Aspectos históricos


           Como a reunião dentro da qual esse curso é oferecido é dedicada ao "Século da Genética", cabe aqui a inserção desse assunto no contexto daquilo que o século XX viu acontecer na Ciência da Hereditariedade. Retrocedamos então ao ano de 1900 (que na verdade é o último ano do século XIX), quando as leis de Mendel foram redescobertas. A tradução do trabalho de 1866 de Mendel pode ser vista aqui. Três botânicos (Karl Correns da Alemanha, Hugo De Vries da Holanda e Erich von Tschermak-Seysenegg da Áustria), a partir de experimentos envolvendo cruzamentos com plantas, chegaram independentemente às mesmas conclusões que o monge austríaco havia  chegado em 1866, ou seja, depois de 34 anos. O ano de 1900 costuma ser considerado como o marco da origem daquilo que se convencionou chamar de "Genética moderna". O intervalo de tempo entre a publicação das proposições de Mendel e de sua aceitação pela comunidade científica atesta que as idéias do pesquisador austríaco eram por demais avançadas para seu tempo. A grande novidade introduzida por Mendel nas suas interpretações dos resultados dos cruzamentos referem-se ao emprego de um raciocínio matemático-probabilístico em Biologia, que não era de costume. A associação do raciocínio matemático com fenômenos biológicos acompanhou a Genética desde então.  Esses pesquisadores concluíram que os caracteres que eram herdados de uma geração para outra o faziam por intermédio de fatores particulados que ocorriam aos pares. Embora as leis da hereditariedade sejam hoje consagradas, especialmente a primeira lei de Mendel, e são ministradas em todos os programas de ensino de Biologia ou Ciências, as conclusões desses geneticistas não foram aceitas imediata e completamente. No começo do século XX os conceitos de "mistura de sangue" para a explicação de fenômenos hereditários estavam amplamente arraigados. Para entendermos como esses conceitos têm sua força, basta atentarmos para alguns termos que são empregados até hoje, tais como "puro-sangue", "sangue azul", etc. Havia, no começo do século XX outras maneiras de se interpretar o fenômeno da hereditariedade, inclusive com a proposição de outras leis. O pesquisador britânico, Francis Galton, a partir de estudo com pares pais-filhos, propôs a "lei da regressão para a mediocridade".  Vamos então aqui esquematizar a primeira lei de Mendel e a lei de Galton:

1a. lei de Mendel:


     Nessa figura está representada a interpretação dada por Mendel a partir dos resultados obtidos a partir de cruzamentos realizados entre "linhagens puras", ou seja, linhagens que apresentavam apenas ervilhas com a cor verde ou apenas com a cor amarela. Na primeira geração (F1), as plantas descendentes dos cruzamentos apresentavam a cor de apenas um dos progenitores, sendo essa denominada "dominante" e a outra de "recessiva". Quando as plantas F1 eram cruzadas entre si, reaparecia a característica recessiva, em 1/4 dos descendentes. Esse fenômeno repetiu-se para mais seis outras características analisadas por Mendel. A interpretação, apresentada no esquema acima era a de que haveria dois fatores para cada característica.
 

Lei da regressão para a mediocridade de Galton:
 
 



 


     No gráfico acima esá representada a relação entre pais e filhos de uma variável métrica (por exemplo, altura). A linha azul representa o esperado se os filhos tivessem exatamente o valor da média dos pais. Note que pais que apresentam valores maiores da característica têm descendência com um valor médio da característica menor que a média observada daquela medida entre os pais. Por outro lado, os pais que tem o valor menor da característica têm os filhos com valores maiores que aquele da mádia entre os pais. Por isso a lei foi chamada de "regressão para a média". Como curiosidade, o método estatístico de ajuste de linhas pelo método dos mínimos quadrados é até hoje chamado de "regressão linear" por um dos seguidores de Galton, Pearson. O índice r que mostra quão bem os pontos experimentais se ajustam a uma reta é o coeficiente de regressão linear de Pearson.

Galtonistas X Mendelistas

     Os resultados e suas interpretações aparentemente antagônicas originaram uma disputa de natureza científica que durou as primeiras décadas do século XX. Essa disputa teve importância na discussão a respeito do processo de evolução biológica, pois Charles Darwin, um dos criadores da teoria da evolução por seleção natural junto com Alfred Russell Wallace,  também inglês, acreditava que a evolução por seleção natural era um processo que ocorria sobre a variação genética de natureza contínua, sendo portanto um processo gradual. Hugo De Vries foi um dos proponentes da teoria alternativa de "evolução por saltos", através de mutações de grande efeito, onde o processo não seria gradual. Havia ainda outros fatores envolvidos na disputa. De Vries, Wilhelm Johannsen e Wiliam Bateson são conhecidos como os "mendelistas de primeira hora", envolvidos com a divulgação da herança particulada. Galton era inglês e primo de Charles Darwin, fundou a escola biométrica  com cientistas do porte de Karl Pearson, que desenvolveu métodos estatísticos usados até hoje, tornando a Inglaterra um reduto daqueles que estudavam herança de caracteres métricos. Os geneticistas mais ativos nos experimentos que dissecavam as leis de Mendel eram liderados principalmente pelo  americano Thomas Hunt Morgan (originariamente embriologista). Essa diferença em termos da localização dos centros de pesquisa adicionava um sabor de regionalismo na disputa. Além do aspecto de regionalismo, Francis Galton esteve ativamente envolvido na prática da eugenia (um termo por ele cunhado, literalmente "genes bons"), que propunha o melhoramento genético da espécie humana. A eugenia chegou a se tornar uma prática popular nas primeiras décadas do século, inclusive com a publicação especializada, "Journal of Eugenics", fundada por Galton. Os exageros das práticas eugênicas (por exemplo as práticas adotadas pelos nazistas na Alemanha e as esterilizações em massa nos Estados Unidos) ocasionaram o abandono desse tipo de prática, que é mal vista até os dias de hoje. Uma área atual dos procedimentos eugênicos é bastante ativa e severamente combatida principalmente com relação às iniciativas de empresas de seguro que buscam, através da análise de genes dos segurados, calcular o potencial de risco de doenças com componente hereditário com maior previsibilidade.
     Mas a disputa não era essencialmente regional ou política, envolvia um grande embate no campo científico. A seleção natural ou artificial em caracteres de natureza contínua foi posta à prova através de experimentos por diversas vezes. O grande geneticista dinamarquês, Wilhelm Johannsen, que cunhou os termos "gene", "genótipo" e "fenótipo" verificou experimentalmente a falta de resposta à seleção através de tentativas de seleção em plantas previamente endocruzadas sem ter se apercebido que estas não apresentam obviamente variabilidade genética. O termo "fenótipo" foi cunhado por Johannsen devido ao reconhecimento da importância do ambiente nas características que apresentam variação contínua.  Morgan chegou a afirmar em 1932 que "A implicação da teoria de seleção natural de que selecionando-se os indivíduos mais extremos da população, a próxima geração mover-se-á  na direção selecionada, é agora reconhecida como errada". Esse tipo de afirmação que contrariava  a observação talvez milenar da prática do melhoramento genético de plantas e animais ilustra bem o abismo conceitual que existia entre aquilo que atualmente se chama de genética quantitativa e a genética mendeliana.

A síntese

     Em 1866, no mesmo trabalho em que propôs suas leis, Mendel já havia percebido que, nos resultados do cruzamento entre duas espécies de Phaseolus, poderia haver a contribuição de dois fatores diferentes para a mesma característica, no caso a cor das pétalas e das sementes. O próprio Bateson chegou a reconhecer a existência de muitos genes para uma mesma característica como sendo uma das possíveis resoluções do conflito a respeito da natureza da variação contínua. Entretanto, a primeira demonstração experimental de que os caracteres mendelianos poderiam estar envolvidos na variação contínua foi feita pelo botânico sueco Nilsson-Ehle com cruzamentos envolvendo trigo, entre 1908 e 1911. Outros pesquisadores chegaram independentemente à mesma conclusão em 1910, através do estudo  de variação contínua em milho (Edward East, um químico americano) e através do estudo da cor da pele humana (Charles Davenport, um eugenista americano).  Em 1908, dois pesquisadores chegaram, independentemente, à conclusão de que não haveria necessidade de que uma população mantivesse as proporções 3:1 no caso de características mendelianas, como chegou a ser proposto na época. Godfrey Harold Hardy, o mais importante matemático inglês deste século publicou um artigo demonstrando que as freqüências dos genótipos não se alterariam ao longo das gerações pelo simples fato de que apresentavam herança mendeliana. Wilhelm Weinberg (1862-1937), um médico alemão preocupado com a herança do potencial de gerar filhos gêmeos em humanos, também chegou às mesmas conclusões. Os modelos desses dois pesquisadores resultaram naquilo que se conhece hoje como equilíbrio de Hardy-Weinberg. Em 1918, o geneticista inglês Ronald Alymer Fisher, que prestava assessoria estatística (tendo inventado muitos procedimentos fundamentais para essa área da matemática, tal como o teste exato de Fisher e a análise de variância) para uma estação experimental de agricultura, publica um trabalho que é considerado como a formalização da síntese entre o mendelismo e a biometria. Fisher, junto com o geneticista americano Sewall Wrigth e o inglês John Burdon Sanderson Haldane construíram os pilares da Genética de populações. Essa área da Ciência, nascida no século XX, além de fornecer subsídios sólidos para toda a genética do melhoramento animal ou vegetal, também forma a base da teoria sintética da evolução.

Os locos de caracteres quantitativos

     Embora seja um campo de pesquisa muito ativo na atualidade, a tentativa de identificar locos com efeito sobre caracteres quantitativos remonta quase ao princípio da Genética clássica. O que existe hoje é devido à enorme disponibilidade de marcadores moleculares, associado a um grande conhecimento do papel de locos individuais em muitos fenótipos. Os locos de caracteres quantitativos, que podem ser localizados graças à ligação genética com os marcadores têm a sigla QTL, do inglês Quantitative Trait Loci. Esta metodologia pode ser considerada como o coroamento da síntese entre a genética mendeliana e a genética quantitativa.

Ítem seguinte: Conceitos básicos em genética quantitativa.

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