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I geni letali e subletali

Si definiscono geni letali quelli che provocano la morte della progenie soprattutto nei primi stadi di vita, mentre i geni subvitali sono quelli che determinano la comparsa di anomalie compatibili con la vita, almeno in una prima fase, sebbene possono essere causa di morte per alcuni individui, soprattutto in relazione alle condizioni ambientali (es. l’assenza di piumaggio nei pulcini, la cataratta congenita dei bovini).

I geni letali e subletali compaiono per effetto di una mutazione che modifica la struttura di un gene al punto che questo perde le sue normali capacità di sintesi o ne acquista delle nuove. In entrambi i casi l’equilibrio fra le azioni dei geni che cooperano nello sviluppo, risulta compromesso in misura più o meno grave.
I processi morfogenetici vengono turbati tanto da aversi la morte in uno stadio più o meno precoce o la nascita di individui portatori di anomalie anatomiche o vere mostruosità, che in genere muoiono entro breve tempo.

La scoperta dei geni ad azione letale fu fatta da Cuènot che nel 1905 era riuscito ad isolare un ceppo di topolini con un mantello atipico di colore giallo.
Egli notò che accoppiando tra loro i topi gialli non si otteneva una F1 tutta dello stesso colore, ma topi gialli e topi grigi o neri nel rapporto 2:1.
Il reincrocio tra topi gialli e non gialli dava una rapporto fenotipico di 1:1.
Dopo ulteriori studi si scoprì che i topi gialli erano eterozigoti per un gene Ay responsabile del colore giallo, e che gli omozigoti AyAy morivano nei primi stadi di gestazione

I geni letali e subletali

Immagine 1: Esperimento di Cuenot.

I geni letali e subletali

Le caratteristiche principali dei geni letali sono:

1. recessività: dato che una mutazione completamente dominante si eliminerebbe subito; esistono però casi di geni letali (detti impropriamente dominanti) che manifestano la loro presenza anche allo stato eterozigote (bovini di razza Dexter);
2. coinvolgono soprattutto i cromosomi autosomici: poiché questi sono più numerosi dei sessuali;
3. compaiono prevalentemente negli accoppiamenti tra consanguinei.

Geni letali dominanti autosomici

Immagine 5: Rapporti fenotipici attesi da un accoppiamento tra due bovini Dexter.

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Diffusione ed identificazione

Un soggetto eterozigote per un gene letale lo trasmetterà a metà della sua discendenza però ci si accorgerà della trasmissione del gene letale solo dopo molte generazioni, a meno che un numero elevato di femmine non sia portatrice dello stesso gene.
Ad es. solo dopo 30 anni lo stallone di razza Percheron, Superb, importato in Giappone nel 1880, fu identificato come portatore di un gene letale per l’atresia del colon (i puledri affetti presentano una strozzatura al colon e muoiono entro 4 giorni dalla nascita).

La pratica dell’Inseminazione Strumentale ha aumentato il rischio di diffusione di un gene letale.
Non è difficile identificare come difetti ereditari quelle anomalie morfologiche e/o funzionali che si manifestano ricorrentemente alla nascita.
Tuttavia, non tutti i difetti congeniti sono di origine genetica!
La presenza di geni letali che agiscono in fase prenatale può essere evidenziata dalla mancanza di una classe prevista tra i nati (es. topi gialli omozigoti), da un rapporto-sessi anomalo e da una mortalità prenatale troppo alta.
In animali multipari i caratteri recessivi semplici di tipo letale alla nascita o in epoche successive, dovrebbero comparire nel 25% circa della progenie se entrambi i genitori sono eterozigoti per il gene responsabile.
Nel caso di animali unipari il rapporto 3:1 non sempre si verifica, si può avere un rapporto di 7:1 (se un riproduttore portatore è accoppiato con le figlie di un altro portatore o con le proprie).

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Eliminazione

I geni letali non si eliminano da soli, anzi spesso si accumulano all’interno di una razza fino al punto da richiedere un intervento per ridurne la frequenza.
Il problema principale è identificare i portatori del gene non desiderato e particolarmente i riproduttori maschi.
Nel caso che un gene sia completamente recessivo si deve ricorrere al test di progenie per identificare gli eterozigoti, ma sfortunatamente per i geni letali il test-cross (il reincrocio con il tipo recessivo omozigote) è impossibile.
Pertanto la cosa più semplice è di accoppiare il riproduttore sospetto con femmine certamente eterozigoti.
Se da tale incrocio si ottengono 8 discendenti tutti normali, vi sono 10 possibilità su 100 che l’individuo sospetto sia eterozigote.
Nel caso di 11 discendenti tutti normali la possibilità è ridotta a meno dello 0,05 e con 16 discendenti a meno di 0,01.
Il test di accoppiare il soggetto sospetto con le proprie figlie non è proponibile con gli animali di grande taglia sia per i tempi lunghi necessari affinché le figlie raggiungano la maturità sessuale e sia perché sono necessarie almeno 23 figlie normali per ridurre a meno dello 0,05 la probabilità che l’individuo esaminato non sia portatore di un gene indesiderato e di 35 per ridurle allo 0,01.

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Geniletali che si ripercuotono sulla madre

Alcuni geni letali sono responsabili di anomalie a carico del feto che ne impediscono la nascita e talvolta provocano la morte della madre.
Un gene autosomico recessivo semplice provoca un’eccessiva durata della gestazione che è stata riscontrata in tre razze bovine: Pezzata Rossa Svedese, Ayrshire e Holstein-Friesian.
Sebbene non si sia stabilito se nelle tre razze sia presente la stessa mutazione, comuni sono invece le anomalie: durata abnorme della gestazione (da 332 a 510 gg), gigantismo del feto, distocia (a volte morte della madre) e morte del vitello prima, durante o immediatamente dopo il parto.
L’aplasia adenoipofisaria, segnalata nelle razze Guernsey e Jersey è responsabile di un prolungamento della gestazione, di anomalie fetali tra cui vari gradi di ipotricosi e riduzione della mole corporea dovuta al mancato sviluppo dell’ipofisi.
Anche l’insorgenza di contratture muscolari, causata da un gene letale recessivo semplice, provoca negli ovini, bovini e suini un iperflessione degli arti anteriori, rigidità articolare e contrattura del collo, per cui il parto risulta particolarmente difficile.