Questão 4 Específicas
Charles Darwin explicou o mecanismo evolutivo por meio da ação da seleção natural sobre a variabilidade dos organismos, mas não encontrou uma explicação adequada para a origem dessa variabilidade. Essa questão, no entanto, já havia sido trabalhada anos antes por Gregor Mendel e, em 2015, comemoram-se os 150 da publicação de seus resultados, conhecidos como Leis de Mendel.
a) A que se refere a Segunda Lei de Mendel? Por que ela explica o surgimento da variabilidade dos organismos?
b) Cite e explique um outro processo que também tenha como resultado a geração de variabilidade no nível genético.
a) A Segunda lei de Mendel, também conhecida como Lei da segregação independente do genes, se refere ao fato de que os “fatores” (= genes) que determinam duas ou mais características separam-se no híbrido e distribuem-se independentemente para a formação dos gametas.
Em seus experimentos, Mendel analisou, simultaneamente, a cor dos cotilédones das sementes de ervilha (que a fazem ser verde ou amarela) e a textura destes cotilédones (que tornam as sementes lisas ou rugosas).
Ao cruzar plantas puras (homozigotas) que apresentam sementes amarelas e lisas (genes dominantes) com plantas puras constituídas por sementes verdes e rugosas (traços recessivos), Mendel obteve em F1 apenas plantas amarelas e lisas, que são, obrigatoriamente, duplo-híbridas (ou diíbridas).
Promovendo a autofecundação da F1, Mendel verificou que a F2 era composta por plantas que apresentavam 4 tipos diferentes de sementes distribuídas, aproximadamente, de acordo com as seguintes proporções:
amarelas lisas – 9/16
amarelas rugosas – 3/16
verdes lisas – 3/16
verdes rugosas – 1/16
Em proporção, os fenótipos em F2, a partir do cruzamento de dois indivíduos duplo-heterozigotos, se expressam na proporção 9:3:3:1.
Observe o esquema que representa estes experimentos e os resultados obtidos por Mendel:
Fonte: Amabis e Martho, 2009.
A partir destas observações, Mendel sugeriu a hipótese de que na formação dos gametas por plantas híbridas, os fatores (alelos) para as cores de cotilédone verde e amarelo (v e V respectivamente, no diagrama) segregam-se independentemente – isto é, separam-se, dos fatores que condicionam a textura da semente (lisa = R e rugosa = r).
Assim, um gameta portador do alelo V pode ter tanto o alelo R quanto o r e o mesmo ocorre com o gameta portador do alelo v. Mendel concluiu, então, que os “fatores” para duas ou mais características separam-se, no híbrido, durante o processo de formação dos gametas, nos quais se distribuem ao acaso.
Seguindo este princípio – que depois, em homenagem a Mendel, foi denominado Segunda lei de Mendel – uma planta diíbrida (duplo-heterozigota) VvRr formaria 4 tipos de gametas: VR – Vr – vR e vr, todos na mesma proporção (1:1:1:1).
Na geração de F2 (VvRr X VvRr), a combinação ao acaso destes gametas, resultaria na proporção fenotípica 9:3:3:1 (volte ao esquema).
Observação importante:
O princípio da segregação independente de genes é válido somente quando estes genes se localizam em pares de cromossomos diferentes. Hoje sabemos o que Mendel não pode concluir: quando dois ou mais genes se encontram no mesmo par de cromossomos homólogos, eles podem não se separar na formação dos gametas – é o que chamamos de linkage, ligação gênica ou ligação fatorial. Nesta circunstância, a única possibilidade de separação dos genes ligados é a ocorrência de crossing-over ou permutação entre os lócus (acompanhe no esquema ao lado).
Os genes ligados, quando não ocorre crossing-over, não sofrem segregação independente e permanecem juntos durante a formação dos gametas.
Para responder à segunda parte do item, o candidato deveria fundamentar seu raciocínio na seguinte premissa: são mecanismos responsáveis pelo aumento da variabilidade genética nos organismos:
mutação,
permutação entre os cromossomos homólogos (ou crossing-over) e
recombinação gênica através da segregação independente e aleatória dos pares de cromossomos homólogos durante a meiose, processo relacionado a formação dos gametas.
As mutações contribuem para o aumento da variabilidade genética, pois possibilitam o surgimento de genes novos nas populações.
A permutação e a segregação independente dos homólogos não criam novos genes, porém, contribuem para o aumento da variabilidade genética por serem as fontes de novas combinações, arranjos, entre os genes já existentes, e propiciam inúmeras possibilidades de fusão de gametas com constituições genéticas diferentes.
b) Neste item o candidato poderia fundamentar sua resposta mencionando as MUTAÇÕES, fonte primária de variabilidade.
Mutações são mudanças na sequência/tipos dos nucleotídeos do material genético de um organismo. Mutações podem ser causadas por erros no processo de duplicação do material genético durante a divisão celular, por exposição à radiações ionizantes (como UV), agentes mutagênicos químicos ou vírus (há indícios de que as células podem também causar mutações deliberadamente durante processos conhecidos como hipermutação).
A partir da alteração na sequência/tipo de nucleotídeos que compõem um gene, podem ser geradas proteínas “novas” capazes de conferir eventualmente, vantagens evolutivas ao organismo que as produz.
Mutações geram, portanto, variações no conjunto de genes da população. Mutações desfavoráveis (ou deletérias) podem ter sua frequência reduzida na população por meio da seleção natural, enquanto mutações favoráveis (benéficas ou vantajosas) podem se acumular, resultando em mudanças evolutivas adaptativas.
Finalizando: se as mutações promovem o surgimento de novos genes, a recombinação gênica é o mecanismo que efetivamente realiza a "mistura" entre os genes diferentes dos seres vivos da mesma espécie.
Os fenômenos mutação e recombinação agem, portanto, em conjunto: a mutação modifica a sequência de bases do DNA e a recombinação realiza uma mistura entre as partes modificadas de dois organismos, promovendo a variabilidade.