prima legge delle tre leggi di Mendel, detta della dominanza: 

tra due caratteri diversi si manifesta solo un carattere, in questo caso il giallo domina sul verde.

Leggi di Mendel

Da questo primo esperimento Mendel formula la prima legge della dominanza: 

tra Due caratteri diversi si manifesta solo un carattere, in questo caso il giallo domina sul verde.

La generazione F1 mostra solo il carattere dominante.

Leggi di Mendel

Atto due: legge della segregazione

Leggi di Mendel

Successivamente Mendel incrocia fra loro i semi gialli di prima generazione, i semi fenotipicamente gialli  F1, da cui si ottengono i semi di seconda generazione F2.

In F2 Mendel ottiene tre semi gialli e uno verde, ¾ dominanti e ¼ recessivo.

Leggi di Mendel

Mendel non sapeva dell’esistenza dei cromosomi e degli alleli:

genotipo dell' F2

Da questo esperimento Mendel formula la seconda legge della segregazione:  

segregazione significa separazione, i 2 alleli dello stesso gene si separano  durante formazione dei gameti, e succede che quello recessivo apparentemente scompaia. Il gene scomparso nel momento della fecondazione ricompare.

Atto tre: legge dell’assortimento indipendente

Mendel incrocia fra loro semi con caratteri diversi: semi diversi per colore e rugosità e osservò che i caratteri si comportavano secondo le due leggi precedenti, senza però interferire fra di loro.

Leggi di Mendel

Gli F1 sono tutti lisci e gialli.

Con l’incrocio degli F1, vediamo che l’F2 ci mostra 9 lisci gialli, 3 lisci verdi, 3 rugosi gialli e il ritorno di un omozigote rugoso verde. Attenzione i 3 lisci verdi e 3 rugosi gialli non c’erano in partenza.

Rapporto: 9.3.3.1

Dei 9 lisci gialli solo 1 è eterozigote, gli altri sono omozigoti.

Quindi abbiamo le due line pure, 1/16 ciascuna.

Da questo esperimento viene la terza delle tre leggi di Mendel detta dell’assortimento indipendente,  cioè il carattere colore non interferisce con la manifestazione del carattere rugosità.

Eccezioni alla legge della dominanza

Dominanza incompleta: quando l’ F1 una espressione media dei due alleli di partenza, ad esempio ottengo un colore intermedio tra i due di partenza: rosso + bianco, fa rosa. Poi incrociando fra loro gli ibridi F1 si ottiene in F2 1 omozigote rosso, 2 eterozigoti rosa e 1 omozigote bianco: Rapporto 1.2.1

Dominanza imperfetta: quando l’ F1 mostra entrambi i caratteri, esempio galline con piume bianche e con piume nere.

Dominanza temporale: quando l’ibrido appena nato manifesta un carattere che nel tempo cambia: bambini che nascono biondi e poi diventano castani.

Eccezioni alla legge della segregazione

Secondo la legge della segregazione il gene recessivo verrebbe messo in silenzio, e quindi non manifesterebbe effetti. In realtà può essere che il gene recessivo e il gene dominante abbia un qualche effetto nel momento della fecondazione.

Eccezioni alla legge dell’indipendenza

L’eccezione più importante alle leggi di Mendel è quella relativa alla terza legge.

L’indipendenza è veritiera se i due caratteri presi in esame, liscio-rugoso e giallo-verde, sono posti su due diversi cromosomi. Invece se i due caratteri sono posti sullo stesso cromosoma, l’indipendenza non è possibile, e i due caratteri si mostreranno sempre in insieme, almeno così non si abbia il fenomeno del crossing-over.

Questa contraddizione venne da Mendel sottaciuta, perché incompresa e rischiava di far saltare l’impalcatura della sua Teoria.

Da Mendel a Morgan

Nel 1884 Mendel morì, e si dovette attendere la comparsa dell’americano Morgan che raccolse l’eredità del monaco moravo. Morgan abbandonò il pisello per il moscerino della frutta (Drosophila melanogaster) che si riproduce molto rapidamente; 15 giorni.

Morgan incrociò un omozigote dominante per 2 caratteri con uno recessivo per due caratteri.

le drosofile di Morgan
Incrociando gli F1 con omozigoti bi-recessivi ci si aspettava un Rapporto 1.1.1.1 ma invece era quasi 1.1. La ragione di questa novità era che i geni del colore della drosofila grigio-nero e della lunghezza delle ali lunghe-corte sono posti sullo stesso cromosoma. Per cui i due caratteri, colore e ali, si comportano come se fossero un unico carattere, e quindi bisognerebbe andare alla 2° legge mendeliana.

Eccezione della eccezione alla legge dell’indipendenza: crossing-over

Abbiamo detto quasi, perché il rapporto vero era: 41. 9. 9. 41, cioè 41 bi-dominanti, 41 bi-recessivi, 9 lunghe-nero e 9 grigio-corte.

L’eccezione all’eccezione alla 3° delle tre leggi di Mendel si deve al crossing over.

Con il crossing over i cromosomi omologhi si scambiano un pezzo di DNA.

Quanto più vicini sono 2 geni nello stesso cromosoma, tantomeno verranno separati dal crossing over e viceversa.

Tant’è vero che la frequenza di scambio, testimoniata dalla comparsa di drosofile miste (dominante-recessivo), ci fa capire quanto sono vicini – lontani i due geni nello stesso cromosoma.

In questo modo si può costruire una mappa genetica, cioè posizionare i geni nel cromosoma.