Acúmulo de variação na reprodução
Quando os seres vivos se reproduzem, a cópia do DNA nunca é perfeita, então cada nova geração traz pequenas mudanças. Na reprodução assexuada (como bactérias se dividindo) as diferenças são minúsculas. Na reprodução sexuada metade dos genes vem de cada pai e eles se misturam em novas combinações, por isso a variação é muito maior.
Essas variações se acumulam geração após geração. Nem toda variação ajuda, mas algumas dão mais chance de sobreviver num ambiente que muda. Por isso a variação é a matéria-prima da evolução.
Hereditariedade e características herdadas
Hereditariedade é a passagem de características dos pais para os filhos. Uma característica é qualquer traço que você pode ver ou medir: altura, cor dos olhos, tipo sanguíneo, formato do lóbulo da orelha. Os filhos recebem dos pais uma cópia do projeto básico do corpo, mais pequenas variações.
Uma característica herdada é controlada por genes e passa para a próxima geração. Uma característica que você adquire ao longo da vida (uma cicatriz, músculos de tanto exercício) é adquirida e não é transmitida.
Contribuições de Mendel: regras da herança
Gregor Johann Mendel, um monge da década de 1860, estudou ervilhas de jardim. As ervilhas foram uma escolha esperta: crescem rápido, dão muitas sementes, podem se autopolinizar ou ser polinizadas à mão, e têm características contrastantes bem claras (alta/baixa, semente lisa/rugosa, semente amarela/verde, flor violeta/branca).
Ele chamou as unidades escondidas de fatores; hoje as chamamos de genes. As diferentes formas de um gene são os alelos (T e t). Uma planta com dois alelos iguais (TT ou tt) é pura / homozigota; com dois alelos diferentes (Tt) é híbrida / heterozigota.
Características dominantes e recessivas
A característica que aparece no híbrido é dominante (alta, T). A que fica escondida é recessiva (baixa, t). Uma característica recessiva só aparece quando as duas cópias são recessivas (tt). A composição genética (TT, Tt, tt) é o genótipo; o que você vê (alta ou baixa) é o fenótipo.
Cruzamento monoíbrido: uma característica, 3:1
Pais (P): alta pura TT × baixa pura tt. Gametas: T e t. F1: todas Tt, todas altas. Autopolinize a F1 (Tt × Tt): gametas T e t de cada lado.
| T | t | |
|---|---|---|
| T | TT | Tt |
| t | Tt | tt |
Proporção de fenótipos na F2: 3 altas : 1 baixa. Proporção de genótipos: 1 TT : 2 Tt : 1 tt. A característica baixa sumiu na F1 mas reapareceu na F2, o que prova que o fator nunca se perdeu nem se misturou. Essa é a lei da dominância e a lei da segregação: as duas cópias se separam quando os gametas se formam.
Cruzamento di-híbrido: duas características, 9:3:3:1
Pais: lisa amarela (RRYY) × rugosa verde (rryy). F1: todas RrYy, lisas e amarelas (lisa e amarela são dominantes). F1 × F1: cada planta faz quatro tipos de gametas (RY, Ry, rY, ry), então o quadro de Punnett tem 4 × 4 = 16 quadradinhos.
F2: 9 lisas amarelas : 3 lisas verdes : 3 rugosas amarelas : 1 rugosa verde. Aparecem duas misturas totalmente novas (lisa verde e rugosa amarela), então a forma e a cor da semente são passadas de forma independente uma da outra: a lei da segregação independente. Confira: cada característica sozinha ainda dá 12:4 = 3:1.
Como as características se manifestam? Genes, DNA e proteínas
Dentro do núcleo, o DNA fica empacotado em cromossomos. Um gene é um trecho de DNA que guarda as instruções para fazer uma proteína. As proteínas fazem o trabalho que constrói uma característica.
Exemplo: a altura da planta depende de um hormônio de crescimento. Um gene faz uma enzima (uma proteína) que produz esse hormônio. Se a cópia do gene funciona bem, há muita enzima, muito hormônio, e a planta fica alta. Se a cópia é menos eficiente, há menos hormônio e a planta fica baixa. Então: gene → proteína (enzima) → hormônio → característica.
Cada célula do corpo tem duas cópias de cada cromossomo, uma de cada pai. Os gametas têm só um conjunto, então quando óvulo e espermatozoide se unem o par é restaurado e o número de cromossomos continua o mesmo geração após geração.
Foco para a prova
- 1 ponto: definir dominante/recessivo, genótipo/fenótipo; proporções da F2.
- 3 pontos: desenhar um cruzamento monoíbrido com quadro de Punnett; mostrar que as características são herdadas de forma independente.
- 5 pontos: cruzamento di-híbrido com proporção e conclusão; como os genes controlam as características.
A determinação do sexo também faz parte deste capítulo: veja Determinação do sexo na espécie humana.
Fórmulas e definições principais
- Gene: um trecho de DNA que codifica uma proteína
- Alelo: uma forma de um gene (T ou t)
- Genótipo: composição genética (TT, Tt, tt); Fenótipo: o que se vê (alta/baixa)
- Homozigoto: TT ou tt; Heterozigoto (híbrido): Tt
- Monoíbrido F2: fenótipo 3 : 1, genótipo 1 : 2 : 1
- Di-híbrido F2: 9 : 3 : 3 : 1 (16 combinações)
- Número de tipos de gametas = 2^n (n = número de pares de genes híbridos)
Exemplos resolvidos
1. Uma ervilheira pura de flor violeta (VV) é cruzada com uma pura de flor branca (vv). Como será a F1?
Gametas: V de um pai, v do outro. F1 = Vv. Violeta é dominante, então todas as plantas da F1 têm flores violeta.
2. Duas ervilheiras Tt são cruzadas e 400 sementes são plantadas. Cerca de quantas serão baixas?
Quadro de Punnett: TT, Tt, Tt, tt. Baixa = tt = 1 em 4. 400 × 1/4 = 100 plantas baixas (e 300 altas).
3. Uma planta alta de genótipo desconhecido é cruzada com uma baixa (tt). Metade dos filhos é baixa. Qual era o genótipo do pai alto?
Os filhos baixos são tt, então cada um recebeu um t do pai alto. O pai alto só pode ser Tt. (Se fosse TT, todos os filhos seriam Tt, altos.) Isso se chama cruzamento-teste.
4. Num cruzamento di-híbrido RrYy × RrYy, são produzidas 160 sementes. Quantas se espera que sejam rugosas e verdes?
Rugosa verde = rryy = 1 em 16. 160 × 1/16 = 10 sementes.
5. Explique por que a característica baixa desaparece na F1 mas reaparece na F2.
A F1 é Tt. T é dominante e esconde o t, então todas parecem altas. Na F2, duas plantas Tt podem dar t cada uma, e 1 em 4 filhos recebe t + t = tt, que é baixa. O fator t estava escondido, nunca foi perdido.
Erros comuns
- Confundir genótipo com fenótipo: Tt é um genótipo; 'alta' é o fenótipo.
- Achar que a característica recessiva é mais fraca ou mais rara. Recessiva só quer dizer que fica escondida quando há uma cópia dominante.
- Escrever gametas com duas letras num cruzamento monoíbrido. Um gameta leva só uma cópia: T ou t, nunca Tt.
- Dizer que 1:2:1 é a proporção de fenótipos. 1:2:1 é a proporção de genótipos; a de fenótipos é 3:1.