Fecundação ou singamia

É um fato muito notável que os processos de divisão celular sejam, com pequenas variações, semelhantes em todos os organismos, animais e plantas, tanto simples como complexos. No entanto, mais notável é a semelhança fundamental da reprodução sexual nos diversos organismos em que se apresenta.

O fato essencial e crucial da reprodução sexual, independentemente de seus diversos aspectos, é a fecundação, ou seja, a fusão dos núcleos dos gametas masculinos e femininos. Isto foi descrito por O. Hertwig (1865) e Fol (1877), trabalhando com animais marinhos e Strasburger (1877, 1844) enquanto estudava plantas superiores e algas mais simples. Os núcleos haploides dos gametas se fundem para formar um núcleo zigótico único.

Núcleos e cromossomos como transmissores da herança

Os investigadores e pesquisadores da divisão celular mitótica ficam profundamente impressionados com a ordenada complexidade deste processo. Entre todas as complexas manobras que ocorrem na célula durante a mitose, a função biológica consiste em conseguir realizar divisão e duplicação precisas no conteúdo de cada cromossomo do núcleo de uma célula-mãe e distribui-los nas duas células filhas.

Weismann (1892) e Roux (1905) inferiram que os materiais hereditários se encontravam no núcleo celular e em seus cromossomos. O tema foi desenvolvido mais claramente por Strasburger e Hertwig, e por Boveri (1862-1915). Eles asseguravam que as características herdadas por uma criança, estavam infundidas, aproximadamente em partes iguais, na herança paterna e materna. A mãe e o pai, os gametas femininos e masculinos, são igualmente eficientes na transmissão da herança. As partes semelhantes nos gametas femininos e masculinos da mesma espécie são os núcleos, e especialmente, os cromossomos. Por isso, pode-se supor que estes são os portadores da herança.

Os cromossomos são filamentos presentes no núcleo das células e formados por dois componentes principais: uma longa molécula de DNA (ácido desoxirribonucleico) e proteínas que lhe dão estrutura. No DNA estão inscritas as mensagens genéticas, os genes.

Formação de gametas - meiose

A reprodução sexuada dos organismos pluricelulares ocorre com a formação de células haploides - gametas - produzidos a partir das células diploides, no interior das gônadas: testículos (produzindo espermatozoides) e ovários (produzindo óvulos), para os animais. A redução do número cromossômico à metade acontece através de um tipo especial de divisão celular: a meiose.

Além da redução do número de cromossomos para contrabalançar a fecundação, na meiose ocorrem importantes processos de permutação entre os cromossomos, que levam à recombinação dos genes. Isso permite que genes provenientes do pai e da mãe sejam misturados de tal modo que a descendência de um casal é geralmente constituída por uma grande variedade de indivíduos. Esse é um dos mecanismos que permite às espécies evoluir.

Genótipo e fenótipo

Enquanto um indivíduo viver, sua herança se encontra em interação recíproca com o ambiente. Esta reciprocidade determina o que um indivíduo é num dado momento e aquilo que poderá chegar a ser no futuro.

Para favorecer uma visualização mais clara sobre esse conteúdo, o geneticista Johannsen propôs em 1911 distinguir o genótipo de um organismo do seu fenótipo.

O genótipo representa o conteúdo total da herança, a constituição gênica que um organismo recebe dos seus pais. O fenótipo é o aspecto que o organismo apresenta - o conjunto de todos os seus caracteres - tais como a cor, a forma, o tamanho, o comportamento, a composição química e estrutural, tanto externa como interna, tanto macro como microscópica.

Reconhecemos as pessoas ou os indivíduos de qualquer espécie, animal ou vegetal, pelos seus fenótipos. O fenótipo de um indivíduo muda com o tempo, como se observa ao analisar um série de fotografias de uma mesma pessoa, tomadas em idades diferentes da infância até a velhice. Atualmente, sabemos, que em um indivíduo ocorrem modificações fisiológicas mais sutis, de maneira que o fenótipo nunca é exatamente o mesmo em um momento dado e no período seguinte!

O genótipo de um indivíduo pode ser determinado através da observação dos seus efeitos sobre o fenótipo e comparando os antepassados com os descendentes desse indivíduo.

Quando dois ou mais indivíduos se desenvolvem em ambientes semelhantes e adquirem fenótipos diferentes, podemos concluir que possuem genótipo distinto. Assim, entre pessoas estreitamente aparentadas, algumas podem ter os olhos escuros e outras claros, com independência do ambiente.

Por outro lado, quando se desenvolvem indivíduos com genótipo semelhante em ambientes diferentes, seus fenótipos podem ser completamente diferentes. Suponhamos, por exemplo, que de dois gêmeos monovitelinos (univitelinos) um contrai uma doença infecciosa grave e o outro escapa da infeção; é possível que o primeiro fique lesado e o segundo conserve boa saúde. A diferença é evidentemente ambiental.

Quando indivíduos que se desenvolvem em ambientes semelhantes ou diferentes têm fenótipos semelhantes, não é necessário que seus genótipos sejam também semelhantes. Assim, enquanto algumas pessoas com os olhos castanhos levam em seu genótipo um gene que condiciona olhos azuis, outras não o levam, e estes genótipos diferentes não podem ser distinguidos pela cor dos olhos, devido ao fenômeno da dominância.

Em contraste com o fenótipo, que muda continuamente, o genótipo é relativamente estável durante toda a vida do indivíduo. Uma pessoa com idade avançada tem genes semelhantes aos que tinha na sua juventude, quando era menino ou em sua vida fetal, porém seu fenótipo mudou "completamente". Isto não significa que os genes não possam modificar-se. Porém, significa que os componentes do genótipo, os genes, podem reproduzir-se fielmente durante toda a vida.

Herança e variação

Não existem duas pessoas ou indivíduos, sem sequer do mesmo sexo, que sejam exatamente iguais. A razão primária disto é que o ambiente onde o organismo vive nunca é igual em diferentes lugares e em tempo diferente. Duas plantas que cresçam uma ao lado da outra em uma campina não recebem exatamente a mesma quantidade de luz, água e minerais; não existem dois animais que recebem exatamente a mesma quantidade de alimento na mesma fase de desenvolvimento.

Dois indivíduos com o mesmo genótipo podem adquirir fenótipo distinto se estiverem em condições diferentes de alimento, temperatura, luz, umidade e outros fatores externos. Estas diferenças entre organismos de herança semelhante são denominadas variações ambientais ou modificações.

O mesmo solo e o mesmo clima, no entanto, oferecem o ambiente em que um broto de milho e um grão de milho se desenvolvem em uma planta da mesma espécie. O alimento determina que um porquinho se desenvolva em um porco e um gatinho em um gato. Estas espécies têm genótipos diferentes.

O mesmo pode-se dizer dos indivíduos da mesma espécie, pelo menos de espécies que se reproduzem sexuadamente. Esta é uma variação genotípica ou hereditária; se origina pelas variações nos elementos responsáveis pela herança, os genes, que experimentam modificações chamadas mutações. A forma modificada de um gene pode ser transmitida e entrar em diversas combinações com outros genes modificados ou não, produzindo assim a variabilidade genotípica.

O objeto da ciência genética foi definido por Bateson em 1905 como "a investigação dos fenômenos da herança e variação". Os geneticistas estudam as causas tanto das semelhanças como das diferenças entre os tipos de desenvolvimento de diferentes organismos.

Diferença entre as variações hereditárias e ambientais

O fenótipo de qualquer organismo é necessariamente o resultado da interação do genótipo com o ambiente; ambos são absolutamente necessários. Assim, uma pessoa, com todas as suas características físicas, fisiológicas e mentais, é necessariamente um produto do crescimento e desenvolvimento, levado a cabo por um certo genótipo em uma sucessão determinada de ambientes.

O fenótipo de uma pessoa num dado momento, vem determinado, naturalmente, não só pelo ambiente que prevalece neste preciso instante como também por toda a sucessão de ambientes em que ela passou durante a sua existência. Toda pessoa é o resultado de seu genótipo e das experiências de sua vida.

Contudo, é possível, e normalmente necessário descobrir-se em que proporção as diferenças observadas entre os fenótipos de diferentes indivíduos se devem à herança e em que medida são induzidos pelo ambiente.

Os cultivadores de plantas agrícolas e os criadores de animais estão sempre buscando variações genotípicas que, ao se reproduzirem ofereçam maior produção de grãos, de fibras, de leite, de carne, de lã ou de outros produtos úteis ao homem. Inclusive, são desejáveis as pequenas melhorias genotípicas na produção, visto que se espera que elas se repitam várias vezes na descendência da variedade melhorada.

No entanto, a produção no solo é influenciada não só pelo genótipo como também pelos fatores ambientais, como a qualidade do solo, a umidade relativa, calor e luz, e pela qualidade e quantidade de adubos ou alimentos aplicados. Evidentemente, é importante saber se uma diferença na produção observada entre várias amostras de sementes plantadas em conjuntos experimentais é predominantemente genotípica ou ambiental.

Em consequência desta necessidade prática, foi desenvolvido um ramo independente da ciência agrícola, que planeja métodos experimentais para discernir entre a influência relativa dos fatores genotípicos e do ambiente. Um destes procedimentos consiste em fazer plantações repetidas para reduzir as perturbações experimentais.

Como já foi dito anteriormente, as diferenças fenotípicas entre indivíduos desenvolvidos em ambientes semelhantes podem ser atribuídas às diferenças nos genótipos.

As diferenças entre estas variedades de cristas são principalmente genotípicas, uma vez que aparecem em indivíduos criados em condições semelhantes.

Sumário

- Fecundação ou singamia
i. Núcleos e cromossomos como transmissores da herança
ii. Formação de gametas - meiose
- Genótipo e fenótipo
- Herança e variação
i. Diferença entre as variações hereditárias e ambientais
ii. Clones e linhagens puras
iii. Que características são hereditárias?
iv. Fenocópias
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