Le leggi di Mendel sono tre leggi riguardanti i principi dell'ereditarietà biologica, fissati dal monaco e botanico di nazionalità austriaca Gregor Mendel (1822-1884).
La riscoperta delle leggi di Mendel nel 1900, e la loro combinazione con la scoperta di cromosomi , considerato come il mezzo fisico di ereditarietà, è l'origine della fondazione della genetica inizio formale XX ° secolo. A seguito della dimostrazione del ruolo del caso e dell'ambiente nei fenomeni biologici, queste leggi sono oggi messe in discussione da alcuni biologi.
Intorno al 1850, nel monastero di Brno , come a Londra , Parigi o Vienna , eravamo ridotti ai più vaghi presupposti sull'ereditarietà. Molteplici esperimenti consistenti nell'incrocio di varie piante e animali avevano permesso di ottenere risultati felici. Ma come ? Secondo quali precisi meccanismi? Nessuno potrebbe rispondere a questa domanda. Nessuno avrebbe potuto ripetere questo o quell'esperimento con la certezza di ottenere gli stessi risultati.
Intorno al 1850, la teoria più accreditata era quella della miscela di "sangue" nelle proporzioni che il cugino di Darwin, Francis Galton, aveva appena specificato: 1/2 per il sangue del maschio o della femmina nella prima generazione, 1/4 al secondo , eccetera. Quando Mendel iniziò i suoi esperimenti, la genetica era quindi molto meno avanzata Della fisica prima di Newton.
Mendel trae dalle sue osservazioni due principi fondamentali, ai quali un terzo verrà aggiunto in seguito. Nel suo caso, gli esperimenti con i piselli hanno permesso a Mendel di formulare i principi coinvolti nell'ereditarietà .
Mendel scopre che:
Se si incrociano due individui della stessa specie omozigoti relativamente ad una caratteristica, tutti i discendenti di prima generazione, che vengono chiamati ibridi F1, sono identici relativamente a questa caratteristica, cioè tutti eterozigoti. (Nel diagramma a lato, sarebbe più appropriato, essere coerente con il diagramma della terza legge, e poiché il carattere "colore del fiore" presenta solo due alleli, notarli R per rosso e r per no - rosso, cioè bianco, poiché il colore rosso è dominante, e da notare i due individui omozigoti RR e rr. I due geni di tutti gli ibridi F1 presentano uno l'allele R l'altro la r, e sono quindi indicati con Rr .)
La prima generazione ( ibrido F1 ) è quindi uniforme sia per il fenotipo che per il genotipo e tutti i discendenti della prima generazione sono eterozigoti .
Esempio: Tutti i cosiddetti individui della generazione F1 risultanti dall'incrocio tra una pianta con semi tondi e una pianta con semi rugosi (entrambi omozigoti per questa caratteristica) sono identici, presentano solo la versione tonda della forma. Il fenotipo rotondo è dominante e il fenotipo rugoso è recessivo.
Quando incrociamo tra loro, due degli individui di generazioni F1, otteniamo una generazione F2 in cui troviamo le due versioni del colore dei fiori in proporzioni ben definite: tre discendenti con fiori rossi (1 omozigote RR + 2 eterozigoti Rr) e un discendente con fiori bianchi (rr omozigote).
Si dice che questa legge sia "della segregazione dei personaggi nella generazione F2".
Questa regola si applica solo se i geni responsabili delle caratteristiche si trovano su cromosomi diversi o se sono distanti tra loro sullo stesso cromosoma. È la condivisione di alleli in gameti diversi. Tralasciando il secondo carattere, troviamo per il primo carattere la distribuzione della terza generazione nel diagramma sottostante.
Prima e seconda legge :
1 - Incrocio di piselli fioriti rossi con piselli fioriti bianchi (entrambi omozigoti per questo tratto, WW e RR).
2 - Generazione F1: tutti gli individui sono rossi perché l'allele rosso è dominante e il bianco è recessivo). Mentre i genitori erano entrambi omozigoti (WW e RR rispettivamente), tutta la F1 è eterozigote (RW).
3 - Generazione F2: le forme rossa e bianca mostrano un rapporto 3: 1.
Terza Legge :
La scacchiera Punnett delle due caratteristiche (pelo bianco / castano, coda corta / lunga, dove "castano" e "corto" dovrebbero essere dominanti) dà nella generazione F2 vari fenotipi nel rapporto di 9: 3: 3: 1 . (S = corto (corto), s = lungo, B = marrone, b = bianco).
Il lavoro, prima di Mendel, per cercare di capire i meccanismi dell'ereditarietà non ebbe successo. Il motivo è che gli ibridatori hanno funzionato come avevano sempre funzionato, cioè attraverso tentativi ed errori. Hanno incrociato individui con caratteri diversi e hanno scelto dalla prole quelli che meglio corrispondevano ai desiderata. Tuttavia, queste procedure, che sono anche molto efficaci nella selezione dall'origine preistorica dell'allevamento e dell'agricoltura, non hanno consentito risultati predittivi e quindi la formulazione di leggi.
L'intera comunità scientifica dell'epoca sosteneva il modello di eredità per miscela dove i tratti posseduti da un individuo erano intermedi tra quelli di questi due genitori (l'incrocio di un genitore bianco e un genitore nero dando ad esempio un individuo grigio o bianco e nero ). Mendel lo considera che i genitori trasmettono unità ereditarie distinte che restano distinte nei discendenti (come le biglie che si estrae da due secchi e che si pone in un terzo secchio).
Mendel sceglierà i genitori in modo diverso. Innanzitutto ha adottato come modello sperimentale i piselli ( Pisum sativum ), piante fiorite la cui riproduzione naturale avviene per autofecondazione , consentendo di controllare l' ibridazione e di produrre rapidamente un gran numero di discendenti.
È la seconda legge di Mendel o legge di disgiunzione degli alleli che è il risultato della meiosi .
o 9/16 [AB] 3/16 [Ab] 3/16 [aB] 1/16 [ab] .
Questa è la terza legge di Mendel richiesta per l' indipendenza di carattere che non è applicabile ai geni correlati.
I risultati dei triibridismi (8 fenotipi) possono essere facilmente previsti: 27 [ABC] 9 [ABc] 9 [AbC] 3 [Abc] 9 [aBC] 3 [aBc] 3 [abC] 1 [abc] .
In conclusione, Mendel propone che le caratteristiche ereditarie dei vivi siano governate ciascuna da un doppio ordine (una coppia di alleli) e che solo uno su due sia trasmesso al discendente da ciascun genitore. Questo è il fondamento della genetica che inizieranno all'inizio del XX ° secolo . Allo stesso tempo, con i primi passi nella biologia quantitativa, si svilupperanno le statistiche . Ha pubblicato il suo lavoro nel 1866 in Versuche über Pflanzen-Hybriden .
Non tutti i tratti sono esclusivamente dominanti o recessivi. In alcuni casi, nessuno degli alleli che determinano un tratto è dominante. In questo caso, può verificarsi una miscela dei due caratteri: questa è chiamata dominanza incompleta . L'apparente mescolanza dei tratti nell'espressione intermedia può verificarsi negli individui eterozigoti. Esempi di dominanza incompleta si trovano in molte specie vegetali, tra cui bocca di leone e mais . Fortunatamente per Mendel, i tratti che studiò nelle piante di pisello non erano soggetti a dominanza incompleta. Se così fosse stato, probabilmente non sarebbe mai stato in grado di gettare le basi della genetica.