As Leis de Mendel são um dos pilares fundamentais da Biologia e explicam o mecanismo da transmissão hereditária entre as gerações. Gregor Mendel, um monge austríaco, realizou estudos com ervilhas em um mosteiro e, a partir de seus experimentos, descobriu os princípios básicos da hereditariedade.

Suas leis foram reconhecidas como uma das maiores descobertas da Biologia e fizeram com que Mendel fosse considerado o "Pai da Genética". Até hoje, suas contribuições são utilizadas como base para a compreensão da genética moderna.

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Hereditariedade trata-se da transmissão genética de características dos genitores para os filhos. O professor e cientista Gregor Mendel foi o responsável por propor duas leis que regem a hereditariedade. Mendel, em seus estudos, testou a transmissão de caracteres nas ervilhas-de-cheiro (Pisum sativum) e elaborou as leis que levam seu nome: Primeira lei de Mendel (Lei da segregação dos fatores) e Segunda lei de Mendel (lei da segregação independente).

Fruto da ervilha Pisum sativum, utilizada por Mendel em seus estudos. (Fonte: Renee Comet (photographer) AV Number: AV-9400-4164, Public domain, via Wikimedia Commons)

Durante seu trabalho, Mendel propôs a existência de dois alelos (dominante ou recessivo) na formação de um gene e isso foi de extrema importância para explicar suas leis. Os alelos dominantes definem qual será o fenótipo (característica expressa no organismo, por exemplo, a cor). O alelo recessivo, no entanto, só é capaz de expressar um fenótipo quando apresentar-se na forma homozigoto (presença de dois alelos recessivos).

Em sua primeira lei, Mendel demonstrou que cada par de alelos se segregam na formação de gametas. Dessa maneira, metade dos gametas leva um alelo do par e a outra metade dos gametas leva o outro alelo do par. 

Na segunda lei, Mendel fala sobre a segregação independente. Nessa lei, os alelos dos genes responsáveis por duas ou mais características são distribuídos independentemente para a formação dos gametas. Nesse caso, ocorre uma recombinação ao acaso. 

Gregor Johann Mendel nasceu na antiga Áustria, atual República Tcheca, e pertencia a uma família de fazendeiros.

Aos 21 anos, entrou para um mosteiro da Ordem de Santo Agostinho, onde teve acesso aos estudos. Mendel estudou também no Instituto de Filosofia da Olmütz e na Universidade de Viena. Desde muito cedo, Mendel mostrava grande interesse nos estudos de plantas e meteorologia, fundando, inclusive a Associação Meteorológica Austríaca.

Após os anos de estudo, tornou-se professor de ciências naturais na Escola Superior de Brno, onde iniciou seus estudos experimentais sobre cruzamento de espécies, como feijões, chicória, plantas frutíferas, abelhas, camundongos e principalmente ervilhas.

Seus estudos renderam dois grandes trabalhos: "Ensaios com plantas híbridas" e "Hierácias obtidas pela fecundação artificial".

Além dos estudos acerca da hereditariedade, Mendel também possuía outra linha de pesquisa dedicada ao estudo das abelhas, principalmente o cruzamento de linhagens de abelhas para aumento da qualidade do mel.

Mendel morreu em 1884 devido a uma doença crônica renal.

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Mendel queria estudar os mecanismos que passavam as características de um organismo para sua prole. Esses mecanismos hereditários não eram compreendidos na época, principalmente pela falta de estudos acerca do DNA e do material genético, que só surgiram a partir do século XX.

Para o estudo que posteriormente rendeu a formulação das Leis Mendelianas, Mendel utilizou as ervilhas-de-cheiro (Pisum sativum) devido às diversas vantagens que essa planta apresentava em um estudo prático:

• Fácil cultivo;
• Ciclo de vida curto;
• Produção de muitas sementes, permitindo uma análise estatística mais confiável;
• Capacidade de autofecundação, fundamental para este estudo;
• Características de fácil observação.

O método experimental consistia em realizar cruzamento entre "linhagens puras" de ervilhas, atualmente chamadas de linhagens homozigóticas.

Para Mendel, uma linhagem era considerada pura quando, após seis gerações, os organismos ainda apresentavam as mesmas características. Essas plantas puras foram chamadas de geração parental (representada pela letra P).

Mendel promoveu a fecundação cruzada entre as linhagens puras (geração parental), retirando o pólen de uma planta pura e depositando-o no estigma de outra linhagem pura, mas de característica diferente dessa primeira.

Por exemplo, utilizou uma linhagem pura de ervilhas amarelas e cruzou com uma linhagem pura de ervilhas verdes.

Os descendentes diretos dessa primeira geração foram chamados de geração de filhos primária (representados por F1).

Por fim, Mendel promoveu a autofecundação da geração F1, gerando descendentes chamados de geração de filhos secundária (F2).

A partir de todos os descendentes (F1 e F2) e analisando as características específicas observadas na geração parental, Mendel conseguiu postular as duas Leis que ficaram conhecidas como as "Leis de Mendel".

Características observadas por Mendel:

• Cor da semente;
• Textura da semente;
• Cor da casca da semente;
• Forma da vagem;
• Cor da vagem;
• Posição das flores;
• Altura das flores.

Para os estudos que geraram as leis, Mendel observou principalmente a cor e textura das sementes.

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Ao cruzar a linhagem pura de ervilha com semente amarela com a linhagem pura de ervilha com semente verde, Mendel observou que a geração F1 era composta exclusivamente por ervilhas de sementes amarelas, embora fosse híbrida (oriunda da fecundação de duas linhagens diferentes), atualmente chamada de heterozigótica.

Após a autofecundação da geração F1, a geração F2 era composta por plantas de sementes amarelas e plantas de sementes verdes, na proporção de três sementes amarelas para cada semente verde, ou seja, 75% dos descendentes possuíam sementes amarelas e 25% dos descendentes, sementes verdes.

Dessa forma, Mendel considerou que havia um fator dominante agindo sobre as características observadas. Segundo Mendel, as características de um indivíduo são determinadas por dois fatores que são separados na formação dos gametas e unidos na fecundação.

Esses fatores estabelecem uma relação de dominância, na qual um é expresso nas características observadas.

Essa primeira Lei de Mendel ficou conhecida como a Lei da Segregação dos Fatores, Teoria Cromossômica da Herança ou apenas Monoibridismo e dizia que:

"Cada caráter é determinado por um par de fatores separados na formação dos gametas, indo um fator do par para cada gameta, que é, portanto, puro".

Portanto, a primeira Lei de Mendel diz que as características de um indivíduo são determinadas por um par de fatores (genes) que são separados na formação dos gametas e que, após a fecundação, cada fator de um indivíduo se une ao fator de outro indivíduo, estabelecendo uma relação de dominância, na qual uma das características é expressada.

Mendel chamou o fator da característica expressada de Fator Dominante, em que a presença de um fator já expressa a característica, e o fator da característica não expressada de Fator Recessivo, já que a característica só é expressa se o par de fatores for recessivo.

Figura: Diagrama mostrando a Geração F2, com base nos gametas da Geração F1.

Apesar de conseguir analisar os caracteres hereditários que expressam uma característica, Mendel queria estudar a relação entre duas ou mais características nos mecanismos de herança. Para isso, ele analisou as características: cor e textura das sementes.

Ao realizar o mesmo procedimento experimental da Primeira Lei, Mendel cruzou linhagens puras de ervilhas com sementes amarelas e lisas (características dominantes) com linhagens puras de ervilhas de sementes verdes e rugosas (características recessivas).

Como esperado, a geração F1 era composta de ervilhas com sementes amarelas e lisas. Ao promover a autofecundação da geração F1, Mendel observou linhagens híbridas de características diferentes. Em uma geração F2 de 16 indivíduos:

• 9 possuíam sementes amarelas e lisas;
• 3 possuíam sementes verdes e lisas;
• 3 possuíam sementes amarelas e rugosas;
• 1 possuía semente verde e rugosa.

Dessa forma, Mendel considerou que as características eram passadas de forma independente, ou seja, os fatores de características diferentes eram segregados independentemente, gerando indivíduos de características não relacionadas (uma semente amarela não necessariamente será lisa, e uma semente verde não necessariamente será rugosa).

Essa segunda Lei de Mendel foi chamada de Lei da Segregação Independente, Separação Independente dos Fatores ou apenas de Diibridismo e diz:

"Características diferentes são herdadas independentemente das diferenças em outras características observadas".

Atualmente, com os avanços genéticos, já é possível saber que esses fatores são os genes e que esse par de fatores são os genes alelos encontrados em cromossomos homólogos.

Figura: Diagrama de Punnett, que esquematiza toda a Geração F2 com base nos gametas da Geração F1.

No caso da figura acima, o gene V é responsável pela cor amarela e é dominante em relação ao gene v, que expressa a cor verde. A mesma coisa ocorre com a textura das sementes. O gene R expressa a textura lisa e é dominante em relação ao gene r, que expressa a textura rugosa.

Importância das Leis de Mendel

As Leis de Mendel foram publicadas em 1865, em um período difícil no cenário da ciência. Pouco se sabia sobre DNA e material genético, meiose, e os mecanismos hereditários não eram nem um pouco compreendidos na época. Apesar disso, seus resultados continham dados concretos e esclarecedores sobre a hereditariedade.

Após 35 anos, o trabalho de Mendel foi “redescoberto” por outros cientistas que reproduziram suas técnicas e observações e utilizaram seu trabalho como base em outras pesquisas sobre hereditariedade. Assim, suas Leis mostraram-se universais e ele foi considerado o “Pai da Genética”. 

Seu trabalho foi extremamente importante pois forneceu informações valiosas sobre hereditariedade que serviram como base para diversos estudos e são utilizadas até hoje. 

As Leis de Mendel, formuladas por Gregor Mendel, descrevem como os traços são herdados dos pais para os filhos. Incluem a Lei da Segregação, indicando que cada traço é determinado por pares de genes que se separam na reprodução, e a Lei da Segregação Independente, que afirma que genes para diferentes traços se separam independentemente. Exemplo: na ervilha, a cor da flor é herdada independentemente da forma da semente.

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