L'eredità dei caratteri: dagli esperimenti di Mendel alla teoria cromosomica

Un pisello può avere forma rotonda o rugosa (determinata dal gene R, con l'allele dominante che codifica per la forma rotonda). Allo stesso tempo, il suo colore può essere giallo o verde (determinato dal gene G, con l'allele dominante che codifica per il giallo). Come negli esperimenti precedenti, Mendel partì da una generazione parentale P di individui puri. Incrociò piante nate da semi rugosi e verdi con piante derivate da semi rotondi e gialli.

Progenie eterozigote e incroci diibridi

Tutta la progenie F, era eterozigote per entrambi i geni (Rr Gg), con semi rotondi e gialli. In seguito, Mendel incrociò tra loro le piante F, . Un incrocio diibrido, è un incrocio fra individui che sono entrambi eterozigoti per due geni. Ogni individuo Rr Gg della generazione F, produce un identico numero di gameti di quattro tipi diversi: RG, Rg, Rg, Dopo aver completato gli incroci, Mendel osservò quattro fenotipi nella generazione F, con semi che presentavano tutte le possibili combinazioni di forma e colore.

Il quadrato di Punnett prevede che i quattro fenotipi siano presenti in proporzione 9:3:3:1, Nove su sedici figli dovrebbero avere semi rotondi e gialli; tre semi rotondi e verdi; tre semi gialli rugosi, e solo uno, dovrebbe avere semi verdi e rugosi. Questo risultato è quasi identico a quello descritto da Mendel.

Legge dell'assortimento indipendente

In base ai risultati degli incroci diibridi, Mendel propose quella che adesso conosciamo come legge dell'assortimento indipendente. La legge afferma che, durante la formazione dei gameti, la segregazione degli alleli di un gene non influenza gli alleli di un altro gene (a patto che i geni siano su cromosomi separati). Ciò significa che gli alleli di due geni diversi si distribuiscono indipendentemente in gameti diversi. Con questo secondo gruppo di esperimenti, Mendel ha ancora una volta dedotto un principio dell'ereditarietà fondato sulla meiosi.

Limitazioni della legge di Mendel

Curiosamente, Mendel notò che per alcune combinazioni di tratti gli incroci diibridi non producevano le proporzioni di fenotipi attesi. Mendel non riuscì a spiegarsi questo risultato, e non ci riuscì nessuno fino a quando il lavoro di Thomas Hunt Morgan portò alla teoria cromosomica dell'ereditarietà. Come vedremo, la legge dell'assortimento indipendente non si applica ai geni che stanno vicini sullo stesso cromosoma.

Quadrati di Punnett e regola del prodotto

I quadrati di Punnett diventano difficili da gestire quando si analizzano più di due geni. Un quadrato di Punnett per tre geni ha 64 caselle; uno per quattro geni ne ha 256. Un metodo più facile per prevedere genotipi e fenotipi sono le regole delle probabilità su cui si basano i quadrati di Punnett. Secondo la regola del prodotto, la probabilità che due eventi indipendenti accadano entrambi (per esempio, che nel lancio di due monete escano due teste, o che un figlio erediti due specifici alleli) è uguale al prodotto della probabilità di ogni singolo evento.

La regola del prodotto permette di predire la probabilità di ottenere semi verdi rugosi (rr gg) da genitori diibridi (RrGg). La probabilità che due piante Rr producano un figlio rr è il 25%, o 1/4, e la possibilità che due piante Gg producano un individuo gg è 1/4. Quindi, secondo la regola del prodotto, la possibilità che due genitori diibridi (Rr Gg) producano una progenie omozigote recessiva (rr gg) è 1/4 moltiplicato per 1/4, ossia 1/16. Osserviamo adesso il quadrato di Punnett a 16 caselle che descrive gli incroci diibridi di Mendel in effetti, solo una delle caselle su 16 contiene rr gg.