Herança não mendeliana: o que é, exemplos e mecanismos genéticos

Gregor Mendel estabeleceu algumas leis sobre genética que ele determinou com base em seus famosos experimentos com a ervilha.

Essas leis funcionaram muito bem para explicar como as ervilhas poderiam ser amarelas e lisas se herdassem genes com alelos dominantes, ou verdes e enrugadas se herdassem apenas alelos recessivos.

O problema é que na natureza nem tudo é questão de dominância. Existem características hereditárias que se manifestam de forma intermediária ou que dependem de mais de um gene. Isso tem sido chamado de herança não mendeliana., e veremos a seguir.

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O que é herança não mendeliana?

Gregor Mendel deu uma contribuição significativa para o estudo da hereditariedade quando, no século XIX, descobriu como a cor e a textura das ervilhas foram herdadas. Através de suas investigações, descobriu que a cor amarela e a textura lisa eram características que prevaleciam sobre a cor verde e a textura áspera.

Com base nisso, ele estabeleceu as famosas leis de Mendel que, em essência, indicam que se um indivíduo de raça pura dominante for combinado com um indivíduo de raça pura recessiva,

a primeira geração de descendentes desses indivíduos será genotipicamente híbrida, mas fenotipicamente as características dominantes serão exibidas. Por exemplo, ao juntar uma planta de ervilha amarela (AA) com uma que tenha ervilhas verdes (aa), o as ervilhas filhas serão amarelas (Aa), mas terão os alelos que codificam a cor verde e a cor amarelo.

Mendel estudou apenas características que dependiam de um único gene (embora naquela época nem ele nem outros cientistas soubessem da existência de genes per se). Dependendo se uma variante ou alelo do gene da cor foi herdado ('A' dominante e 'a' recessivo), a planta produziria ervilhas amarelas. ou verde, e dependendo se você herdou um alelo do gene da textura ('R' dominante e 'r' recessivo), as ervilhas seriam lisas ou duro.

O problema é que em outros aspectos da natureza isso não acontece de forma tão simples. As características não precisam depender de um único gene com dois alelos. Por exemplo, a cor dos olhos humanos, embora limitada, apresenta algum grau de variedade. Essa variedade não poderia ser explicada em termos simples de dominância e recessividade, pois implicaria que havia apenas dois tipos de cor de íris, não os vários tons de marrom, azul, verde e cinza que nós sabemos.

A seguir Veremos com mais detalhes os diferentes tipos de mecanismos de herança não mendeliana existentes., além de destacar suas diferenças com relação às leis propostas por Mendel.

1. Codominância

Mendel viu com seus experimentos com a ervilha um mecanismo de herança de características que dependia se o alelo herdado era dominante ou recessivo. Dominante significa que herdando dois genes com o mesmo alelo ou herdando um gene com o mesmo alelo alelo dominante e outro com o alelo recessivo, o indivíduo apresentará um fenótipo determinado pelo alelo dominante. Este é o caso das ervilhas amarelas já mencionadas que, apesar de serem filhos de ervilhas verdes e ervilhas amarelas, eles se assemelham a estes últimos.

Em codominância isso não acontece. Não há uma situação em que um alelo prevaleça sobre o outro, mas ambos se expressam igualmente no fenótipo individual, cujo fenótipo aparecerá como uma combinação de ambos alelos. Para tentar entender melhor essa ideia, vamos colocar o seguinte exemplo com galinhas pretas e galinhas brancas

Certos tipos de galinhas possuem um gene cujo alelo determina a cor de suas penas. Eles podem herdar um alelo que torna as penas pretas (N) e podem receber um alelo que torna as penas brancas (B)..

Ambos os alelos são igualmente dominantes, não há nenhum que seja recessivo em relação ao outro, então a questão é, O que acontece se um indivíduo for genotipicamente híbrido (BN), ou seja, filho de uma galinha branca (BB) e de um galo preto (NN)? O que acontece é que não será totalmente preto ou totalmente branco, mas uma combinação dos dois alelos. Terá penas brancas e penas pretas.

Se a cor da plumagem das galinhas dependesse da dominância e não da codominância e, digamos que o preto é o alelo dominante, um indivíduo híbrido teria penas pretas, independentemente de ser filho de uma galinha branco.

2. dominância incompleta

A dominância incompleta estaria a meio caminho entre a dominância vista por Mendel e a codominância que expusemos na seção anterior. Esse tipo de mecanismo de herança não mendeliana implica que o fenótipo de um indivíduo fica no meio do caminho entre os fenótipos dos pais. Ou seja, é como se fosse uma mistura entre as características apresentadas pelos pais.

O exemplo mais claro desse tipo de dominância é o caso da flor boca-de-leão. Esse tipo de flor pode aparecer em três cores: vermelho (RR), branco (BB) e rosa (RB). Os puros-sangues vermelhos, ao cruzarem com os puros-sangues brancos, sua primeira geração de descendentes, que serão híbridos, não serão nem vermelhos nem brancos, mas rosados. O alelo vermelho e o alelo branco têm a mesma força na determinação da cor das pétalas, fazendo com que se misturem como se estivéssemos misturando essas cores em uma paleta.

Por sua vez, se os indivíduos híbridos forem cruzados entre si (RB x RB), seus descendentes podem ser vermelhos (RR), brancos (BB) e rosas (RB), cumprindo as leis de Mendel, embora não da maneira que o monge beneditino exemplificou com seu caso de ervilhas.

3. alelos múltiplos

Mendel trabalhou com genes que ocorriam apenas em dois alelos, sendo um alelo dominante e outro recessivo. Mas a verdade é que pode ser o caso de um gene ter mais de dois alelos, e que esses alelos funcionam em termos de dominância incompleta, dominância mendeliana ou codominância, o que torna a diversidade de fenótipos ainda maior.

Um exemplo de gene com mais de dois alelos é encontrado na pele de coelhos. Este gene pode vir em quatro alelos comuns, sendo 'C' o alelo dominante que dá uma tonalidade escura à pelagem, enquanto o três outros são recessivos: o alelo ‘c^ch’, conhecido como chinchila, o alelo ‘c^h’, conhecido como himalaya, e o alelo ‘c’, conhecido como albino. Para ter um coelho preto basta ter um gene com o alelo 'C', podendo ser um híbrido, mas para ser uma das outras três variantes deve ser de raça pura para um desses alelos.

Temos outro exemplo com o grupo sanguíneo em humanos.. A grande maioria das pessoas tem um dos quatro grupos a seguir: 0, A, B ou AB. Dependendo de qual grupo sanguíneo você pertence, na superfície dos glóbulos vermelhos haverá, ou não, alguns moléculas, chamadas de antígenos, podendo ser tipo A, tipo B, ambos os tipos ou simplesmente não tê-los

Os alelos que determinam a presença ou não desses antígenos serão chamados de 'I^A', 'I^B' e 'i'. Os dois primeiros são dominantes sobre o terceiro e codominantes entre eles. Assim, o tipo sanguíneo do indivíduo, apresentado como fenótipo, será determinado de acordo com os genótipos a seguir.

• Sangue tipo A: puro-sangue A (I^A) ou híbrido A0 (I^Ai).
• Sangue tipo B: puro-sangue B (I^B) ou híbrido B0 (I^Bi).
• Sangue tipo AB: híbrido AB (I^AI^B).
• Sangue tipo 0: raça pura 0 (ii).

4. características poligênicas

Mendel investigou características que dependiam de um único gene. Porém, na natureza, é normal que uma característica, como inteligência, cor da pele, altura ou apresentar algum órgão, depende da codificação de mais de um gene, ou seja, que são características poligênico.

Os genes responsáveis ​​pela mesma característica podem pertencer ao mesmo cromossoma, ou podem encontrar-se em vários cromossomas distribuídos. Se eles estiverem no mesmo cromossomo, é mais provável que sejam herdados juntos., embora possa acontecer que, durante o crossing over que ocorre durante a meiose, eles se separem. Esta é uma das razões pelas quais a herança poligênica é tão complicada.

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5. Pleiotropia

Se as características poligênicas são o caso em que uma característica é determinada por mais de um gene, a pleiotropia seria o caso, mas ao contrário. É a situação que ocorre quando um mesmo gene codifica para mais de uma característica e, portanto, essas características são sempre herdadas em conjunto.

Um exemplo disso é o caso da síndrome de Marfan., um problema médico em que a pessoa afetada apresenta vários sintomas, como uma estatura incomum, dedos das mãos e pés longos, problemas cardíacos e lente deslocada. Todas essas características, que podem parecer de alguma forma não relacionadas, são sempre herdadas em conjunto, pois sua origem é uma mutação em um único gene.

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6. alelos letais

Herdar um tipo de gene ou outro pode contribuir significativamente para a sobrevivência do indivíduo. Se o indivíduo herdou um gene que codifica um fenótipo que não é adaptativo ao ambiente em que se encontra, o indivíduo terá problemas. Um exemplo disso seria ser um pássaro de plumagem branca em uma floresta de tons escuros. A plumagem dessa ave a destacava dos galhos e da folhagem escura da floresta, tornando-a muito vulnerável aos predadores.

No entanto, existe genes cujos alelos são diretamente letais, ou seja, fazem com que o indivíduo tenha problemas para sobreviver assim que são concebidos. Um exemplo clássico é o caso do alelo letal amarelo, uma mutação totalmente espontânea que ocorre em roedores, mutação que torna sua pelagem amarela e eles morrem logo após o nascimento. Nesse caso específico, o alelo letal é dominante, mas existem outros casos de alelos letais que podem ser recessivos, codominantes, funcionar poligenicamente...

7. efeitos ambientais

Os genes determinam muitas características do indivíduo e, sem dúvida, estão por trás de muitos traços que se manifestam na forma de seu fenótipo. No entanto, eles não são o único fator que pode fazer com que o ser vivo em questão seja de uma forma ou de outra. Fatores como luz solar, dieta, acesso à água, radiação e outros aspectos do meio ambiente pode determinar significativamente as características do indivíduo

É por isso que, apesar de a altura ser em grande parte determinada pela genética, tendo vivido em um local com má alimentação e com um estilo de vida sedentário pode fazer com que o indivíduo tenha baixa estatura. Outro exemplo é que pessoas de ascendência caucasiana que vivem em lugares tropicais acabam desenvolvendo um tom de pele pardo devido à exposição prolongada ao sol.

Dando um exemplo do mundo vegetal, temos o caso das hortênsias. Essas plantas terão pétalas de uma cor ou outra dependendo do pH do solo, tornando-as azuis ou rosadas dependendo de sua basicidade.

8. herança ligada ao sexo

Existem características que dependem de genes que se encontram exclusivamente nos cromossomos sexuais., ou seja, o X e o Y, o que significará que um sexo tem pouca ou nenhuma chance de manifestar uma característica específica.

A grande maioria das mulheres tem dois cromossomos X (XX) e a maioria dos homens tem um cromossomo X e um cromossomo Y (XY). Aqui estão duas doenças que dependem dos cromossomos sexuais.

Hemofilia

A hemofilia é uma doença genética que impede a coagulação adequada do sangue. Isso significa que, em caso de lesão, há tendência a ocorrer sangramento e, dependendo do tamanho da lesão, o risco de vida é maior. Indivíduos com a doença falta um gene que produz o fator de coagulação (X').

Essa doença, historicamente, era letal para as mulheres devido à menstruação. No caso dos homens, eles tinham maior sobrevida, embora raramente vivessem mais de 20 anos. Hoje as coisas mudaram graças à existência das transfusões de sangue, apesar de a doença ser considerada grave e muito limitante.

O gene que codifica o fator de coagulação está localizado no cromossomo X e é dominante. Se uma mulher (X'X) tiver um cromossomo com o gene e outro sem, ela produzirá o fator de coagulação e não terá a doença, embora seja portadora.

O homem que herda um cromossomo X com a ausência do gene não tem a mesma sorte., pois, como não está no cromossomo Y, não terá o gene que coagula o fator e, portanto, terá hemofilia (X'Y).

É por isso que há mais homens do que mulheres que apresentam a doença, visto que para as mulheres As mulheres que o apresentavam devem ter tido o azar de herdar dois cromossomos X defeituosos.

daltonismo

O daltonismo implica a cegueira para uma determinada cor básica (vermelho, verde ou azul), ou duas delas. A mais comum dessas cegueiras é a incapacidade de distinguir entre verde e vermelho.

O daltonismo também é uma doença hereditária dependente do sexo, associado a um segmento distinto no cromossomo X.

Isso significa que, assim como na hemofilia, há mais homens daltônicos do que mulheres daltônicas, dado que no caso dos homens existe apenas um cromossomo X, e se este for defeituoso, sim ou sim apresentará o doença.

Por outro lado, nas mulheres, como há dois X, se apenas um deles for defeituoso, o cromossomo saudável "compensa" o defeito do outro.

Referências bibliográficas:

• Griffiths, A. j. F.; S. R. Wesler; R. c. Lewontin & S. b. Carrol (2008). Introdução à análise genética. 9ª edição. McGraw-Hill Interamericana.
• Albert, Bray, Hopkin, Johnson, Lewis, Raff, Roberts, Walter. Introdução à Biologia Celular. Editorial Médico Panamericano.