Vol. 2° -  XIV.5.1.

Un singolo carattere deriva dall’azione di molti geni

La maggior parte dei caratteri è prodotta da una complessa interazione di numerosi geni. Non esiste nessun gene per gli occhi, o anche per una parte dell’occhio. Cioè, non esiste una relazione uno a uno tra le unità geniche dei cromosomi e i differenti tessuti e organi di un individuo.

Il riconoscimento di questa situazione fornisce una guida per interpretare gli effetti di agenti esterni o interni sugli organi di un individuo in via di sviluppo o di un individuo a sviluppo ultimato, e i possibili effetti di questi agenti sui geni stessi. Se, per esempio, l’esposizione al sole determina lo scurimento della pelle, dovremmo forse per questo ammettere che sono stati cambiati i numerosi geni che, nelle cellule della pelle, prendono parte ai processi che si intrecciano nella formazione del pigmento? O non è forse più probabile che alcune reazioni siano state alterate sotto l’influenza del nuovo ambiente, cioè l’esposizione alle radiazioni? Oppure, dovremmo forse aspettarci che i geni delle cellule dell’ovaio o del testicolo di un individuo abbronzato dal sole siano cambiati quando la sua pelle è diventata scura?

Esistono metodi sperimentali per affrontare questi problemi, e li affronteremo parlando delle cause che conducono alle mutazioni geniche. Poiché la maggior parte dei caratteri dipende da molti geni, è ovvio che i cambiamenti in uno qualsiasi di questi molti geni può produrre un cambiamento in un carattere. Così si sa che la cecità ereditaria è dovuta all’alterazione di uno qualsiasi dei moltissimi geni differenti presenti in loci differenti. Alcuni di questi tipi di cecità, differenti da un punto di vista genetico, sono causati da un punto di vista morfologico da effetti diversi di geni diversi, come, per esempio, un effetto sulla retina, sul cristallino o sulla crescita generale del globo oculare. Nell’ambito di ogni tipo di cecità è possibile riscontrare effetti specifici di tipi differenti di geni; per esempio, processi differenti che determinano l’opacità del cristallino causa della cataratta.

Spesso, quella che sembra essere una medesima anomalia, può rivelarsi influenzata da differenti loci genici, come è dimostrabile per la retinite pigmentosa, una degenerazione progressiva della retina che si accompagna ad accumulo di pigmento. In alcuni alberi genealogici, l’ereditarietà legata al sesso di questa malattia umana dimostra che il gene responsabile è localizzato sul cromosoma X; in altri alberi genealogici il tipo di ereditarietà attribuisce la responsabilità a un gene localizzato su un autosoma. Attualmente nei casi di retinite pigmentosa non si rilevano dal punto di vista clinico differenze specifiche grazie alle quali si possa attribuire la trasmissione come legata al sesso oppure trasmessa per via autosomica, anche se in futuro nuovi metodi diagnostici potranno rivelare che geni diversi controllano lo sviluppo della malattia attraverso meccanismi diversi.

Questo vale anche per molte malattie emorragiche, che per lo più hanno una caratteristica in comune: la diminuzione della produzione di fibrina nei processi di coagulazione del sangue. La fibrina deriva dal fibrinogeno per azione di un enzima, la trombina, essa stessa prodotto terminale delle interazioni di una intera serie di sostanze, e basta che una tappa qualunque sia insufficiente perché si produca un fenotipo emorragico. Si è dimostrato che esiste il controllo genetico per almeno otto di queste sostanze. Tra queste, il cosiddetto fattore antiemofilico è carente nelle persone affette da emofilia classica legata al sesso, o emofilia A.

Un altro tipo di emofilia legata al sesso, l’emofilia B, è caratterizzato dalla carenza del componente plasmatico della tromboplastina, detto anche fattore Christmas [1] . Tre differenti malattie emorragiche autosomiche sono caratterizzate dall’insufficienza di una sostanza diversa nei tre casi, e in un’altra malattia emorragica autosomica sembra che il sangue sia normale e che l’emofilia sia dovuta a qualche difetto nei capillari.

Il fatto che individui diversi, che sembrano manifestare lo stesso fenotipo, in realtà facciano parte di gruppi distinti dal punto di vista genetico, è il risultato naturale della partecipazione di molti geni alla formazione di un dato carattere. È importante essere consapevoli della possibilità, forse dell’elevata probabilità che quella che sembra essere una singola caratteristica fenotipica, possa essere geneticamente eterogenea.

Può sembrare contradditorio parlare prima dei molti geni da cui dipende un carattere e poi del gene responsabile; ma questa contraddizione è solo apparente. Anche la partenza di un’automobile dipende dalla cooperazione di molte parti: l’accumulatore, l’impianto elettrico, i pistoni, la trasmissione e così via. Il carattere incapacità di partire può essere dovuto a un disturbo qualsiasi nelle parti richieste per il funzionamento normale. Perciò il carattere normale capacita di partire è controllato da molte entità, ma la differenza fra capacità e incapacità, in qualsiasi caso, è controllata da entità singole. Eccezionalmente l’incapacità di partire di un’automobile può essere dovuta a più di una causa, ciascuna delle quali, da sola, basterebbe a determinare questo effetto. Nello stesso modo, una persona può, in casi rari, essere cieca per più di una ragione, per esempio, nel caso in cui possieda entrambe le costituzioni genetiche per la cataratta e per la retinite pigmentosa.

Esistono altre conseguenze delle interrelazioni fra le reazioni che hanno origine dai geni. Una di queste è che gli individui portatori di costituzioni geniche identiche possono talvolta apparire del tutto differenti. La ragione consiste nel fatto che le reazioni che hanno origine dai geni sono soggette all’influenza dell’ambiente, come tutti gli altri processi fisici o chimici. Non ci si può aspettare che i geni, in tutte le circostanze ambientali, producano gli stessi caratteri osservabili.

Un carattere controllato dai geni può apparire in una certa forma in alcune circostanze, e in un’altra forma in altre, proprio come una miscela di idrogeno e ossigeno in un contenitore sarà stabile se lasciata indisturbata, ma esploderà se si introdurrà una scintilla elettrica; o come la velocità di molte reazioni chimiche che è bassa a una certa temperatura ma elevata a un’altra. Il problema delle relazioni fra l’eredità e l’ambiente costituisce un argomento, oltre che affascinante, anche non privo di interesse pratico, quando si pensi alla sindrome del gozzo pendulo nei tacchini che non si manifesta se vivono in climi che non impongono abbondanti assunzioni di acqua.

Un’altra conseguenza delle interrelazioni tra le azioni geniche consiste nel fatto che lo stesso gene, in un dato locus, può determinare effetti differenti, in individui differenti, se sono diversi altri geni in altri loci, anche nelle stesse condizioni esterne. Se, per esempio, un certo gene controlla la presenza di un enzima, che entra in un certo processo biochimico, l’attività dell’enzima può essere influenzata dall’acidità del citoplasma, che può essere sotto il controllo di un altro gene. Così, spesso, è importante tenere conto del background genetico fornito dagli altri geni nello studio di qualsiasi gene.