O documento descreve a evolução da compreensão da genética, desde as descobertas de Mendel até a elucidação da estrutura de dupla hélice do DNA por Watson e Crick em 1953. Sutton foi o primeiro a ligar os cromossomos às leis de Mendel em 1902. Morgan e seus colaboradores mostraram em 1911 que os genes estão nos cromossomos. Beadle e Tatum formularam a hipótese "um gene, uma enzima" em 1941. Em 1953, Watson e Crick determinaram que o DNA tem uma estrutura de dupla hélice
Seminário Apresentado por alunos da Universidade Católica de Brasilia (www.ucb.br) na disciplina Genética Forense ministrada pelo Prof. Rinaldo W Pereira (http://rinaldopereira.com)
Seminário Apresentado por alunos da Universidade Católica de Brasilia (www.ucb.br) na disciplina Genética Forense ministrada pelo Prof. Rinaldo W Pereira (http://rinaldopereira.com)
Quando Watson e Crick começaram seus estudos sobre a estrutura do DNA, ambos já haviam lido o clássico livro de Schrodinger entitulado "What's life" ou "O que é a vida". Nesta obra, o físico teórico austíaco Erwin Schrodinger (1887-1961) tentava explicar, utilizando apenas conceitos oriundos da física e da química, como poderia ser transmitida e codificada a hereditariedade nos organismos vivos. A idéia do vitalismo, segundo a qual os organismos biológicos eram compostos de um tipo de força mágica, o élan vital, já vinha há muito perdendo força e o livro de Schrodinger, publicado em 1944, consistia justamente numa tentativa de explicar a hereditariedade sem apelar para nenhum resquício desta magia animadora das forças vivas que era utilizada como modelo explicativo para a vida desde a Grécia antiga.
Em sua obra, Schrodinger argumentava que o gene deveria ser compreendido como uma molécula; uma molécula tal que fosse tão grande e estável como um cristal. Ela, entretanto, não poderia ser exatamente tão bem organizada e rígida como um cristal por um motivo muito simples: ela precisava guardar informação; a informação biológica para a função celular e para a hereditariedade. Um cristal, bem se sabe, consiste num conjunto de moléculas altamente ordenadas e que, por sua ordem tão precisa e repetitiva, não é capaz de guardar formas complexas de informação. Um cristal de sal, por exemplo, não tem nenhuma informação e consiste simplesmente numa organização precisamente montada de átomos de sódio e cloro. É como se o cristal clássico consistisse numa única frase química repetida milhões de vezes, como o Na-Cl. Para formar um livro químico-informacional da vida, precisaríamos ter várias frases contendo diferentes sentidos, fórmulas semânticas complexas a encerrar toda a informação necessária para a vida acontecer e ser passada adiante. O material genético de uma célula precisa ser capaz de "organizar" e manter a vida, além de passar para as próximas gerações a informação sobre a vida que ela coordenou por algum tempo. Desde muito já se sabe que os filhos se parecem com os pais e que de alguma forma essa informação é passada ao longo das gerações quando do processo evolutivo. Só não se sabia como isso acontecia e até antes dos estudos de Mendel, que revelou o gene enquanto partículo, acreditava-se no modelo de herança por mistura, onde características da prole eram simplesmente explicadas através de misturas das características dos pais. Mendel mostrou que existiam características recessivas e dominantes e que, de alguma forma, a herança funcionava em grande medida como partículas hereditárias (genes) e não como misturas completas de características, tendo refutado assim o pensamento da "herança por mistura". Mas ninguém conseguia explicar até o momento como essa característica herdável, genética, era transmitida ao longo das gerações.
Leia mais em http://tragodefilosofia.blogspot.com/2010/07/historia-da-descoberta-da-estrutura-do.html
1. Genética - Os seguidores
de Mendel
Dos cromossomos ao DNA
2. Como começou
Walter Sutton, um estudante de graduação no
laboratório da Universidade de Columbia, nos
EUA, foi o primeiro a declarar, em 1902, que
os cromossomos obedecem às leis de
Mendel.
Ele se especializou no estudo de
cromossomos de gafanhotos, dando início
àspesquisas citológicas que contribuiriam
para a elaboração da teoria cromossômica da
hereditariedade.
3. Em seu trabalho, Sutton concluiu que, durante
o processo de meiose, no qual são
produzidos óvulos e espermatozóides, cada
gameta recebe apenas um cromossomo de
cada tipo.
Nas outras partes do corpo, as células
possuem dois cromossomos de cada tipo,
herdados de cada genitor.
O padrão de segregação dos cromossomos
durante a meiose corresponde aos padrões de
segregação propostos por Mendel.
4. Naquele mesmo ano, um citologista alemão,
T. Boveri, reconheceu que os cromossomos
individuais são diferentes uns dos outros,
mas não fez nenhuma conexão com os
princípios mendelianos.
No entanto, o supervisor de Sutton, E. B.
Wilson, ofereceu co-autoria a Boveri pela
proposição da teoria cromossômica da
hereditariedade.
5. Um ano mais tarde, Sutton publicou
um trabalho intitulado "Os
cromossomos na hereditariedade",
no qual desenvolve com maiores
detalhes sua hipótese.
De acordo com alguns
pesquisadores, com este trabalho
de Sutton se inicia o estudo
da citogenética.
6. Citogenética
Apesar do nascimento de uma disciplina - a
Citogenética - que une os estudos da célula
(citologia), dos genes e de sua transmissão
às gerações seguintes (genética) ter
ocorrido no ano de 1903, a palavra gene só
foi criada em 1909, pelo botânico
dinamarquês Wilhelm Johannsen, quando
ele descreveu os fatores da hereditariedade
nas experiências de Mendel.
7. Histórico
No que se refere ao termo genética,
ele foi usado quatro anos antes pelo
geneticista William Bateson em uma
carta, mas só passou a ser utilizado
pelos cientistas após a criação do
termo gene por Johannsen.
O termo gene, vem da palavra
grega genos, que significa
nascimento.
8. Morgan Beadle e Tatum
Depois dos gafanhotos, as moscas se tornaram
um organismo modelo nos estudos da
hereditariedade.
Estudando as moscas Drosophila melanogaster, o
pesquisador Thomas Hunt Morgan e seus
colaboradores da Universidade de Columbia
mostraram, no ano de 1911, que os genes estão
localizados nos cromossomos e são as unidades
da hereditariedade.
Eles confirmaram a teoria cromossômica da
hereditariedade e, por isso, Thomas Hunt Morgan
recebeu, em 1933, o Prêmio Nobel de Fisiologia
ou Medicina.
9. No ano de 1941, os cientistas George
Beadle e Edward Tatum mostraram, por
meio de experimentos com o fungo
vermelho do pão, Neurospora crassa,
que os genes agem regulando eventos
químicos distintos.
Eles concluíram que a função de um
gene é dar instruções para a formação
de uma enzima particular, que regula
um evento químico.
10. Beadle e Tatum propuseram que, em
geral, um gene codifica para a produção
de uma enzima.
A hipótese de Beadle e Tatum ficou
conhecida como "um gene, uma
enzima".
Posteriormente, o nome da hipótese foi
modificado para "um gene, um
polipeptídeo", já que algumas proteínas
são compostas por diferentes cadeias
de polipeptídeos, codificados por genes
separados.
11. O DNA revelado pelos raios X
Os cientistas interessados em ampliar os
estudos de genética iniciaram suas pesquisas
pelo nível celular, com os cromossomos, e,
pouco a pouco, foram se aprofundando, até
chegar ao nível molecular.
O DNA havia sido descoberto, no ano de
1868, pelo biólogo suíço Friedrich Miescher,
mas permaneceu sem muita importância por
cerca de 70 anos.
12. Em 1943, o cientista britânico
William Astbury extraiu o DNA de
células, mergulhou uma agulha na
solução viscosa de DNA e puxou um
filamento contendo muitas
moléculas alinhadas, quase que em
paralelo, umas com as outras.
Ele obteve, então, um padrão de
difração de raios X para visualizar a
molécula de DNA.
13. Os padrões de difração de raios X de
moléculas cristalizadas podem
revelar suas estruturas com precisão
atômica. Esta técnica revelou o DNA
como uma estrutura regular e
periódica.
Astbury sugeriu que as bases de
nucleotídeo do DNA estavam
empilhadas umas sobre as outras
como "uma pilha de moedas".
14. Em 1952, Alfred Hershey e Martha Chase mostraram, com o auxílio de
marcadores radioativos, que, quando um vírus infecta uma célula
hospedeira (a bactéria Escherichia coli), para nela se reproduzir, é o seu
DNA que invade a bactéria e não a sua capa protéica.
Este experimento corroborou a hipótese feita pelos cientistas Avery,
McLeod e McCarty no ano de 1944, de que o DNA é a molécula
responsável pela hereditariedade.
O experimento de Alfred Hershey e Martha Chase ofereceu suporte para
a idéia de que os genes são feitos de DNA.
15. Muito já se sabia sobre o DNA no ano
de 1953:
Que o DNA é composto de nucleotídeos formados por
três partes: um grupo fosfato, um açúcar com cinco
átomos de carbono (pentose) e bases nitrogenadas
(adenina, citosina, guanina e timina);
Que no DNA de qualquer tipo de célula a quantidade de
adenina é, aproximadamente, a mesma de timina,
enquanto que a quantidade de citosina é
aproximadamente a mesma de guanina.
Isto foi demonstrado por Erwin Chargaff, em 1949;
e que o DNA possui grande simetria e consistência em
sua estrutura.
17. DNA
Dois pesquisadores do laboratório
Cavendish, na Inglaterra, se dedicaram a
obter mais informações sobre a estrutura
química do DNA.
O físico Francis Crick e o zoólogo James
Watson se apressaram em desvendar a
estrutura do DNA antes de qualquer pessoa.
Eles competiam com o químico Linus
Pauling.
18. Enquanto Watson e Crick trabalhavam em seu modelo, Pauling publicou
um trabalho sugerindo uma estrutura de tripla hélice para o DNA.
O modelo de Pauling foi criticado por conter imperfeições químicas. Ao
ler o trabalho de Pauling, Watson convenceu seus colegas de que tinha
a interpretação correta.
Um dos colegas, Maurice Wilkins, mostrou a Watson as imagens mais
recentes de difração de raios X do DNA.
Ao ver as imagens, Watson teve certeza de que sua idéia estava correta
e começou a construir, junto com Crick, o novo modelo da estrutura do
DNA.
19. O modelo de Watson e Crick revelou as seguintes propriedades:
O DNA é uma dupla hélice, com o açúcar e o fosfato dos
nucleotídeos formando os dois filamentos da hélice - e as
bases nitrogenadas apontando para o interior da hélice e
empilhando-se umas sobre as outras;
As bases nitrogenadas usam pontes de hidrogênio para
parearem especificamente, com uma adenina sempre se
opondo a uma timina, e uma citosina sempre se opondo
a uma guanina;
Os dois filamentos da dupla hélice correm em direções
opostas.
20. Em 1962, Watson, Crick e Wilkins receberam o prêmio Nobel de
Fisiologia ou Medicina pela descoberta da estrutura molecular do
DNA.