ereditarietà

ereditarietà Proprietà caratteristica degli esseri viventi di trasmettere alla progenie, per mezzo del patrimonio genetico, le informazioni relative ai caratteri morfologici e fisiologici ( eredità o patrimonio ereditario). Le prime descrizioni sui meccanismi dell’e. sono dovute, nella seconda metà del 19° sec., alle ricerche di G. Mendel (➔), il quale formulò le leggi dell’e. in base ai risultati ottenuti da incroci ripetuti in varie specie di piante. Nel 20° sec. i genetisti hanno poi chiarito quali sono i veicoli fisici dell’e., cioè hanno identificato le molecole e le strutture cellulari responsabili dell’informazione genetica, che è scritta con il linguaggio del DNA.

Per grado di ereditabilità si intende il rapporto tra la componente fenotipica e quella genetica nella determinazione di un particolare carattere; si indica con h² e ha valori compresi tra 0 e 1: se il carattere è a completa determinazione genetica, h² è uguale a 1; se prevale la componente fenotipica, h² avrà valori più vicini allo 0.

Si definisce malattia ereditaria una malattia che si sviluppa in un individuo per l’azione di uno o più geni mutati che provengono dal patrimonio genico di uno dei genitori (➔ genetica). Le malattie e. possono essere autosomiche o legate al sesso: nel primo caso il gene mutato è localizzato sugli autosomi (per es., l’acondroplasia), nel secondo sul cromosoma X (per es., l’emofilia). Solo una parte delle malformazioni e delle malattie presenti alla nascita sono anche ereditarie. Molte sono dovute invece a danneggiamenti delle cellule germinali (blastoftoria) o del prodotto di concepimento (embrioftoria).

Tipi di eredità genetica

Eredità citoplasmatica Trasmissione ereditaria di caratteri, che non segue le leggi di Mendel, determinata da geni situati non nei cromosomi nucleari, ma nel cromosoma dei mitocondri e dei cloroplasti. Nella cellula eucariotica la produzione di energia sotto forma di ATP, processo fondamentale per gli organismi viventi, avviene, nei mitocondri. Tali organelli effettuano la fosforilazione ossidativa utilizzando complessi enzimatici, localizzati sulle proprie membrane interne. I complessi enzimatici interessati in questo processo sono codificati in parte dal DNA nucleare e in parte dal DNA mitocondriale (DNAmt). Il DNAmt codifica anche alcuni componenti dell’apparato per la sintesi proteica, quali RNAr e RNAt. La frequenza di mutazioni nel DNAmt è quasi 20 volte più elevata di quella del DNA nucleare, probabile conseguenza sia della presenza di radicali liberi dell’ossigeno prodotti negli stessi mitocondri, sia della ridotta capacità riparativa del DNAmt. A causa della sua collocazione nel citoplasma, la trasmissione ereditaria del DNAmt avviene quasi esclusivamente per via materna. Lo spermatozoo maturo contiene, infatti, una scarsa quantità di citoplasma con pochi mitocondri. I difetti del DNAmt causano patologie a carico del cervello, cuore, muscolo, fegato, parte endocrina del pancreas, ossia i tessuti maggiormente interessati alla fosforilazione ossidativa.

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Un fattore di complicazione nella trasmissione ereditaria delle malattie mitocondriali consiste nell’eterogeneità genetica dei mitocondri di uno stesso individuo, dovuta al fatto che in un ovocita umano vi possono essere sia mitocondri normali sia mitocondri alterati. Fin dalle prime divisioni dell’ovocita fecondato, il DNAmt si replica indipendentemente dal DNA nucleare e i mitocondri si distribuiscono nelle cellule figlie indipendentemente dai cromosomi nucleari, ripartendosi in modo casuale fra di esse. Cellule di tessuti diversi o dello stesso tessuto conterranno diverse quantità di DNAmt normale e mutato. Questa eterogeneità viene chiamata eteroplasmia. Si parla invece di omoplasmia quando tutto il DNA mitocondriale è dello stesso tipo, normale o mutato. L’eteroplasmia influenza la localizzazione tissutale e la rapidità con la quale una mutazione si diffonde in una popolazione di cellule in divisione; individui nati con mutazioni nel DNA mitocondriale spesso si ammalano dopo molti anni, e le loro condizioni peggiorano con il passare del tempo. Le mutazioni conosciute che determinano malattie nell’uomo sono essenzialmente mutazioni puntiformi, cioè ampie delezioni e duplicazioni del DNA che coinvolgono molti geni (v. fig.). Tra le malattie ereditarie dovute a mutazioni del DNA mitocondriale, la neuropatia ottica ereditaria di Leber (LHON, Leber’s hereditary optic neuropathy) rivela, nel 90% dei casi, mutazioni nei geni mitocondriali che codificano proteine coinvolte nelle prime fasi di trasporto di elettroni nella fosforilazione ossidativa; nell’epilessia mioclonica e fibre rosse irregolari (MERRF, myoclonic epilepsy and ragged-red fiber) e nell’encefalomiopatia alterazioni di molecole dell’RNAt^Lys mitocondriale determinano l’alterazione della sintesi di molte proteine mitocondriali differenti e di conseguenza la sintesi di ATP. Una sostituzione di basi nell’RNAt^Leu conduce a miopatia mitocondriale, encefalopatia, acidosi lattica ed episodi di tipo apoplettico (MELAS). Nella sordità non sindromica di origine materna è stata osservata invece una mutazione per sostituzione di basi nell’RNA ribosomiale 12S prodotto nei mitocondri. Nella sindrome di Kearns-Sayre (KSS) sono state descritte invece ampie delezioni del DNAmt localizzate in posizioni diverse che non riguardano però mai l’origine di replicazione. Eredità dei caratteri acquisiti Dottrina che sta a fondamento del lamarckismo, secondo la quale i caratteri acquisiti durante la vita individuale (es., sviluppo ipertrofico e atrofia di alcuni organi in seguito a uso o non uso; mutilazioni ecc.) possono essere trasmessi ereditariamente ai discendenti. Tale dottrina non ha trovato conferma nei dati sperimentali ed è stata abbandonata, almeno nella sua forma più semplice e primitiva (➔ evoluzione). Eredità epigenetica Eredità di processi grazie ai quali avvengono cambiamenti ereditabili della funzione genica, non dovuti a mutazioni. Ne sono esempi l’inattivazione del cromosoma X e l’imprinting parentale o genomico (➔ epigenesi). Eredità legata al sesso Trasmissione ereditaria di alcuni caratteri, che non si distribuiscono indifferentemente tra i figli maschi e femmine. È dovuta al fatto che i geni di tali caratteri sono localizzati nella coppia dei cromosomi sessuali o eterocromosomi. Ne è esempio il daltonismo. Eredità limitata dal sesso Trasmissione ereditaria di alcuni caratteri, che sono espressi preferenzialmente in uno solo dei due sessi. Si presume che debbano essere presenti ormoni o della mascolinità o della femminilità affinché tali geni possano esprimersi. Tipici esempi di e. limitata dal sesso sono la calvizie nella specie umana e le corna in molte specie animali.