Vol. 2° -  XIV.8.

Il fenotipo degli eterozigoti

Le persone con un genotipo I⁰I⁰ appartengono al gruppo sanguigno 0, e le persone con genotipo I^AI^A appartengono al gruppo sanguigno A. Qual è il fenotipo degli individui eterozigoti I⁰I^A?

Nella condizione eterozigote si possono incontrare tre tipi principali di espressione fenotipica:

§ l’eterozigote presenta solo le proprietà tipiche delle persone omozigoti per uno solo dei due alleli

§ l’eterozigote può presentare proprietà intermedie tra quelle dei due omozigoti

§ l’eterozigote può mostrare le proprietà di entrambi gli omozigoti

8.1. Dominanza e Recessività

Proseguiamo interessandoci dell’Uomo e prendiamo come esempio gli alleli per i gruppi sanguigni I⁰ e I^A. Gli eterozigoti I⁰I^A appartengono al gruppo sanguigno A, proprio come gli omozigoti I^AI^A. L’allele I^A è dominante rispetto al suo allele I⁰, mentre quest’ultimo è recessivo rispetto al primo.

Nell’eterozigote la dominanza di un allele non significa necessariamente una lotta o una competizione fra l’allele dominante e quello recessivo, con supremazia del dominante. In qualche caso può effettivamente esistere una competizione fra i due alleli, ma in altri casi può verificarsi che un allele sia inattivo mentre l’altro mostra un’attività sufficiente a produrre un effetto paragonabile a quello prodotto nell’omozigote per due alleli dominanti. Negli individui con genotipo I⁰I^A sembra si verifichi pressapoco questa situazione, poiché l’unico allele I^A determina un effetto simile a quello dovuto a due alleli I^AI^A presenti nell’omozigote, mentre l’allele I⁰ sembra inattivo.

Un effetto di dominanza può anche derivare dall’azione congiunta, cumulativa, dell’allele dominante con quella dell’allele recessivo, poiché esistono alleli recessivi il cui effetto, da un punto di vista qualitativo, è identico o molto simile a quello del loro allele dominante, sebbene sia più debole da un punto di vista quantitativo. In questo caso l’effetto di dominanza nell’eterozigote può risultare dalla somma quantitativa dell’effetto forte dell’allele dominante con l’effetto più debole, ma simile, dell’allele recessivo.

Dal punto di vista biochimico gli alleli dominanti determinano spesso la produzione di catene polipeptidiche che entrano nella costituzione degli enzimi attivi. Negli omozigoti recessivi può darsi che non si formi l’enzima attivo, o che si formi un enzima dotato di attività ridotta.

L’assenza completa di un enzima può essere dovuta all’effettiva perdita del gene da parte del cromosoma, ma più spesso può essere legata a un’alterazione della struttura delle coppie di basi a carico del gene, che pertanto può produrre una catena polipeptidica anormale, che a sua volta porta a una proteina enzimaticamente inattiva. Negli organismi da esperimento è possibile talvolta discriminare tra le due alternative, poiché in qualche caso si può dimostrare l’esistenza della proteina che è in qualche modo simile all’enzima attivo, senza però possederne l’attività. Gli alleli che non portano alla produzione di enzimi attivi sono detti geni silenti.

Gli alleli con attività parziale sono detti talvolta geni leaky [1] , poiché non bloccano completamente una data reazione. Non si può escludere che tutta la variabilità di certi fenotipi legati a particolari geni sia dovuta alla presenza di geni dotati di attività parziale. Allo stesso tempo, quando non si sa più dove aggrapparsi, a tirare d’impaccio si invocano fantomatici geni modificatori per interpretare un fenotipo che si presenta migliore rispetto a un altro. Questa seconda ipotesi dei geni modificatori, essendo palese che l’interazione genica esiste, può anche essere vera, ma esistono casi, come il barrato legato al sesso, in cui è facile pensare a un gene leaky capace di determinare, o meglio, di lasciar apparire piume nere invece che barrate. Logicamente l’ipotesi del gene leaky per questa situazione del piumaggio contraddice in parte quella del mosaicismo abitualmente addotta, ma il mosaicismo può comunque essere presente in quanto durante lo sviluppo si è selezionato un gruppetto di cellule con gene leaky.

Ma, un’ulteriore contrapposizione ideologica esiste da parte delle osservazioni di Carefoot, che parlano di ricrescita di piume barrate là dove c’erano piume nere appositamente strappate. Sembra quasi che stiamo discutendo del sesso degli Angeli, ma vedremo che questa parte della biologia svelerà tutto il suo fascino quando affronteremo il problema delle mutazioni somatiche e del mosaicismo, essendo questo un capitolo molto interessante dal punto di vista pratico, in quanto l’allevatore deve sapere se riaccoppiare genitori dai quali è nata un prole con un verosimile gene leaky. Scusate ancora un attimo, non girate pagina. Non è neppure da escludere che, per fattori ereditari tutti da chiarire, un gene più facilmente di un altro subisca una mutazione puntiforme, giocandoci un tiro mancino quando gli salta in mente di diventare leaky in qualche cellula del soma.

Altri termini caratteristici, per definire le varie modalità d’azione degli alleli, sono stati proposti da Muller nel 1932 sulla base di esperimenti in Drosofila:

§ amorfo è un allele inattivo

§ ipomorfo è un allele con attività qualitativamente normale, ma quantitativamente ridotta

§ antimorfo è quell’allele la cui attività nell’eterozigote tende a ridurre l’effetto dell’allele con attività normale.

Si è dimostrato che spesso in una popolazione esiste tutta una varietà di alleli normali. Per lo più, invece di parlare di un unico allele normale, si parla di uno o dell’altro allele appartenente al gruppo dei diversi isoalleli normali. Ciascuno di questi isoalleli controlla un fenotipo che ricade nell’ambito della normalità e non dobbiamo scordare che gran parte della variabilità normale ha la sua radice nella presenza di molti isoalleli a carico di ciascun locus e di parecchi loci.

Allo stesso modo, le variazioni dell’espressione fenotipica determinate dagli alleli anormali possono essere dovute all’esistenza di tutta una serie di isoalleli anormali. Uno dei molti esempi di isoalleli anormali ci è fornito dall’emofilia A, in cui i soggetti appartenenti a famiglie diverse possono mostrare differenze a carico del tempo di coagulazione del sangue, mentre gli emofilici appartenenti a un’unica famiglia presentano anomalie dei tempi di coagulazione ravvicinabili. Da ciò si deduce che le diverse famiglie sono dotate di differenti isoalleli anormali, che si diversificano per la gravità dei loro effetti.

Se scendiamo a livello molecolare, l’esistenza di alleli con diversi gradi di attività, inclusa l’assenza d’attività, rientra completamente nell’ipotesi appena accennata. Infatti, se una determinata sequenza di coppie di basi porta alla produzione di una catena polipeptidica con attività normale, una sequenza nucleotidica che si discosti per una sola delle centinaia o migliaia di coppie di basi può determinare la produzione di polipeptidi che in pratica non presentano alcuna differenza a carico dell’attività enzimatica rispetto al normale, oppure possono venir sintetizzati polipeptidi che si discostano di poco dalla norma, oppure di polipeptidi che mostrano invece una profonda differenza dovuta al tipo di cambiamento che si è verificato sempre a carico della coppia di basi, per non parlare di ciò che può accadere quando la coppia di basi ha cambiato posizione in seno alla naturale sequenza.

Se, invece della sostituzione di una coppia di basi con un’altra, si verifica una sua perdita, la trascrizione e la successiva traduzione nella sequenza di aminoacidi si risolve, con ogni probabilità, in una proteina gravemente imperfetta. Dato che la lettura del codice fornito dalle coppie di basi inizia da un’estremità, la catena polipeptidica modificata è normale fino al punto in cui è andata persa la coppia di basi, per poi diventare anormale per il resto della sua lunghezza perché non vengono messi in sequenza gli aminoacidi codificati dalle triplette normali. Inoltre, prima o poi, verrebbe letta una tripletta che non codifica per alcun aminoacido, e così la catena polipeptidica verrebbe terminata prematuramente. Slittamenti del modulo di lettura del gene di questo tipo possono derivare dall’inserzione di una coppia di basi e, in molti casi, dalla perdita o dall’inserzione di più di una coppia di basi.