HERANÇA BIOLÓGICA: TEORIA E CONCEITOS, COMO É TRANSMITIDA, EXEMPLOS - BIOLOGIA - 2025

A herança biológica é o processo pelo qual a progênie de uma célula ou organismo recebe a herança genética de seus pais. O estudo dos genes e de como eles são transmitidos de uma geração a outra é o campo de estudo da genética da hereditariedade.

Hereditariedade pode ser definida como a semelhança entre os pais e seus descendentes, mas esse termo também engloba as diferenças inerentes à variação genética que ocorre durante a reprodução.

Um cisne e seus filhotes (Imagem de Hans Benn em www.pixabay.com)

A herança biológica é um dos atributos mais significativos das células vivas e, portanto, dos organismos multicelulares, pois significa a capacidade de transmitir propriedades e características determinadas por gerações sucessivas, colaborando com mecanismos adaptativos e seleção natural.

Muitos autores consideram que o homem se familiarizou com os conceitos básicos de herança biológica há milhares de anos, quando se iniciaram os processos de domesticação de plantas e animais e, selecionando as características que considerava mais importantes, fez cruzamentos para Obtenha uma descendência que mantenha essas características.

No entanto, nossa compreensão atual dos fundamentos físicos e moleculares da hereditariedade é relativamente recente, visto que não foram elucidados até o início do século 20, quando a comunidade científica surgiu com a teoria cromossômica da hereditariedade.

Apesar do exposto, os princípios da herdabilidade de traços ou caracteres foram analisados ​​com alguma profundidade alguns anos antes por Gregorio Mendel, que atualmente é considerado o "pai da herança".

É importante mencionar que, antes e depois da formulação dessa teoria cromossômica da herança, muitas outras descobertas foram de importância transcendental para nossa compreensão moderna da genética dos seres vivos. Isso pode incluir o isolamento e caracterização de ácidos nucléicos, a descoberta e o estudo de cromossomos, entre outros.

Teoria da herança biológica

Gregor mendel

Os fundamentos básicos da herança foram inicialmente propostos pelo monge austríaco Gregory Mendel (1822-1884) no ano de 1856.

Mendel entendeu a partir de seus experimentos com cruzamentos de ervilha que tanto as semelhanças quanto as diferenças entre os pais e seus descendentes poderiam ser explicadas por uma transmissão mecânica de unidades hereditárias discretas, ou seja, de genes.

Ervilhas de Mendel e seus traços (Fonte: Nefronus via Wikimedia Commons)

Isso lançou as bases para a compreensão da genética moderna, uma vez que se sabia que a razão da herdabilidade dos traços se devia à transferência física de genes nos cromossomos por meio da reprodução (sexual ou assexuada).

De acordo com os resultados que obteve, Mendel formulou as "leis da herança" que vigoram hoje para alguns personagens:

- Lei da segregação: sustenta que os genes têm formas "alternativas" conhecidas como alelos e que influenciam diretamente o fenótipo (características visíveis).

- Lei da herança independente: implica que a herança de uma característica é independente da de outra, embora isso não seja inteiramente verdadeiro para muitas características.

Thomas Morgan em 1908, estudando a genética da mosca da fruta, Drosophila melanogaster, mostrou que a herança dos fenótipos ocorria conforme descrito anteriormente por Mendel. Além disso, foi ele quem elucidou que as unidades de hereditariedade (genes) eram transmitidas pelos cromossomos.

Assim, e graças à participação de muitos outros pesquisadores, hoje sabemos que a herança biológica ocorre graças à transmissão de unidades hereditárias contidas nos cromossomos, sejam nos cromossomos autossômicos, sexuais ou plastídicos (nos eucariotos).

A expressão ou aparecimento de um determinado fenótipo depende das características do genótipo (dominância e recessividade).

Conceitos básicos

Para compreender como funcionam os mecanismos de herança biológica, é necessário compreender alguns conceitos fundamentais.

Embora nem todos os traços herdados se devam à sequência de nucleotídeos que compõem o DNA de cada organismo, quando nos referimos à herança biológica, geralmente estamos falando da transmissão da informação contida nos genes.

Gen

Um gene é definido, então, como a unidade física fundamental de herança e é uma sequência de DNA definida, que contém todas as informações necessárias para a expressão de algum traço ou característica em um ser vivo.

Alelos

Os genes podem ter mais de uma forma, produto de pequenas variações na seqüência que os caracteriza; formas alternativas do mesmo gene são conhecidas como alelos.

Os alelos são geralmente definidos de acordo com as características fenotípicas que conferem e, em uma população, é comum encontrar vários alelos para o mesmo gene.

DNA, genes e cromossomos (Fonte: Thomas Splettstoesser via Wikimedia Commons)

Um mamífero, por exemplo, herda dois alelos de cada gene de seus pais, um de sua mãe e um de seu pai. Aquele alelo do genótipo que sempre se expressa no fenótipo é denominado alelo dominante, enquanto aquele que permanece "silencioso" (do qual não são observadas características fenotípicas) é conhecido como alelo recessivo.

Em alguns casos, pode ocorrer que os dois alelos sejam expressos, gerando o aparecimento de um fenótipo intermediário, razão pela qual são chamados de alelos codominantes juntos.

Homozigosidade e heterozigosidade

Quando um indivíduo herda de seus pais dois alelos idênticos, sejam eles dominantes ou recessivos, isso é conhecido, geneticamente, como homozigoto para esses alelos. Quando, por outro lado, um indivíduo herda de seus pais dois alelos diferentes, um dominante e outro recessivo, isso é denominado heterozigoto para esses alelos.

Cromossomos

Os genes de organismos procarióticos e eucarióticos são encontrados em estruturas conhecidas como cromossomos. Em procariotos, células que não têm núcleo, normalmente há apenas um cromossomo; É feito de DNA associado a algumas proteínas, tem formato circular e é altamente enrolado.

Os eucariotos, células que possuem núcleo, possuem um ou mais cromossomos, dependendo da espécie, e são constituídos por um material denominado cromatina. A cromatina de cada cromossomo consiste em uma molécula de DNA intimamente associada a quatro tipos de proteínas chamadas histonas, que facilitam sua compactação dentro do núcleo.

Em eucariotos, há mais de um tipo de cromossomo. Existem nuclear, mitocondrial e cloroplastídeos (restritos a organismos fotossintéticos). Os cromossomos nucleares são autossômicos e sexuais (aqueles que especificam o sexo).

Ploidia

Ploidia é o número total de “conjuntos” de cromossomos que uma célula possui. Os seres humanos, por exemplo, como todos os mamíferos e muitos animais, possuem dois conjuntos de cromossomos, um do pai e outro da mãe, portanto, suas células são ditas diplóides.

Haplóides e poliplóides

Aqueles indivíduos e / ou células que possuem apenas um conjunto de cromossomos são conhecidos como haplóides, enquanto os organismos que possuem mais de dois conjuntos de cromossomos são, juntos, poliploides (triploides, tetraplóides, hexaplóides e assim por diante).

Gametas

Em organismos com reprodução sexuada, isso ocorre graças à fusão de duas células especializadas, produzidas por dois indivíduos diferentes: um "macho" e uma "fêmea". Essas células são os gametas; os machos produzem esperma (animais) ou micrósporos (plantas) e as fêmeas produzem óvulos ou óvulos.

Normalmente, a carga cromossômica das células sexuais (gametas) é haploide, ou seja, essas células são produzidas por divisão celular que envolve a redução do número de cromossomos.

Genótipo

Em um organismo vivo, o genótipo descreve o conjunto de genes (com seus respectivos alelos) que codificam algum traço ou característica específica e que se distinguem de outros por uma determinada função ou sequência. Portanto, o genótipo representa a constituição alélica de um indivíduo.

Embora geralmente se diga que o genótipo é o que dá origem ao fenótipo, é importante ter em mente que existem muitos fatores ambientais e epigenéticos que podem condicionar o aparecimento de um fenótipo.

Fenótipo

Fenótipo significa literalmente "a forma mostrada". Muitos textos o definem como o conjunto de características visíveis de um organismo que resultam tanto da expressão de seus genes (genótipo) quanto de sua interação com o meio que o cerca.

A maioria dos fenótipos é o produto da ação combinada de mais de um gene e o mesmo gene pode participar do estabelecimento de mais de um fenótipo específico.

Como a herança genética é transmitida?

A transmissão de genes dos pais para seus descendentes ocorre no ciclo celular por meio da mitose e meiose.

Em procariotos, onde a reprodução ocorre principalmente por bipartição ou fissão binária, os genes são transferidos de uma célula para seus descendentes por meio da cópia exata de seu cromossomo, que é secretado na célula filha antes que ocorra a divisão.

Os eucariotos multicelulares, geralmente caracterizados por terem dois tipos de células (somáticas e sexuais), têm dois mecanismos de transmissão ou herança gênica.

As células somáticas, assim como os organismos unicelulares mais simples, quando se dividem, o fazem por mitose, o que significa que duplicam seu conteúdo cromossômico e secretam as cópias para suas células filhas. Essas cópias geralmente são exatas, de modo que as características das novas células são equivalentes às dos "progenitores".

As células sexuais desempenham um papel fundamental na reprodução sexual de organismos multicelulares. Essas células, também conhecidas como gametas, são produzidas por meiose, que envolve a divisão celular com redução concomitante da carga cromossômica (são células haplóides).

Por meio da reprodução sexuada, dois indivíduos passam seus genes de uma geração a outra, fundindo suas células gaméticas haploides e formando um novo indivíduo diplóide que compartilha características de ambos os pais.

Exemplos de herança

Os exemplos clássicos de herança biológica usados ​​em textos de ensino para explicar esse processo são baseados em diferentes organismos "modelos".

A mosca da fruta (D. melanogaster) por exemplo, um dos modelos de estudo para animais usados ​​por Thomas Morgan, costuma ter olhos vermelhos. No entanto, durante seus experimentos, Morgan encontrou um macho de olhos brancos e cruzou-o com uma fêmea de olhos vermelhos.

Mosca de fruta. Drosophila melanogaster. Tirado e editado de: Sanjay Acharya

Dado que o fenótipo “olhos vermelhos” é dominante nesta espécie, o resultado da primeira geração deste cruzamento foi constituído por indivíduos com olhos vermelhos. Cruzamentos subsequentes entre os indivíduos da primeira geração (F1) resultaram em uma geração F2 na qual ambos os fenótipos apareceram.

Como os olhos brancos só apareciam em F2 em cerca de 50% dos homens, Morgan presumiu que era uma "herança ligada ao cromossomo sexual".

Referências

1. Gardner, JE, Simmons, JE, & Snustad, DP (1991). Diretor de Genética. Edição 8 '". John Wiley and Sons.
2. Henderson, M. (2009). 50 ideias de genética que você realmente precisa saber. Quercus Books.
3. Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). Biology (9ª ed.). Brooks / Cole, Cengage Learning: EUA.
4. Suzuki, DT & Griffiths, AJ (1976). Uma introdução à análise genética. WH Freeman and Company.
5. Watson, JD (2004). Biologia molecular do gene. Pearson Education Índia