Genetica del comportamento:

 
 
 
Genetica del comportamento
di Anna Battista
 
Appunti sul testo "Genetica del comportamento" Autori: Robert Plomin, John
Defries, Gerald McClearn - Maggio 2011, utile per il corso di "Psicobiologia dei
disturbi del comportamento". Anno accademico 2011-2012
 
Università: Università degli Studi di Roma La Sapienza
Facoltà: Psicologia
Docente: Stefano Puglisi Allegra
Titolo del libro: Genetica del comportamento
Autore del libro: Robert Plomin, John Defries, Gerald McClearn
Anno pubblicazione: 20111. LE LEGGI DI MENDEL SULL’EREDITARIETA’
 
La COREA DI HUNTINGTON (HD) si manifesta inizialmente con cambiamento della personalità, perdita
di memoria e movimenti involontari; colpisce nel pieno dell’età adulta, e nei 15-20 anni successivi porta alla
perdita completa del controllo motorio e delle facoltà intellettive. 
Seguendo la trasmissione della malattia attraverso molte generazioni è stato possibile identificare una chiara
modalità di trasmissione: gli individui affetti aveva un genitore anch’egli affetto e approssimativamente
metà dei figli di un genitore affetto sviluppava la malattia. 
La FENILCHETONURIA è un’altra malattia ereditaria (PKU) che si manifesta con ritardo mentale dovuto
ad un disturbo nel metabolismo della fenilalanina, che si trova in molti dei cibi della normale dieta
dell’uomo. 
La PKU ha un modello di ereditarietà molto differente dall’HD, infatti gli individui affetti da PKU non
hanno solitamente genitori affetti, ma se un bambino in famiglia ha la PKU, il rischio per altri bambini è di
circa il 25%; quando i genitori sono geneticamente correlati (consanguinei) tipicamente nei matrimoni tra
cugini, hanno più probabilità di avere bambini affetti da PKU. 
L’HD e la PKU sono due esempi di trasmissione ereditaria di disturbo mentale che possono essere spiegate
da semplici leggi formulate da Mendel. 
 
Mendel osservò che nella prima generazione filiale (F1), tutti i figli mostravano solo uno dei caratteri
presenti nei genitori, l’altro carattere era completamente scomparso. 
Le caratteristiche che apparivano nella F1 vennero chiamate DOMINANTI, mentre il carattere antagonista
non evidente nella F1 ricompariva nella F2 e venne definito RECESSIVO, esso presente nella generazione
parentale (P) e ricomparso nella F2, era presente pure nella F1 seppur non evidente. 
La F2 quindi era composta da caratteri dominanti e recessivi in un rapporto 3:1, Mendel concluse che ci
sono due “elementi” di ereditarietà per ogni carattere in ciascun individuo, e che questi due elementi si
separano, cioè segregano, durante la riproduzione (la formazione dei gameti). La discendenza riceve uno dei
due elementi da ognuno dei genitori. Mendel concluse che uno dei due elementi può dominare l’altro, in
modo che un individuo con un solo elemento dominante possa mostrare il carattere; un elemento recessivo,
si manifesta solo quando entrambi gli elementi sono recessivi. 
Questa è la prima legge di Mendel: LA LEGGE DELLA SEGREGZIONE. 
Gli elementi di cui parla Mendel sono ora chiamati GENI. Le forme alternative di un gene sono dette
ALLELI. 
La combinazione di tutti gli alleli di un individuo costituisce il suo genotipo, invece l’insieme dei caratteri
osservabili rappresenta il suo fenotipo. 
- L’HD è causata da un allele dominante, dunque gli individui affetti avranno un allele dominante ed un
allele recessivo (normale), gli individui non affetti hanno due alleli recessivi; è raro che un individuo abbia
due alleli dominanti, poiché ciò significherebbe che entrambi i genitori sono affetti. 
Quindi avremo il genitore affetto con il genotipo Hh e il genitore non affetto con il genotipo hh. 
I discendenti erediteranno sempre l’allele h dal genitore non affetto ma avranno il 50% di probabilità di
ereditare l’allele H dal genitore affetto. 
Questo spiega perché gli individui affetti da HD hanno sempre un genitore affetto (Hh) e perché il 50% della
discendenza sviluppa la malattia. 
E’ stato dimostrato che il gene HD si trova sul cromosoma 4. 
Anna Battista Sezione Appunti
Genetica del comportamento - La PKU, a differenza dell’HD, è causata da un allele recessivo, dunque affinché la progenie risulti affetta
deve avere due copie dell’allele recessivo PKU, la progenie con una sola copia dell’allele recessivo non
risulta affetta, ma si definisce portatrice. 
La PKU può essere ereditata da due genitori non affetti ma portatori. Ciascun genitore avrà un allele affetto
(recessivo in questo caso) PKU ed un allele normale; la progenie ha il 50% della probabilità di ereditare
l’allele PKU da un genitore e il 50% della probabilità di ereditare l’allele PKU dall’altro e dunque risultare
affetta poiché ha ereditato due copie dell’allele recessivo PKU. 
La probabilità che i due eventi si verifichino contemporaneamente è del 25% (cioè che la progenie erediti da
entrambi i genitori l’allele PKU). 
Questo spiega perché i genitori non affetti possono avere figli affetti e perché quando entrambi i genitori
sono portatori un rischio del 25% per la progenie di essere affetto, e il 50% della progenie sarà a sua volta
portatore. 
Invece se un genitore è affetto e l’altro è portatore, il rischio per la progenie di essere affetta è del 50%. 
Dunque, abbiamo visto come la teoria dell’ereditarietà di Mendel spiega sia il modello di trasmissione
dominante sia quello recessivo. 
 
In una seconda serie di esperimenti, Mendel prese in considerazione degli incroci di piselli che differivano
per due caratteri: un genitore produceva semi lisci e gialli (caratteri dominanti) e l’altro genitore produceva
semi verdi e rugosi (caratteri recessivi). 
La F1 era composta interamente da componenti genotipicamente eterozigoti (semi lisci e gialli), mentre
nella F2 vi era un rapporto di 9.3.3.1, ovvero su 16 combinazioni 9 presentavano i due caratteri dominanti, e
1 i due caratteri recessivi, 3 e 3 presentavano due combinazioni alternative di caratteri dominanti e recessivi.
Egli trovò dunque che gli alleli per due geni riassortiscono indipendentemente. 
In altre parole, formulò la seconda legge, o DELL’ASSORTIMENTO INDIPENDENTE, che afferma che
l’ereditarietà di un gene non è influenzata dall’ereditarietà dell’altro. 
La cosa più importante riguardo a questa seconda legge di Mendel sono le eccezioni, derivanti da anomalie
nella meiosi, ad esempio quando due geni per due caratteri sono posti in stretta vicinanza sullo stesso
cromosoma, ciò causa che i due caratteri NON vengono ereditati indipendentemente, ma che vengono
ereditati insieme: questo fenomeno è chiamato CONCATENZAZIONE (LINKAGE). 
Anna Battista Sezione Appunti
Genetica del comportamento 2. OLTRE LE LEGGI DI MENDEL
 
Il DALTONISMO, la difficoltà nel distinguere il rosso dal verde, ha un tipo di ereditarietà che non sembra
conforme alle leggi di Mendel. 
Compare più frequentemente negli UOMINI. 
Quando la madre è daltonica e il padre è sano, tutti i figli maschi ma nessuna delle figlie femmine saranno
affetti da daltonismo, poiché la madre ha l’allele recessivo su entrambi i cromosomi X e il padre ha l’allele
normale sul suo unico cromosoma X: i figli maschi dunque erediteranno sempre dalla madre il cromosoma
X con l’allele recessivo e saranno per questo affetti, le figlie, invece, erediteranno dalla madre l’allele affetto
(recessivo) ma non saranno affette poiché erediteranno dal padre l’allele normale dominante. Esse saranno
dunque portatrici. 
Quando il padre è affetto e la madre è sana, i figli non risulteranno malati, ma le figlie avranno il 50% di
probabilità di generare figli maschi affetti, poiché saranno tutte portatrici, in quanto necessariamente
erediteranno dal padre il cromosoma X con l’allele affetto. 
Questo è fenomeno noto come: SALTO DI UNA GENERAZIONE”: i padri sono affetti, le figlie no, ma
alcuni nipoti saranno malati. Infatti quando una figlia portatrice ha dei figli con un maschio sano, avrà una
probabilità del 50% di generare figli maschi affetti, ma nessuna delle figlie femmine sarà affetta, e metà di
esse sarà portatrice. 
Questo è spiegato dal fatto che il daltonismo è causato da un allele recessivo posto sul cromosoma X: i
maschi possiedono un solo cromosoma X, perciò se hanno l’allele per il daltonismo sul loro unico
cromosoma X sono daltonici; le donne, invece, per essere daltoniche devono ereditare l’allele malato su
entrambi i cromosomi X; per questo l’incidenza del daltonismo è maggiore nei maschi. 
I maschi non ereditano un allele presente sul cromosoma X del padre; le figlie invece lo erediterebbero ma
non lo esprimerebbero fenotipicamente, a meno che non ricevano dalla madre il cromosoma X con lo stesso
allele (perché si parla di carattere recessivo). 
Il daltonismo è la prima malattia genetica per la quale è stato identificato un linkage con il cromosoma X. 
Vi sono altre eccezioni che sembrano non confermare le leggi di Mendel: 
- NUOVE MUTAZIONI DEL DNA: esse non sono presenti nelle cellule somatiche dei genitori, poiché
occorrono durante la formazione delle loro cellule germinali (spermatozoi e cellule uovo), dunque figli
affetti hanno genitori sani; sono dunque mutazioni che non sono ereditate dalla generazione precedente; 
- ABERRAZIONI CROMOSOMICHE: esse sono un’importante causa di ritardo mentale, per esempio la
sindrome di Down, causata dalla presenza di un intero cromosoma soprannumerario, dovuto ad un errore
nella distribuzione dei cromosomi definito “NON DISGIUNZIONE”. 
La sindrome di Down è causata da 3 copie (trisomia) del cromosoma 21. 
Il fenomeno della non disgiunzione è più frequente nei figli di madri più vecchie, infatti tutti gli oociti
immaturi di una femmine sono presenti nelle ovaie già prima della nascita, e contengono entrambi i membri
di ogni coppia di cromosomi; ogni mese un oocita va incontro al fenomeno della divisione cellulare. 
La non disgiunzione è più probabile quando la donna è vecchia poiché il suo oocita è rimasto per lungo
tempo in uno stato di quiescenza; al contrario gli spermatozoi vengono continuamente prodotti, per questo
motivo l’incidenza della sindrome di Down non è legata all’età del padre; 
- ESPANSIONE DI TRIPLETTE: è una mutazione che coinvolge sequenze ripetute di DNA. Ad esempio,
l’HD è causata da una ripetizione del gene posto sul cromosoma 4 instabile. I cromosomi normali
contengono un numero di ripetizione della tripletta che è tra 11 e 34 copie, ma i cromosomi di individui
Anna Battista Sezione Appunti
Genetica del comportamento affetti da HD possono avere più di 40 copie della tripletta. 
Il numero delle triplette ripetute è instabile e il numero delle ripetizione può aumentare da una generazione
all’altra. Questo meccanismo spiega la cosiddetta ANTICIPAZIONE GENETICA, caratterizzata dal fatto
che i sintomi compaiono in età più precoce e con maggiore gravità nelle generazioni successive. 
Per quanto riguarda l’HD, la tripletta che va incontro ad espansione  è CAG. 
Studi recenti sull’anticipazione genetica, affermano che anche la schizofrenia e le psicosi maniaco-
depressive derivano da espansioni di triplette. 
L’essere affetti da schizofrenia riduce la probabilità di trovare un partner e di avere figli; perciò gli individui
schizofrenici che siano riusciti a generare figli hanno probabilmente manifestato la malattia dopo essere
diventati genitori; e se qualcuno dei loro figli dovesse sviluppare la malattia, l’età di insorgenza sarebbe
probabilmente più precoce rispetto a quella dei genitori affetti. 
Pure la sindrome dell’X Fragile, la più comune causa di ritardo mentale dopo la sindrome di Down, è
causata da un’espansione di triplette ripetute, che rende fragile il cromosoma X. E’ più frequente nei maschi
rispetto alle femmine. 
I genitori che hanno ereditato cromosomi X con un numero normale di ripetizioni (da 6 a 54) possono
produrre oociti e spermatozoi con un numero espanso di ripetizioni (fino a 200) chiamato
PREMUTAZIONE, questa premutazione non causa ritardo mentale nella prole, ma porta ad espansioni
molto maggiori (più di 200) nella generazione successiva, che causano ritardo mentale; 
- IMPRINTING GENOMICO: o IMPRINTING GAMETICO, caratterizzato dall’espansione differenziale di
un gene a seconda che esso sia ereditato dalla madre o dal padre. Questo fenomeno generalmente coinvolge
l’inattivazione di una parte del gene attraverso un processo chiamato METILAZIONE. 
L’esempio più eclatante di imprinting genomico nell’uomo coinvolge la delezione di una piccola regione del
cromosoma 15 che determina l’insorgenza di due malattie molto diverse in funzione del fatto che la
delezione sia stata ereditata dalla madre o dal padre. 
Quando viene ereditata dalla madre, la delezione causa la sindrome di Angelman, che è caratterizzata da
grave ritardo mentale, andatura goffa e risate frequenti e inappropriate. 
Quando, invece, la delezione è ereditata dal padre, la delezione causa la sindrome di Prader-Willt, che è
caratterizzata da eccessi d’ira, depressione e mangiare eccessivamente, obesità e bassa statura. 
 
La schizofrenia e la capacità cognitiva generale sono esempi di caratteri complessi e quantitativi (diversi dai
caratteri semplici, cioè caratteri qualitativi del tipi tutto o nulla) per i quali la somiglianza tra parenti è
proporzionale alla quantità di geni che essi condividono; ovvero i gemelli identici sono più simili rispetto ai
gemelli fraterni e che i parenti di primo grado sono più simili di quelli del secondo grado. 
La schizofrenia (carattere complesso) è una grave malattia mentale caratterizzata da disturbi del pensiero,
non presenta una modalità di trasmissione semplice come l’HD, la PKU o il daltonismo, tuttavia presenta
familiarità; infatti il rischio di insorgenza di schizofrenia aumenta con l’aumentare della parentela genetica:
se una persona ha un parente di secondo grado (nonno, zio) schizofrenico, il suo rischio di sviluppare la
malattia è del 4%; se invece ha un parente di primo grado (genitore o fratello) il rischio è del 9%; se diversi
membri della famiglia sono affetti, il rischio è maggiore; se un gemello fraterno è affetto, il rischio è del
17% rispetto a quello degli altri fratelli; infine, il rischio è del 48% per un gemello identico di un individuo
schizofrenico. 
Anche la capacità cognitiva generale (carattere quantitativo) non sembra seguire le leggi mendeliane,
sebbene sia un carattere familiare: genitori con elevati punteggi ai test di intelligenza tendono ad avere figli
in grado di ottenere punteggi superiori alla media. 
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Genetica del comportamento Per descrivere la somiglianza tra individui di una stessa famiglia, per i caratteri quantitativi, è necessario
effettuare un’analisi statistica, usando il coefficiente di correlazione di Pearson che va da 0.00 (assenza di
correlazione) a 1.00 (perfetta somiglianza); i coefficienti di correlazione per i punteggi nei test di
intelligenza mostrano che la somiglianza per la capacità cognitiva generale fra i membri di una famiglia
aumenta con l’aumentare della parentela genetica. 
 
L’HD e la PKU sono esempi in cui un singolo gene è necessario e sufficiente per causare la manifestazione
di un carattere o di una malattia. Condizione necessaria: una persona è affetta da HD solo se possiede l’allele
dominante (H); condizione sufficiente: una persona portatrice (Hh) è affetta da HD perché essa è una
malattia ad allele dominante. 
Quindi siamo in presenza di un carattere dicotomico, del tipo tutto-nulla: un individuo può portare o meno
uno specifico gene e dunque può essere affetto o meno. 
Al contrario, più di un singolo gene è probabilmente responsabile delle malattie complesse, come la
schizofrenia, e delle grandezze continue, come la capacità cognitiva generale. 
Questi caratteri complessi e quantitativi, non vìolano le leggi di Mendel, infatti essere possono essere
applicate anche ai caratteri complessi che sono influenzati da molti geni; un carattere complesso di questo
tipo è chiamato “CARATTERE POLIGENETICO”. 
La distribuzione di caratteri fenotipici determinati da un gene singolo, hanno gli alleli che si comportano in
modo completamente dominante o recessivo; la distribuzione di caratteri fenotipici determinati da geni
multipli hanno alleli che si comportano con un effetto additivo, nel senso che ciascuno di essi contribuisce in
parte al fenotipo. 
 
L’azione congiunta di molti geni determina la produzione di caratteri quantitativi, che rappresenta il cardine
della GENETICA QUANTITATIVA, che è una teoria e un insieme di metodi (come i metodi dello studio
dei gemelli e delle adozioni) per lo studio della trasmissione dei caratteri quantitativi complessi. 
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Genetica del comportamento 3. IL DNA: LE BASI DELL’EREDITARIETA’
 
Il DNA è la molecola responsabile dell’ereditarietà; esso è costituito da due filamenti separati da coppie di
quattro basi: adenina, timina, guanina e citosina. L’Adenina si appaia sempre con la Timina e la Guanina si
appaia sempre con la Citosina. Lo scheletro di ciascun filamento è costituito da molecole di zucchero e di
fosfato. I filamenti si avvolgono uno attorno all’altro per formare la struttura a doppia elica. 
La sua struttura permette al DNA di realizzare le sue due funzioni: 
1) autoreplicarsi, durante il processo di divisione cellulare; 
2) dirigere la sintesi delle proteine: la sequenza di basi del DNA contiene il codice genetico che viene
trascritto in mRNA e poi tradotto in sequenze amminoacidiche. Tale codice consiste in diverse sequenze di 3
basi, chiamate “codoni”. 
 
Le mutazioni determinano la cosiddetta “variabilità genetica”, ovvero la condizione per cui gli organismi
differiscono tra loro per uno o più caratteri; esse sono errori compiuti nel processo di replicazione del DNA,
e producono alleli diversi, chiamati polimorfismi. 
La mutazione di una singola base può causare l’inserimento di un diverso aminoacido in una proteina,
causando l’alterazione della funzione di quest’ultima; questa singola sostituzione amminoacidica, nelle
centinaia di aminoacidi che compongono una proteina, può non avere alcun effetto evidente sul
funzionamento della proteina, o può avere un piccolo effetto, se non addirittura  un grave effetto, anche
letale, sulla funzione della proteina. 
Una mutazione che causi la perdita di un singolo nucleotide  è probabile che causi un danno maggiore
rispetto ad una che determini la sostituzione di un nucleotide. 
L’identificazione dei polimorfismi del DNA è possibile grazie nuovi tipi di marcatori genetici del DNA che
includono i RFLP (polimorfismi di lunghezza dei frammenti di restrizione), i SSR (polimorfismi di
ripetizione di sequenze semplici) e i SNP (polimorfismi dei singoli nucleotidi). Il sequenziamento del DNA
è, in ultima analisi, il metodo definitivo per identificare tutti i polimorfismi. 
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Genetica del comportamento 4. GENETICA, COMPORTAMENTO E AMBIENTE
 
I tratti comportamentali sono molto più complessi, rispetto alle malattie dovute all’azione di singoli geni,
come l’HD e la PKU. I caratteri complessi sono influenzati dall’ereditarietà, ma non da un singolo gene;
solitamente sono coinvolti molti geni e hanno un ruolo fondamentale anche numerose influenze ambientali. 
Nella specie umana, relativamente ai tratti comportamentali complessi, per chiarire l’effetto dei geni e
dell’ambiente sullo sviluppo dell’individuo si utilizzano: un esperimento genetico (i gemelli) e un
esperimento dell’ambiente di crescita (le adozioni). 
Questi metodi e le teorie sulle quali si basano sono chiamati “genetica quantitativa”, essa si occupa di
chiarire quanto le differenze osservate tra singoli individui siano dovute a differenze genetiche e quanto a
differenze ambientali. 
Per il comportamento animale, gli studi di selezione e gli studi sulle linee consanguinee forniscono un test
potente dell’influenza genetica. 
I cani, ad esempio, sono un chiaro esempio della variabilità genetica all’interno di una specie. 
STUDI DI SELEZIONE: si tratta di esperimenti in laboratorio condotti selezionando per il comportamento. 
Un esempio di studio di selezione sul comportamento è quello che è stato effettuato con i topi in una scatola
molto illuminata chiamata “campo aperto” per misurare i livelli di paura. Nel campo aperto, alcuni animali
si immobilizzano, defecano e urinano, altri invece lo esplorano attivamente. Bassi livelli di attività  vengono
considerati indice di paura. I topi più attivi venivano selezionati e fatti accoppiare con altri topi attivi, e la
stessa cosa avveniva tra i topi meno attivi; dai primi, venivano selezionati ancora i topi più attivi e fatti
accoppiare tra di loro, e la medesima cosa tra i topi meno attivi. Questo processo di selezione durò per 30
generazioni. La selezione ebbe successo, poiché con il passare delle generazioni, i topi ad alta attività sono
diventati sempre più attivi, e quelli a bassa attività sempre meno attivi. 
La differenza tra i topi ad alta attività e quelli a bassa attività aumentava in maniera costante ad ogni
generazione, ciò è un risultato tipico degli studi di selezione sui tratti comportamentali e suggerisce che nella
variabilità comportamentale sono coinvolti molti geni, poiché se ad essere coinvolti fossero stati solo uno o
due geni, i due diversi tipi di topo si sarebbero separati dopo poche generazioni e la loro distanza non
sarebbe ulteriormente aumentata. 
STUDI SU LINEE CONSANGUINEE: si tratta di esperimenti in cui fratelli e sorelle sono stati accoppiati
per almeno 20 generazioni, ciò conduce al fatto che ogni animale di una linea sia praticamente un clone di
tutti gli altri membri della linea (i membri saranno geneticamente identici). 
Ogni linea differisce dalle altre dal punto di vista genetico, quindi differenze comportamentali tra linee
allevate nello stesso ambiente di laboratorio saranno dovute all’influenza genetica, invece differenze
comportamentali all’interno di una stessa linea saranno dovute all’influenza dell’ambiente di crescita pre- e
post- natale. 
Per quanto riguarda, invece, il comportamento umano, i metodi genetici non sono così potenti e diretti come
gli studi di selezione e gli studi su linee consanguinee, e la ricerca in campo umano si limita si limita a
studiare le differenze genetiche ed ambientali che si verificano naturalmente, a tal proposito si usano
l’adozione e la nascita di gemelli per capire le influenze relative alla genetica e all’ambiente di crescita. 
STUDI SULLE ADOZIONI: Le adozioni creano individui geneticamente imparentati che non condividono
lo stesso ambiente familiare, dunque le somiglianze tra questi individui forniscono una stima del contributo
genetico; inoltre, le adozioni creano individui che condividono lo stesso ambiente familiare, ma che non
sono geneticamente imparentati, dunque le somiglianze tra questi individui forniscono una stima del
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