Gli 8 rami della Genetica (e le loro caratteristiche)

Senza genetica, spiegare la vita è impossibile. Tutti gli esseri viventi hanno almeno una cellula, e per essere tale una cellula deve contenere materiale genetico sotto forma di DNA ed essere capace di autoreplicarsi Da solo.

Grazie all'attività enzimatica (DNA polimerasi, tra le altre), i substrati (nucleotidi) e un catena standard, la vita è in grado di generare una copia o più di una doppia elica di DNA, e quindi vita nuovo.

Con questa semplice premessa si spiega la permanenza degli esseri viventi sulla Terra e cose molto più complesse, come i meccanismi di ereditarietà. Grazie alla divisione cellulare per meiosi, possono essere generati gameti con metà delle informazioni genetiche di una normale cellula parentale, una condizione nota come aploidia (n). Quando due gameti aploidi si uniscono, viene generato uno zigote diploide (2n), contenente metà delle informazioni della madre e metà del padre. Ecco come funziona, per esempio, l'ereditarietà nella nostra specie.

In ogni caso, la visione deterministica e mendeliana della genetica è in piena sfida. Negli anni l'essere umano si è reso conto che il genoma non è ristretto solo all'eredità paterna, ma che esistono mutazioni e variazioni ambientali che possono modificare l'espressione dei geni nel corso della vita, dando origine all'insolita diversità fenotipica esibita da specie. Nelle righe seguenti vedremo quali sono

i rami della genetica e le loro caratteristiche.

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Quali sono le branche della genetica?

La genetica può essere definita come una branca di la scienza (nello specifico la biologia) che si occupa dello studio dei geni, della variazione genetica e dei meccanismi di ereditarietà degli organismi. L'obiettivo principale di questa disciplina è capire, con l'ausilio di basi biochimiche e fisiologiche, come viene prodotto l'ereditarietà del genotipo e del fenotipo di generazione in generazione nelle diverse specie, con ancor più attenzione alla umano.

Prima di entrare direttamente in argomento, è necessario avere certe idee chiare. Come abbiamo detto, metà delle informazioni in ciascuna delle nostre cellule proviene dalla madre e l'altra metà dal padre. In altre parole, abbiamo un totale di 23 coppie di cromosomi, (46 = 23 materni + 23 paterni). Inoltre, ogni cromosoma contiene sequenze codificanti per proteine ​​o RNA, chiamate "geni".

Poiché abbiamo due cromosomi di ogni tipo (da 1 a 23), avremo due copie dello stesso gene, una presente sul cromosoma paterno e una sul cromosoma materno, in posizione fissa. Ognuna delle variazioni che un gene può adottare è nota come “allele”, quindi possiamo anche affermare che tutti i nostri geni hanno due alleli nel genoma dell'individuo, uno materno e l'altro paterno.

Con questi dati, resta solo da sapere che un tipico allele può essere dominante (A) o recessivo (a). Quindi, per lo stesso gene, un individuo può essere omozigote dominante (AA), omozigote recessivo (aa) o eterozigote (Aa). Con queste basi in atto, vediamo quali sono i rami della genetica.

1. Genetica mendeliana o genetica classica

Questo ramo della genetica è uno che si avvicina allo studio dei geni senza l'uso di strumenti molecolari, proprio come hai fatto tu Gregor Mendel ai suoi tempi con i suoi esperimenti con i piselli su diverse generazioni. In breve, esaminiamo le tre leggi di Mendel in questo elenco:

• Principio di uniformità: se due omozigoti (AA e aa) vengono incrociati per un gene, tutta la progenie sarà eterozigote (Aa). Il tratto mostrato sarà quello dominante, cioè quello codificato dall'allele (A).
• Principio di segregazione: se la generazione degli eterozigoti (Aa) viene incrociata tra loro, le cose cambiano. ¼ della prole sarà omozigote dominante (AA), ¼ sarà omozigote recessivo (aa) e 2/4 saranno eterozigoti (Aa). Il carattere dominante è espresso in 3 su 4.
• Principio di trasmissione indipendente: se due geni sono sufficientemente separati l'uno dall'altro o su due cromosomi diversi, possono essere ereditati con frequenze indipendenti.

Sebbene la genetica mendeliana sia stata molto utile nello stabilire le basi della genetica moderna, non è molto utile oggi. Senza l'uso di strumenti molecolari, è molto difficile stabilire il raggio d'azione di un gene, poiché molti caratteri sono poligenici e sono spiegati da più di due alleli (come il colore degli occhi, codificato da più di 3 geni).

2. Genetica molecolare

Come indica il nome, la genetica molecolare è la branca di questa disciplina che studia la struttura e la funzionalità di geni a livello molecolare, utilizzando tecniche come la PCR (Polymerase Chain Reaction) o il clonaggio del DNA nell'ambiente batterico. In altre parole, è responsabile dell'indagine, della descrizione e della gestione dell'unità fisica e funzionale dell'ereditarietà: il gene.

3. Genetica dello sviluppo

In questo caso, la genetica è usata per descrivere il processo attraverso il quale una cellula finisce per svilupparsi in un essere multicellulare completo e funzionale. È responsabile di indagare su quali condizioni (a livello nucleare e genetico) una cellula si specializza durante lo sviluppo in una funzione o nell'altra, tra le altre cose.

4. Genetica di popolazione

Nel mondo naturale, la vitalità genetica è di solito molto più importante del numero di popolazioni che una specie presenta in un dato ecosistema. Se ci sono 500 animali in un nucleo specifico ma solo 4 si riproducono ogni anno, si tende a ridurre la variabilità e, quindi, all'omozigosi.

Come regola generale, l'omozigosi e la consanguineità sono associate a una prognosi più fatalistica in una popolazione, poiché la piccola variabilità nei geni implica che le risposte all'ambiente saranno molto simili tra gli animali, nel bene e nel male, oltre a un più alto tasso di accumulo di mutazioni deleterio. Il numero effettivo della popolazione, la percentuale di eterozigosi, le frequenze alleliche e molte altre cose sono quantificate negli studi di genetica di popolazione per dlegare il "benessere" di una specie, oltre il numero di copie.

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5. Genetica quantitativa

Facendo riferimento ai punti precedenti, genetica quantitativa studia quei fenotipi (tratti codificati dal genotipo) che non possono essere classificati con i tipici criteri mendeliani, cioè da un allele dominante (A) e da un altro recessivo (a).

Un chiaro esempio di ciò è il colore della pelle, che è codificato dai geni TYR, TYRP1, OCA2, SLC45A2, SLC24A5 e MC1R, nonché dai parametri ambientali e dallo stile di vita. Quando un tratto è poligenico o oligogenico, l'approccio deve essere molto diverso.

6. filogenesi

È la branca della genetica che studia la parentela tra i diversi taxa di esseri viventi, creando nel processo i famosi "alberi della vita", che servono a raggruppare le specie in famiglie, generi e specie (anche sottofamiglie, sottospecie, tribù, ecc.). Le sequenze di DNA (nucleare o mitocondriale) e di RNA da campioni di tessuto possono aiutare i biologi evolutivo per inferire parentela tra esseri viventi che, inizialmente, non hanno nulla a che fare a livello esterno.

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7. Ingegneria genetica

L'ingegneria genetica si basa sulla manipolazione diretta dei geni di un organismo, sia con iniezioni in terreni di coltura, con il trasferimento di virus mutati o con molti altri meccanismi di trasmissione di informazione.

L'obiettivo di questa branca della scienza è solitamente quello di migliorare le capacità produttive della specie (soprattutto in ambiente agricolo), al fine di crescere più velocemente, il prodotto di migliore qualità, la resistenza del raccolto è maggiore o che non è influenzata da parassiti, tra gli altri cose.

8. epigenetica

Il epigenetica è una scissione molto nuova dalla genetica classica, il cui ruolo è quello di esplorare i meccanismi che inibiscono o promuovere l'espressione dei geni per tutta la vita dell'individuo senza produrre cambiamenti nella loro genoma.

Ci sono diversi modi in cui un gene può essere "inattivato" temporaneamente, e questi sono mediati da sequenze genomiche che inizialmente si credevano inutili. L'epigenetica, anche se agli inizi, promette risposte a molti grattacapi che oggi sembrano non avere soluzione.

Curriculum vitae

Come puoi vedere, la genetica è applicabile praticamente a tutti i campi della vita. Dal mantenimento degli ecosistemi alla risoluzione delle malattie, passando per lo studio dell'evoluzione, migliorare i raccolti o comprendere i feti umani, tutto ciò che ci circonda è determinato dal nostro geni.