Gregor mendel

Gregor Johann Mendel OSA (em tcheco: Řehoř Jan Mendel; 20 de julho de 1822 - 6 de janeiro de 1884) foi um biólogo, meteorologista, matemático, Frade agostiniano e abade de St. Thomas' Abadia em Brünn (Brno), Margravia da Morávia. Mendel nasceu em uma família de língua alemã na parte da Silésia do Império Austríaco (atual República Tcheca) e ganhou reconhecimento póstumo como o fundador da ciência moderna da genética. Embora os agricultores soubessem há milênios que o cruzamento de animais e plantas poderia favorecer certas características desejáveis, os experimentos de ervilha de Mendel conduzidos entre 1856 e 1863 estabeleceram muitas das regras da hereditariedade, agora conhecidas como as leis da herança mendeliana.

Mendel trabalhou com sete características das plantas de ervilha: altura da planta, forma e cor da vagem, forma e cor da semente e posição e cor da flor. Tomando como exemplo a cor da semente, Mendel mostrou que, quando uma ervilha amarela pura e uma ervilha verde pura eram cruzadas, seus descendentes sempre produziam sementes amarelas. Porém, na geração seguinte, as ervilhas verdes reapareceram na proporção de 1 verde para 3 amarelas. Para explicar esse fenômeno, Mendel cunhou os termos "recessivo" e "dominante" em referência a certas características. No exemplo anterior, o traço verde, que parece ter desaparecido na primeira geração filial, é recessivo e o amarelo é dominante. Ele publicou seu trabalho em 1866, demonstrando as ações de "fatores" invisíveis - agora chamados de genes - na determinação previsível das características de um organismo.

O profundo significado do trabalho de Mendel não foi reconhecido até a virada do século 20 (mais de três décadas depois) com a redescoberta de suas leis. Erich von Tschermak, Hugo de Vries e Carl Correns verificaram independentemente várias das descobertas experimentais de Mendel em 1900, inaugurando a era moderna da genética.

Infância e educação

Mendel nasceu em uma família de língua alemã em Heinzendorf bei Odrau (atual Hynčice, República Tcheca), na fronteira Morávia-Silésia, Império Austríaco. Ele era filho de Anton e Rosine (Schwirtlich) Mendel e tinha uma irmã mais velha, Veronika, e uma mais nova, Theresia. Eles viveram e trabalharam em uma fazenda que pertenceu à família Mendel por pelo menos 130 anos (a casa onde Mendel nasceu é agora um museu dedicado a Mendel). Durante sua infância, Mendel trabalhou como jardineiro e estudou apicultura. Quando jovem, ele frequentou o ginásio em Troppau (atual Opava, República Tcheca). Ele teve que tirar quatro meses de folga durante os estudos no ginásio devido a uma doença. De 1840 a 1843, estudou filosofia e física prática e teórica no Instituto Filosófico da Universidade de Olmütz (atual Olomouc, República Tcheca), tirando mais um ano de folga por motivo de doença. Ele também lutou financeiramente para pagar seus estudos, e Theresia deu a ele seu dote. Mais tarde, ele ajudou a sustentar seus três filhos, dois dos quais se tornaram médicos.

Ele se tornou um monge em parte porque isso lhe permitiu obter uma educação sem ter que pagar por ela. Como filho de um fazendeiro em dificuldades, a vida monástica, em suas palavras, poupou-o da "ansiedade perpétua sobre um meio de subsistência." Nascido Johann Mendel, ele recebeu o nome de Gregor (Řehoř em tcheco) quando ingressou na Ordem de Santo Agostinho.

Carreira acadêmica

Mendel (seado em segundo lugar da direita) com outro corpo docente no Brno Realschule em 1864

Quando Mendel entrou na Faculdade de Filosofia, o Departamento de História Natural e Agricultura era chefiado por Johann Karl Nestler, que conduziu uma extensa pesquisa sobre características hereditárias de plantas e animais, especialmente ovelhas. Por recomendação de seu professor de física Friedrich Franz, Mendel entrou na abadia agostiniana de St Thomas em Brünn (atual Brno, República Tcheca) e começou seu treinamento como padre. Mendel trabalhou como professor substituto do ensino médio. Em 1850, ele foi reprovado na parte oral, a última das três partes, de seus exames para se tornar um professor certificado do ensino médio. Em 1851, ele foi enviado para a Universidade de Viena para estudar sob o patrocínio do abade Cyril František Napp [cz] para que ele pudesse obter mais educação formal. Em Viena, seu professor de física era Christian Doppler. Mendel voltou para sua abadia em 1853 como professor, principalmente de física. Em 1854 conheceu Aleksander Zawadzki, que incentivou sua pesquisa em Brno. Em 1856, prestou o exame para se tornar professor certificado e foi reprovado novamente na parte oral. Em 1867, ele substituiu Napp como abade do mosteiro.

Depois de ter sido elevado a abade em 1868, seu trabalho científico terminou em grande parte, pois Mendel ficou sobrecarregado com responsabilidades administrativas, especialmente uma disputa com o governo civil sobre sua tentativa de impor impostos especiais sobre instituições religiosas. Mendel morreu em 6 de janeiro de 1884, aos 61 anos, em Brünn, Morávia, Áustria-Hungria (atual República Tcheca), de nefrite crônica. O compositor tcheco Leoš Janáček tocou órgão em seu funeral. Após sua morte, o abade que o sucedeu queimou todos os papéis da coleção de Mendel, para marcar o fim das disputas sobre impostos. A exumação do cadáver de Mendel em 2021 forneceu alguns detalhes fisionômicos como a altura do corpo (168 cm (66 in)). Seu genoma foi analisado, revelando que Mendel também sofria de problemas cardíacos.

Contribuições

Experiências de hibridização de plantas

fenótipos dominantes e recessivos. (1) Geração parental. (2) geração F1. (3) geração F2.

Mendel, conhecido como o "pai da genética moderna", escolheu estudar a variação nas plantas no jardim experimental de 2 hectares (4,9 acres) de seu mosteiro. Mendel foi auxiliado em seu projeto experimental por Aleksander Zawadzki enquanto seu abade superior Napp escreveu para desencorajá-lo, dizendo que o bispo riu quando informado sobre as genealogias detalhadas das ervilhas.

Após experimentos iniciais com plantas de ervilha, Mendel decidiu estudar sete características que pareciam ser herdadas independentemente de outras características: forma da semente, cor da flor, tonalidade da casca da semente, forma da vagem, cor da vagem verde, localização da flor e altura da planta. Ele primeiro se concentrou na forma da semente, que era angular ou redonda. Entre 1856 e 1863, Mendel cultivou e testou cerca de 28.000 plantas, a maioria das quais eram ervilhas (Pisum sativum). Este estudo mostrou que, quando diferentes variedades puras foram cruzadas entre si (por exemplo, plantas altas fertilizadas por plantas baixas), na segunda geração, uma em cada quatro plantas de ervilha tinha características recessivas de raça pura, duas em quatro eram híbridas e um em cada quatro era de raça pura dominante. Seus experimentos o levaram a fazer duas generalizações, a Lei da Segregação e a Lei da Distribuição Independente, que mais tarde ficaram conhecidas como Leis da Herança de Mendel.

Recepção inicial da obra de Mendel

Mendel apresentou seu artigo, Versuche über Pflanzenhybriden ("Experimentos em hibridização de plantas"), em duas reuniões da Sociedade de História Natural de Brno, na Morávia, em 8 de fevereiro e 8 de março de 1865. Gerou alguns relatos favoráveis nos jornais locais, mas foi ignorado pela comunidade científica. Quando o artigo de Mendel foi publicado em 1866 em Verhandlungen des naturforschenden Vereines in Brünn, foi visto como essencialmente sobre hibridização em vez de herança, teve pouco impacto e foi citado apenas cerca de três vezes nos trinta e cinco anos seguintes. Seu artigo foi criticado na época, mas agora é considerado um trabalho seminal. Notavelmente, Charles Darwin não estava ciente do artigo de Mendel, e prevê-se que, se ele estivesse ciente disso, a genética, como existe agora, poderia ter se consolidado muito antes. A biografia científica de Mendel fornece, assim, um exemplo do fracasso de inovadores obscuros e altamente originais em receber a atenção que merecem.

Redescoberta do trabalho de Mendel

Cerca de quarenta cientistas ouviram as duas palestras inovadoras de Mendel, mas parece que eles não conseguiram entender seu trabalho. Mais tarde, ele também manteve uma correspondência com Carl Nägeli, um dos principais biólogos da época, mas Nägeli também falhou em apreciar as descobertas de Mendel. Às vezes, Mendel deve ter tido dúvidas sobre seu trabalho, mas nem sempre: "Minha hora chegará" ele teria dito a um amigo, Gustav von Niessl.

Durante a vida de Mendel, a maioria dos biólogos sustentava a ideia de que todas as características eram passadas para a próxima geração por meio da herança por mistura, na qual é calculada a média das características de cada pai. Instâncias desse fenômeno são agora explicadas pela ação de múltiplos genes com efeitos quantitativos. Charles Darwin tentou, sem sucesso, explicar a herança por meio de uma teoria da pangênese. Não foi até o início do século 20 que a importância das ideias de Mendel foi percebida.

Em 1900, a pesquisa destinada a encontrar uma teoria bem-sucedida de herança descontínua em vez de herança combinada levou à duplicação independente de seu trabalho por Hugo de Vries e Carl Correns, e à redescoberta dos escritos e leis de Mendel. Ambos reconheceram a prioridade de Mendel, e é provável que de Vries não tenha entendido os resultados que encontrou até depois de ler Mendel. Embora Erich von Tschermak também tenha sido originalmente creditado com a redescoberta, isso não é mais aceito porque ele não entendeu as leis de Mendel. Embora de Vries mais tarde tenha perdido o interesse pelo mendelismo, outros biólogos começaram a estabelecer a genética moderna como uma ciência. Todos esses três pesquisadores, cada um de um país diferente, publicaram sua redescoberta do trabalho de Mendel em um período de dois meses na primavera de 1900.

Os resultados de Mendel foram rapidamente replicados e a ligação genética funcionou rapidamente. Os biólogos aderiram à teoria; embora ainda não fosse aplicável a muitos fenômenos, procurava dar uma compreensão genotípica da hereditariedade que eles sentiam que faltava em estudos anteriores de hereditariedade, que se concentravam em abordagens fenotípicas. A mais proeminente dessas abordagens anteriores foi a escola biométrica de Karl Pearson e W. F. R. Weldon, que se baseava fortemente em estudos estatísticos de variação fenotípica. A oposição mais forte a esta escola veio de William Bateson, que talvez tenha feito mais nos primeiros dias de divulgação dos benefícios da teoria de Mendel (a palavra "genética" e muito da disciplina).;s outra terminologia, originada com Bateson). Este debate entre os biometristas e os mendelianos foi extremamente vigoroso nas duas primeiras décadas do século XX, com os biometristas reivindicando rigor estatístico e matemático, enquanto os mendelianos reivindicavam uma melhor compreensão da biologia. A genética moderna mostra que a hereditariedade mendeliana é de fato um processo inerentemente biológico, embora nem todos os genes dos experimentos de Mendel sejam ainda compreendidos.

No final, as duas abordagens foram combinadas, especialmente pelo trabalho conduzido por R. A. Fisher já em 1918. A combinação, nas décadas de 1930 e 1940, da genética mendeliana com a teoria da seleção natural de Darwin resultou na síntese moderna da biologia evolutiva.

Outras experiências

Mendel começou seus estudos sobre hereditariedade usando camundongos. Ele estava na abadia de St. Thomas, mas seu bispo não gostava que um de seus frades estudasse o sexo animal, então Mendel mudou para as plantas. Mendel também criou abelhas em uma casa de abelhas que foi construída para ele, usando colméias que ele projetou. Ele também estudou astronomia e meteorologia, fundando a 'Sociedade Meteorológica Austríaca' em 1865. A maioria de seus trabalhos publicados estavam relacionados à meteorologia.

Mendel também experimentou com falcão (Hieracium) e abelhas. Ele publicou um relatório sobre seu trabalho com o gavião, um grupo de plantas de grande interesse para os cientistas da época por sua diversidade. No entanto, os resultados do estudo de herança de Mendel em falcões foram diferentes de seus resultados para ervilhas; a primeira geração foi muito variável e muitos de seus descendentes eram idênticos ao pai materno. Em sua correspondência com Carl Nägeli, ele discutiu seus resultados, mas não conseguiu explicá-los. Não foi apreciado até o final do século XIX que muitas espécies de gaviões eram apomíticas, produzindo a maioria de suas sementes por meio de um processo assexuado.

Nenhum de seus resultados sobre abelhas sobreviveu, exceto por uma menção passageira nos relatórios da Sociedade de Apicultura da Morávia. Tudo o que se sabe definitivamente é que ele usou abelhas cípricas e carniolanas, que eram particularmente agressivas para o aborrecimento de outros monges e visitantes do mosteiro, de modo que ele foi solicitado a se livrar delas. Mendel, por outro lado, gostava de suas abelhas e se referia a elas como "meus queridos bichinhos".

Ele também descreveu novas espécies de plantas, e estas são denotadas com a abreviação do autor botânico "Mendel".

Paradoxo mendeliano

Em 1936, Ronald Fisher, um proeminente estatístico e geneticista populacional, reconstruiu os experimentos de Mendel, analisou os resultados da geração F2 (segunda filial) e encontrou a proporção de fenótipos dominantes para recessivos (por exemplo, ervilhas amarelas versus verdes; ervilhas redondas versus enrugadas) para ser implausível e consistentemente muito próximo da proporção esperada de 3 para 1. Fisher afirmou que "os dados da maioria, se não todos, dos experimentos foram falsificados para concordar de perto com Mendel" #39;s expectativas". As supostas observações de Mendel, de acordo com Fisher, foram "abomináveis", "chocantes" e "cozidas".

Outros estudiosos concordam com Fisher que as várias observações de Mendel chegam desconfortavelmente perto das expectativas de Mendel. A. W. F. Edwards, por exemplo, observa: “Pode-se aplaudir o jogador sortudo; mas quando ele tiver sorte novamente amanhã, e no dia seguinte, e no dia seguinte, a pessoa tem o direito de ficar um pouco desconfiada. Três outras linhas de evidência também dão suporte à afirmação de que os resultados de Mendel são realmente bons demais para ser verdade.

A análise de Fisher deu origem ao paradoxo mendeliano: os dados relatados por Mendel são, estatisticamente falando, bons demais para ser verdade, mas "tudo o que sabemos sobre Mendel sugere que era improvável que ele se envolvesse em fraude deliberada ou em ajustes inconscientes de suas observações. Vários escritores tentaram resolver esse paradoxo.

Uma tentativa de explicação invoca viés de confirmação. Fisher acusou os experimentos de Mendel como "fortemente tendenciosos na direção da concordância com a expectativa [...] para dar à teoria o benefício da dúvida". Em seu artigo de 2004, J.W. Porteous concluiu que as observações de Mendel eram de fato implausíveis. No entanto, a reprodução dos experimentos demonstrou que não há nenhum viés real em relação aos dados de Mendel.

Outra tentativa de resolver o paradoxo mendeliano observa que às vezes pode surgir um conflito entre o imperativo moral de uma recontagem imparcial das observações factuais de alguém e o imperativo ainda mais importante do avanço do conhecimento científico. Mendel pode ter se sentido compelido a "simplificar seus dados para atender a objeções editoriais reais ou temidas". Tal ação poderia ser justificada por motivos morais (e, portanto, fornecer uma solução para o paradoxo mendeliano), uma vez que a alternativa - recusar-se a obedecer - poderia ter retardado o crescimento do conhecimento científico. Da mesma forma, como tantos outros inovadores obscuros da ciência, Mendel, um inovador pouco conhecido de origem da classe trabalhadora, teve que "romper os paradigmas cognitivos e preconceitos sociais" de sua audiência. Se tal avanço "pudesse ser melhor alcançado omitindo deliberadamente algumas observações de seu relatório e ajustando outras para torná-las mais palatáveis para seu público, tais ações poderiam ser justificadas por motivos morais".

Daniel L. Hartl e Daniel J. Fairbanks rejeitam completamente o argumento estatístico de Fisher, sugerindo que Fisher interpretou incorretamente os experimentos de Mendel. Eles acham provável que Mendel tenha obtido mais de 10 progênies e que os resultados correspondam à expectativa. Eles concluem: "a alegação de Fisher de falsificação deliberada pode finalmente ser descartada, porque em uma análise mais detalhada ela provou não ser apoiada por evidências convincentes". Em 2008, Hartl e Fairbanks (com Allan Franklin e AWF Edwards) escreveram um livro abrangente no qual concluíram que não havia razões para afirmar que Mendel fabricou seus resultados, nem que Fisher deliberadamente tentou diminuir o legado de Mendel. A reavaliação da análise estatística de Fisher, segundo esses autores, também refuta a noção de viés de confirmação nos resultados de Mendel.

Comemoração

O Monte Mendel na Cordilheira Paparoa da Nova Zelândia recebeu seu nome em 1970 pelo Departamento de Pesquisa Científica e Industrial. Em comemoração ao seu 200º aniversário, o corpo de Mendel foi exumado e seu DNA sequenciado.