Genetica: gli esperimenti di Mendel e la prima legge della genetica

Il monaco agostiniano Gregor Mendel fu il primo a studiare, applicando il metodo scientifico, il fenomeno della trasmissione dei caratteri ai discendenti cioè l’ereditarietà dei caratteri. 

Gli studi condotti da Mendel nell’arco di otto anni permisero di formulare le leggi che stanno alla base dell’ereditarietà dei caratteri.

Medel è considerato il padre della scienza che studia l’ereditarietà dei caratteri cioè la GENETICA.

Nel piccolo giardino dell'abbazia agostiniana di San Tommaso della di Brünn, nella Moravia meridionale (Repubblica Ceca).

Giardino dell'abbazia di San Tommaso

Mendel compi i suoi studi sperimentali sulla ereditarietà dei caratteri studiando la pianta del Pisum sativum.

Pianta di pisello (Pisum Sativum) 

Mendel pubblicò i risultati dei suoi esperimeti in un lavoro diretta alla Società di storia naturale di Brünn dal titolo: “Esperimenti sull’ibridazione delle piante”. 

Frontespizio di
“Esperimenti sull’ibridazione delle piante”

Gli studi di Mendel rimasero pressoché sconosciuti al mondo scientifico e solo 16 anni dopo la sua morte la sua pubblicazione fu riscoperta e si capì l’IMMENSO VALORE dei suoi risultati

Perché Mendel scelse la pianta del pisello?

• Pianta di facile coltivazione.
• Pianta di rapido sviluppo e in breve tempo si ottengono più generazioni.
• Pianta con molte varietà con caratteri diversi.
• Ciascun carattere presenta varianti ben distinguibili l'una dall'altra.
• Particolarità del fiore 

Il fiore porta entrambi gli organi sessuali cioè è ERMAFRODITA .

L’antera del pistillo, cioè la parte maschile,  produce il polline e lo stigma, cioè la parte femminile riceve il polline.

Fiore di pisello con la camera petalica aperta
si osservano lo stigma e i pistilli

La disposizione dei petali (camera petalica) permette l'AUTOFECONDAZIONE e impedisce l'impollinazione incrociata tra piante diverse.

Mendel studiò l’erediarietà di sette caratteri. Ciascun carattere presenta due varianti antagoniste.

Di seguito i sette caratteri studiati da Mendel e per ciascun carattere sono indicate le due varianti antagoniste.

Mendel lavorò su piante di pisello che fecondava artificialmente: con un pennellino trasportava il polline del fiore di una pianta su quello di un’altra dopo aver eliminato in questo le antere.

Mendel studiò prima come si trasmetteva un solo carattere alla discendenza, per esempio il colore del fiore nelle varianti antagoniste viola e bianco.

Per prima cosa Mendel selezionò piante di RAZZA PURA per alcuni caratteri.

Ad esempio:

Isolò piante, dal fiore viola che davano sempre, autoimpollinandosi, piante con fiore viola, e piante dal fiore bianco che autoimpollinandosi davano sempre piante con fiore bianco.

Mendel, una volta che si fu assicurato di aver piante pure per un determinato carattere iniziò la fecondazione incrociata: ad esempio, prelevò del polline da una varietà dal fiore bianco e lo andò a depositare sul pistillo di una varietà dal fiore viola, questi individui costituiscono quella che si chiama generazione parentale (si indica col simbolo P)

Mendel, aspettò che i frutti maturassero, prelevò i semi, li seminò e aspetto che le nuove piante, che vengono chiamate prima generazione filiale (si indicano col simbolo F1), nascessero e fiorissero, osservò che la prima generazione filiale, era costituiti da piante che avevano tutte i fiori viola, e nessuna pianta aveva fiori bianchi.
In generale considerando un certo carattere, le piante somigliavano sempre ad uno solo dei genitori. 

Da questa prima parte della sperimentazione deriva la PRIMA LEGGE DI MENDEL:

Incrociando due individui appartenenti a linee pure, che differiscono per un solo carattere, si ottengono individui in cui compare solo un carattere che viene detto DOMINANTE.

Per capire che fine avesse fatto il carattere antagonista scomparso, seguendo sempre il nostro esempio, il colore bianco del fiore, Mendel fece AUTOIMPOLLINARE le piante della F1

Mendel osservò che negli individui della seconda generazione filiale (F2)

• Il 75% mostravano il carattere VIOLA della F1
• Il 25% mostravano il carattere BIANCO della generazione P che si era perso nella generazione F1

Il carattere che compare al 25% nella seconda generazione filiale viene detto RECESSIVO.

La ricomparsa delle piante con fiore bianco in questa generazione dimostrava che le piante della prima generazione filiale, pur senza mostrarlo,  conservavano questo carattere.

Per i sette caratteri studiati da Mendel di seguito sono indicate le varianti dominante e quella recessiva.