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Giuseppe Saccone » 1.Genetica: generalità


La parola “Genetica”

La Genetica è una disciplina della Biologia che studia i fenomeni della ereditarietà, cioè della conservazione come anche della variazione delle forme dei viventi. L’ereditarietà consiste nel trasmettere dei tratti, cioè delle caratteristiche, dai genitori alla prole.
Darwin e Bateson hanno iniziato ad usare i termini “Genetico” e “Genetica”.

Charles Darwin (1809 -1882). Fonte: Wikipedia.

Charles Darwin (1809 -1882). Fonte: Wikipedia.

William Bateson, (1861-1926). Fonte: Wikipedia.

William Bateson, (1861-1926). Fonte: Wikipedia.


L’arte paleolitica e la generazione

L’interesse dell’umanità nei confronti della fertilità, della riproduzione e quindi della sessualità si iniziò a manifestare nell’arte paleolitica già 30-40.000 anni fa.

Solo con la domesticazione di animali, l’uomo iniziò ad apprezzare il legame materiale tra sessualità, fertilizzazione e riproduzione.

Statuina paleolitica della Venere di
Hoble Fels (Germania). William Bateson, (1861-1926). Fonte: Wikipedia

Statuina paleolitica della Venere di Hoble Fels (Germania). William Bateson, (1861-1926). Fonte: Wikipedia

Venere paleolitica di Dolní Věstonice (Moravia).
Fonte: Wikipedia.

Venere paleolitica di Dolní Věstonice (Moravia). Fonte: Wikipedia.


Domesticazione

Membro della popolazione San, attuali cacciatori-raccoglitori (Namibia, Africa). Fonte: Wikipedia.

Membro della popolazione San, attuali cacciatori-raccoglitori (Namibia, Africa). Fonte: Wikipedia.


Primi cereali

Le prime 8 colture agricole dette “fondatrici” del Paleolitico: 3 cereali.
Farro,
Trigo,
Orzo.
Fonte: Wikipedia

Le prime 8 colture agricole dette "fondatrici" del Paleolitico: 3 cereali. Farro, Trigo, Orzo. Fonte: Wikipedia


Primi legumi

Le prime 8 colture agricole dette “fondatrici” del Paleolitico: 4 leguminose.
Lenticchia,
Pisello,
Ervo, Cece. Fonte: Wikipedia

Le prime 8 colture agricole dette "fondatrici" del Paleolitico: 4 leguminose. Lenticchia, Pisello, Ervo, Cece. Fonte: Wikipedia


Prima fibra: il lino

Le prime 8 colture agricole dette “fondatrici” del Paleolitico: 1 fibra vegetale.
Lino. Fonte: Wikipedia

Le prime 8 colture agricole dette "fondatrici" del Paleolitico: 1 fibra vegetale. Lino. Fonte: Wikipedia


Gli assiri impollinavano palme dattilifere

Rilievo assiro dell’epoca di Assurnassipal (883-859 a.C.).  Assiri che impollinano palme dattilifere. Foto tratta da:
Genetica, Hennig W., 2003, Zanichelli.
Fertilizzazione intenzionale di palme da parte dell’uomo.

Rilievo assiro dell'epoca di Assurnassipal (883-859 a.C.). Assiri che impollinano palme dattilifere. Foto tratta da: Genetica, Hennig W., 2003, Zanichelli. Fertilizzazione intenzionale di palme da parte dell'uomo.


Selezione di pesci in Cina

In Cina, 2.000 anni fa iniziarono i primi allevamenti di pesci ornamentali e furono selezionate delle carpe che presentavano un colore dorato invece che il classico argentato che divennero molto diffuse durante la dinastia Tang.

Teoria del doppio seme

Molti medici e filosofi dell’antichità greco-romana si trovavano d’accordo circa l’origine biparentale degli essere umani.
La donna come l’uomo secerne un seme e dalla mescolanza dei due che nasce l’embrione.

Dipinto murale del XII secolo, Galeno ed Ippocrate. Anagni, Italia.
Fonte: Wikipedia.

Dipinto murale del XII secolo, Galeno ed Ippocrate. Anagni, Italia. Fonte: Wikipedia.


Teoria del doppio seme


Teoria del seme unico

La donna non possiede liquidi prolifici, è il suo sangue mestruale a servire alla formazione ed al nutrimento del feto.
Il maschio dà l’idea responsabile della forma del feto:

  • L’Aura seminalis;
  • La femmina invece fornisce solo il principio materiale.
Aristotele, (384-383 a.C., Stagira). 
Fonte: Wikipedia.

Aristotele, (384-383 a.C., Stagira). Fonte: Wikipedia.


Lucio Giunio Columella: selezione

Columella descrisse nella sua opera monumentale De re rustica un inconsapevole programma genetico che unisce razionalmente due procedimenti: l’incrocio e la selezione con reincrocio.
Questi primi criteri descritti per la selezione dei vegetali verranno ripresi dal il maggiore agronomo del Rinascimento, il francese Olivier de Serres, 15 secoli dopo.

Al-Jahiz: trasformazione

L’erudito arabo Al-Jahiz, nato a Bassora (Iraq, 781–869) ha formulato una prima antica teoria dell’evoluzione.

Dal “Libro sugli animali” di Al-Jahiz:

“I fattori ambientali influenzano gli organismi spingendoli a sviluppare nuove caratteristiche per assicurarsi la sopravvivenza e quindi trasformandoli in nuove specie. Gli animali che sopravvivono possono passare alla loro progenie le loro caratteristiche di successo.”

Dipinto tratto da una versione del
Libro sugli animali di al-Jahiz (Siria). 
Fonte: Wikipedia.

Dipinto tratto da una versione del Libro sugli animali di al-Jahiz (Siria). Fonte: Wikipedia.


Abulcasis: emofilia

Il medico arabo-Andaluso Abu al-Qasim al-Zahrawi (conosciuto in Occidente come Albucasis), che è considerato il padre della chirurgia, scrisse la prima chiara descrizione della emofilia, una malattia genetica ereditaria nel suo libro famoso Al-Tasrif, analizzando una famiglia dell’Andalusia i cui maschi morivano in seguito a piccole ferite.

Federico II e le scienze naturali

Durante l’alto medioevo, pochi studiosi europei come Ildegardo di Bingen, Alberto Magno e Federico II ampliarono il canone di storia naturale.
La crescita delle università europee, sebbene importante per la fisica e la filosofia, ebbe poco impatto sullo studio della biologia.
Federico II ritratto con il falco (dal De arte venandi cum avibus un importante testo di storia naturale medievale che esplorava la morfologia degli uccelli e l’arte della falconeria).
Particolare del f. 16r del trattato “De arte venandi cum avibus”.

Ibn al Nafis: i due semi

Ibn al-Nafis, medico, scienziato e filosofo, nato in Siria, lavorò in Egitto.
Fu il primo medico a descrivere il transito polmonare del sangue.

Ibn al-Nafis riteneva che i semi maschili e femminili che quando mescolati insieme si modificano a vicenda per dare origine origine ad un organismo di nuovo temperamento, quale emanazione dell’anima del supremo creatore. Nessuno dei due semi da soli ha facoltà attive.

Ibn al-Nafis, (Siria, 1213-1288 ).  
Wikipedia

Ibn al-Nafis, (Siria, 1213-1288 ). Wikipedia


De Graaf, Harvey, Redi e Steno: la generazione

Il primo importante avanzamento nella comprensione della generazione si ebbe nella metà del XVII secolo, grazie ai lavori dell’olandese de Graaf, dell’inglese Harvey, dell’italiano Redi e del danese Steno.
Con teorie, dissezioni e sperimentazioni, proposero che i simili generano i simili in tutto il mondo macroscopico e che tutte le femmine, incluse le donne, producono uova.

Harvey e la discontinuità

L’inglese Harvey si chiedeva come mai alcune volte i figli assomigliassero ad uno dei genitori, altre volte a tutti e due, a volte a nessuno dei due, in altri casi ancora ad uno o entrambi i nonni.
Come si spiegava questa discontinuità, questo comportamento erratico delle similarità?
E’ quindi comprensibile che per molto tempo fu difficile trovare un ordine nascosto nel fenomeno della ereditarietà.

William Harvey 
(Inghilterra 1578 –165).  
Wikipedia.

William Harvey (Inghilterra 1578 –165). Wikipedia.


Leuweenok: uno spermista

Nello sperma dell’uomo esistono degli “animalculi spermatici”. Essi sono gli unici responsabili della nascita del nuovo essere.

Microscopio di Antony van Leeuwenhoek. Fonte: Wikipedia.

Microscopio di Antony van Leeuwenhoek. Fonte: Wikipedia.

Antony van Leeuwenhoek 
(1632-1723). Fonte:
Wikipedia.

Antony van Leeuwenhoek (1632-1723). Fonte: Wikipedia.


La diatriba tra spermisti-ovisti

I preformisti animalculisti, detti anche spermatisti, riuscivano a vedere un feto nella testa dello spermatozoo, pronto ad assumere le dovute dimensioni una volta raggiunto l’utero.

I preformisti ovisti, riuscivano a vederlo invece nell’uovo e lo sperma innescava solo l’inizio del suo sviluppo.

Homunculus. Copia a mano libera della Illustrazione tratta da Essay de dioptrique – Parigi, 1694 – di Hartsoeker.

Homunculus. Copia a mano libera della Illustrazione tratta da Essay de dioptrique - Parigi, 1694 - di Hartsoeker.


L’ovista Spallanzani

Lazzaro Spallanzani è stato un biologo gesuita emiliano, considerato il “padre scientifico” della fecondazione artificiale.
Spallanzani aveva studiato a lungo i processi di fecondazione nei cani con liquido seminale filtrato e fecondazione manuale. Fu un convinto ovista, nonostante i dati evidenti della trasmissione ereditaria. Ci volle più di un secolo e mezzo dalla scoperta degli spermatozoi perché si riconoscesse il loro ruolo nella fecondazione.

Lazzaro Spallanzani.
(1729-1799).  
Wikipedia.

Lazzaro Spallanzani. (1729-1799). Wikipedia.


Ottocento: Selezione di razze

Nell’Ottocento, si sviluppa, in Inghilterra e Scozia, il rimodellamento di tutte le razze allevate.

Rimodellamento delle razze praticato in Inghilterra e Scozia nell’800.

Rimodellamento delle razze praticato in Inghilterra e Scozia nell'800.


Gregory Mendel: ereditarietà particolata.

Nell’Ottocento praticamente tutti sostenevano la teoria della mescolanza dei caratteri.
Fu rifiutata sia la teoria della pangenesi di Darwin che quella dell’ereditarietà di fattori discreti mendeliani.
Il rapporto mendeliano 3:1 era stato scoperto da coloro che effettuavano incroci di piante più volte prima di Mendel. Anche Darwin aveva ottenuto molti di questi rapporti nel suo lavoro sulla selezione per incrocio di piante.

Gregory Mendel 
(Austria, 1822-1884). Fonte: wikipedia.

Gregory Mendel (Austria, 1822-1884). Fonte: wikipedia.

Charles Darwin 
(Gran Bretagna, 1809-1882). Fonte: wikipedia.

Charles Darwin (Gran Bretagna, 1809-1882). Fonte: wikipedia.


Evoluzione delle idee

Il fenomeno dei rapporti mendeliani acquisì un significato solo quando Mendel introdusse concetti appropriati e quando successivamente il biologo August Weismann propose altri concetti che resero l’idea di segregazione mendeliana più significativa.
Nel 1887, Weismann fu il primo ad intuire che la meiosi, descritta in quel periodo, fosse una divisione riduzionale.

Similmente i fenomeni naturali poi spiegati dalla selezione naturale erano noti prima di Darwin, ma trovarono un senso grazie al concetto di popolazioni consistenti di individui unici.

August Weismann 
(1834-1914, Germania).
Fonte: wikipedia.

August Weismann (1834-1914, Germania). Fonte: wikipedia.


Nuovi concetti o scoperte?

La scienza progredisce mediante scoperte di fatti nuovi o sviluppo di nuovi concetti?

La gente ritiene comunemente che le scoperte siano il simbolo della scienza.
Nelle scienze biologiche e nella biologia evoluzionistica i progressi più significativi sono stati ottenuti con l’introduzione di nuovi concetti o l’affinamento di concetti esistenti, più che con l’accumulazione di fatti nuovi (Ernst Mayr, 1982).

Ernst Mayr 1904-2005), biologo e genetista tedesco, naturalizzato statunitense.
wikipedia.

Ernst Mayr 1904-2005), biologo e genetista tedesco, naturalizzato statunitense. wikipedia.


La mente creativa

Come ha affermato il filosofo tedesco Schopenhauer, la mente creativa è in grado di “pensare qualcosa che nessuno ha ancora pensato, guardando qualcosa che ognuno vede”.

Arthur Schopenhauer (1788-1860, Germania). Fonte: wikipedia.

Arthur Schopenhauer (1788-1860, Germania). Fonte: wikipedia.


I materiali di supporto della lezione

Storia della Biologia, Duris e Gohau, Einaudi, 1999.

Mendel's legacy. The origin of Classical genetics, Elof Axel Carlson, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2004.

Storia del pensiero biologico. Enst Mayr, Bollati Boringhieri, 2002.

Il Monaco nell'orto. Robin Marantz Henig. Garzanti, 2000.

Heredity before genetics: a history. Cobb, M. (2006). Nat. Rev. Genet. 953-58.

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