Thomas Hunt Morgan

Artigo científico escrito por: Tomiozzo Jr., José Carlos Damo, Larissa Rossi, Leonardo Faculdade de Medicina UPF RESUMO: Zoólogo e geneticista, Thomas Hunt Morgan nasceu em 25 de setembro de 1866, em Lexington (Kentucky, Estados Unidos), filho de diplomata e sobrinho de um general do exército. Começou seus estudos na Universidade de Kentucky, depois doutorou-se em 1890 em biologia pela Universidade Johns Hopkins. Optando pelo trabalho de pesquisa, Morgan dedicou-se à embriologia experimental, e tornou-se um dos melhores especialistas nessa área. Depois redescobriu as leis de Mendel e aprofundou seus estudos de genética, num primeiro momento com ratos e, a partir de 1909, com a Drosophila melanogaster, a “mosca das frutas”. Até então, Thomas Morgan se revelava um forte opositor dessa teoria cromossômica. Com três de seus alunos – Calvin B. Bridges, Alfred H. Sturtevant e Hermann Muller – Morgan descobriu que os genes (unidades responsáveis pela transmissão das características hereditárias) estavam dispostos de forma linear ao longo dos cromossomos, a partir dos experimentos realizados com essas moscas. Os resultados dessa pesquisa foram publicados em 1910 e são até hoje empregados em estudos de genética e evolução. Nessa pesquisa, Thomas Morgan descobriu o primeiro mutante na drosófila, o qual possuía olhos brancos ao invés de vermelhos. Em 1915, também lançou um livro. Com a ajuda dos alunos e pesquisadores auxiliares, Morgan escreveu Mecanismo da Hereditariedade Mendeliana, em que formula a teoria do arranjo linear dos genes nos cromossomos. A partir disso Morgan conseguiu realizar a descoberta da herança ligada ao sexo. Posteriormente, Thomas Morgan ao observar outras mutações por meio do estudo sistemático do tipo de herança, ele e seus seguidores formularam um novo conceito de gene e da teoria cromossômica da herança. Escreveu vários livros, entre eles The Theory Of The Gene (A Teoria do Gene), de 1926, e Embriology and Genetics (Embriologia e Genéticas), em 1933. Em 1939, recebeu da Sociedade Real de Londres um novo prêmio por suas pesquisas. Palavras-chave: Thomas Hunt Morgan, Prêmio Nobel Medicina 1933, drosófila, teoria cromossômica da hereditariedade. ABSTRACT: Zoologist and geneticist, Thomas Hunt Morgan was born in September 25, 1866, in Lexington (Kentucky, United States of America), son of a diplomat and nephew of an army’s general. Started his studies at Kentucky University, and then took his doctor degree in 1890 in Biology by Johns Hopkins University. Morgan chose the research work, applied himself to experimental embryology, and became one of the best specialists in this area. After this, he rediscovered Mendel’s Laws and dug his genetic studies, in a first moment with mice and, starting from 1909, with Drosophila melanogaster, the “fruit fly”, where until then Thomas H. Morgan used to show himself as a strong oppositor of this chromosomic theory. With three of his pupils – Calvin B. Bridges, Alfred H. Sturtevant and Herman Muller – Morgan discovered that the genes (the responsible for the transmition of the hereditary characteristics units) were disposed in a linear form along the chromosomes, through the experiments made with these flyes. This research’s results were published in 1910 and are still today used in genetic and evolution’s studies. In this research, Thomas Morgan discovered the first mutant of the drosophila, which was white-eyed and not red-eyed as usual. In 1915 he wrote a book. With the help of his pupils and auxiliary researchers, Morgan wrote The Mechanism of Mendelian Hereditariety, where he formulates the theory of the linear disposition of the genes in the chromosomes. Starting from this, Morgan could make the discovery of the sex-linked inheritance, what later by observing other mutations and, through the systematic study of the inheritance kind, he and his followers formulated a new concept of gene and of chromosomic theory of inheritance. Wrote several books, among them The Theory of the Gene in 1926, and Embryology and Genetics in 1933. In 1939, received from the London Royal Society a new prize by his researchers. Keywords: Thomas Hunt Morgan, 1933 Medicine Nobel Prize, drosophila, hereditary sucession of chromosomic theory. INTRODUÇÃO: Os Prêmios Nobel foram instituídos por Alfred Nobel, um industrial sueco, inventor da dinamite, que em seu testamento, deixou expresso sua vontade em forma de lei. O Prêmio é atribuído anualmente no dia 10 de Dezembro, aniversário da morte de Alfred Nobel, às pessoas que fizeram pesquisas importantes, inventaram técnicas pioneiras, ou deram contribuições destacadas à sociedade nas áreas da Física, Química, Medicina e Fisiologia, Literatura, Paz e Economia. O Prêmio Nobel é administrado pela Nobel Foundation em Estocolmo, Suécia, e cada prêmio consiste numa medalha de ouro, um diploma com a citação da condecoração e uma soma em dinheiro que varia de acordo com os rendimentos da Fundação Nobel. Em 1933 Thomas Hunt Morgan foi condecorado com o Prêmio Nobel de Fisiologia e Medicina por suas descobertas sobre a relação entre os cromossomos e a hereditariedade, por serem eles portadores dos genes. BIOGRAFIA: Thomas Hunt Morgan nasceu em 25 de setembro de 1866, em Kentucky, Estados Unidos. Ele era o filho mais velho de Charlton Hunt Morgan (diplomata) e sua mulher Ellen Key Howard e sobrinho de John Hunt Morgan, um general do exército. Desde criança Morgan mostrava um imenso interesse por história natural e aos dez anos já colecionava pássaros, ovos de pássaros e fósseis. Depois de ingressar na Universidade de Kentucky, formou-se em Zoologia em 1886, estudou morfologia com W.K. Brooks e fisiologia com H. Newell Martin, na Universidade Johns Hopkins onde graduou-se em Biologia e fez doutorado (1890). Após anos viajando por Jamaica, Bahamas e Nápoles, no ano de 1904, Thomas Morgan tornou-se professor na Universidade Colúmbia, em Nova York, onde permaneceu por 24 anos. Nesse mesmo ano casou-se com Lilian Vaughan Sampson, uma estudante, sua aluna no Bryn Mawr College, com quem teve quatro filhos. Durante esse período, estudou os conceitos da hereditariedade formulados pelo monge austríaco Gregor Mendel, no século XIX. Nesse estudo Morgan revelou seu caráter de quem realmente era, como um estudante crítico e independente, que através de um trabalho publicado, criticou as idéias de hereditariedade mendelianas. Em 1909 as drosófilas entram na história de Thomas Hunt Morgan. Em seus trabalhos demonstrou associações chamadas de acoplamento e repulsão, descobertas por cientistas ingleses em 1909 e 1910, que na realidade representavam o mesmo fenômeno, o linkage. Com seus alunos e colaboradores Alfred H. Sturtevant (1891-1970), Calvin B. Bridges (1889-1938) e Herman J. Muller (1890-1967), publicaram O mecanismo da hereditariedade mendeliana (1915), em que descreviam o sistema dos genes, termo criado pelo botânico dinamarquês Wilhelm Ludvig Johannsen (1857-1927), no qual relatavam experimentos com drosófilas e mostravam que os genes estão linearmente dispostos nos cromossomos. Formularam, assim, a teoria cromossômica da herança, descobrindo importantes princípios da Genética. Durante o período em que lecionou na Universidade Colúmbia de 1910 a 1928, Morgan estava em seu primor. Seu estilo de fazer ciência era de importância imensa e não estava receoso de desafiar dogmas existentes. Era uma pessoa estimulante que reconheceu bons estudantes e lhes deu liberdade e espaço para trabalhar, e inspirando-os a trabalhar com a imaginação que era tão importante na ciência avançada. No ano de 1928, foi convidado pelo astrônomo G. E. Hale para ser diretor da divisão da Biologia do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech) em Pasadena (EUA), onde alguns anos mais tarde seria recrutado por R.A. Millikan (Nobel de Física de 1923) e A.A. Noyes, para chefiar a seção de Física e Química, respectivamente. Durante esse período em que trabalhou na Caltech, Morgan teve contato com vários geneticistas ilustres que futuramente iriam ser ganhadores do Prêmio Nobel, como B. McClintock e J. Monod. Foi presidente da Academia Nacional de Ciências (1927 – 1931) e da Associação Americana para os Avanços na Ciência. (1930). Ao ganhar o Prêmio Nobel de Medicina e Fisiologia no ano de 1933, por descobertas sobre o papel dos cromossomos na hereditariedade, Morgan já era reconhecido em toda a comunidade científica mundial. Ser laureado com o Nobel foi um importante fator para a elevação do prestígio da Caltech e do status da Divisão de Biologia do Instituto. Permaneceu no Instituto até sua morte em 4 de dezembro de 1945, em Pasadena. Thomas Hunt Morgan publicou vários livros durante sua vida, considerados clássicos da genética como Heredity and Sex (1913), The Physical Basis of Heredity(1919), Embryology and Genetics (1924), Evolution and Genetics (1925), The Theory of the Gene (1926), Experimental Embryology (1927) e The Scientifc Basis of Evolution (1935). Thomas Morgan, juntamente com Walter S. Sutton (1877-1916), são considerados os fundadores da teoria cromossômica. O PERÍODO DA PESQUISA: Thomas H. Morgan nasceu no ano de 1866, em Kentucky (EUA). Começou seus estudos na Universidade de Kentucky, depois doutorou-se em 1890, em biologia pela Universidade Johns Hopkins, onde começou seus trabalhos em pesquisa e embriologia. Após viajar por Jamaica, Bahamas e Nápoles, no ano de 1904, Thomas Morgan tornou-se professor na Universidade Colúmbia, em Nova York. Lá trabalhou durante 24 anos e foi onde estudou a teoria de Gregor Mendel, que serviu de embasamento para suas pesquisas e busca de respostas. A pesquisa de Thomas Hunt Morgan começou com um objetivo inicial bem diferente ao que ia buscar ao final, isto é, no início Morgan foi um forte opositor tanto da teoria mendeliana como da teoria cromossômica. A primeira procurava estabelecer um paralelo entre o comportamento dos fatores (cruzamentos) e o comportamento dos cromossomos (citológicos). Já a segunda foi formulada a partir de estudos citológicos onde haviam sido identificados no núcleo das células em divisão estruturas chamadas cromossomos, que acreditavam ser portadoras de elementos responsáveis pela hereditariedade. Nesse período, Morgan não temia desafiar dogmas existentes. Num mesmo ano (1910), após publicar um artigo atacando ambas as teorias, começou a publicar uma série de artigos através do que, gradualmente, passou a aceitar e defender. Na primeira década do século XX, apesar do avanço do conhecimento experimental e do esclarecimento conceitual relativo às leis de herança, os geneticistas não aceitavam, de modo geral, a hipótese cromossômica da herança. Bateson, Johannsen, Richard Goldschimdt e Thomas H. Morgan, entre outros, publicaram trabalhos em que combatiam essa hipótese. No entanto entre 1910 e 1915, a situação sofreu uma grande mudança. Thomas Morgan e sua equipe, através de uma famosa série de estudos sobre a hereditariedade usando a mosca das frutas (Drosophila melanogaster), encontraram evidências favoráveis à hipótese cromossômica da herança. Além disso, construíram os primeiros “mapas” indicando a disposição linear e as distâncias relativas de vários loci gênicos em Drosophila. Morgan era grande defensor da Teoria da Mutação de Hugo de Vries (1848-1935), que apareceu em dois volumes entre 1901 e 1903. Este autor havia observado nítidas diferenças entre a rosa natural Oenothera lamarckiana e espécies cultivadas, o que o levou a analisar o problema da evolução sob enfoque experimental, em substituição ao método de observação e inferência. Cultivando essa espécie, descobriu novas variedades botânicas da planta que apareciam aleatoriamente entre os espécimes normais. Concebeu então a evolução como série de mudanças radicais abruptas que dariam surgimento a novas espécies. Atualmente sabe-se que aquilo que ele chamou de “mutação” era, na maioria dos casos, resultado não de mudanças no material genético, mas de complexos arranjos cromossômicos peculiares a Oenothera, isto é, que grandes variações hereditárias ocorridas em uma geração poderiam produzir descendentes diferentes daquela de seus progenitores. Com isso Morgan pretendia através de pesquisas verificar se a teoria de De Vries se aplicava também a animais. Ao que tudo indica, sua intenção inicial era realizar esses experimentos com coelhos; contudo, como não obteve fundos suficientes para isso e, devido às vantagens práticas, tais como: tamanho pequeno, alta fecundidade e curto ciclo de vida, optou pela utilização da Drosophila melanogaster. Entretanto, não está claro como ele veio a utilizar este organismo ou onde obteve suas culturas originais. A Drosophila iria auxiliá-lo a descobrir a herança ligada ao sexo e logo após a descoberta de um segundo mutante com herança ligada ao sexo, o qual, de modo rudimentar, levou-o ao crossing-over. No início de 1910, Morgan atraiu alguns estudantes da Universidade de Columbia que foram de grande valor em seu trabalho além dos mesmos terem sido premiados por outras pesquisas, com destaques para Alfred Henry Sturtevant, que construiu o primeiro mapa genético de um cromossomo em 1913, Calvin Blackman Bridges, que lhe forneceu o primeiro microscópio, e Hermann Joseph Muller que ganhou o Prêmio Nobel de 1946 com a descoberta de mutações genéticas induzidas por raios-X. Primeiramente Morgan, ao que parece, teria exposto as culturas de Drosophila ao rádio para induzir a formação de novos mutantes, mas nunca chegou a obter mutações da magnitude daquelas obtidas por De Vries. Porém, após muita persistência, em 1910 surgiu uma variação diferente numa mosca macho de uma de suas garrafas de cultura. Essa mosca distinguiu-se das demais por apresentar olhos brancos, opondo-se ao tipo normal (selvagem), cujos olhos eram vermelhos. Embora essa variação não constituísse uma nova espécie, Morgan cruzou a “mosca-de-olhos-brancos” com uma mosca selvagem que gerou um total de 1245 moscas, sendo que apenas três delas possuíam olhos brancos. A quantidade foi desprezada e essa característica foi atribuída à mutação. Em sucessivos cruzamentos foram constatados que surgiram algumas moscas, quase sempre do sexo masculino, com olhos brancos. Morgan constatou que as características olhos brancos e vermelhos comportavam-se como fatores mendelianos sendo que o vermelho era dominante sobre o branco. Assim, procurou cruzá-la com suas irmãs de olhos vermelhos para ver o que ocorria. Constatou que todos os descendentes de F1 tinham olhos vermelhos. Em F2 Morgan observou que surgiam alguns descendentes de olhos brancos do sexo masculino. Cruzamentos posteriores mostraram que a condição olho branco, embora ocorresse quase sempre em indivíduos machos, podia ocasionalmente ocorrer em fêmeas. Essa limitação dos olhos brancos quase que exclusivamente aos indivíduos do sexo masculino apresentou um problema curioso o qual Morgan procurou elucidar. Em um artigo publicado na revista Science, Morgan apresentou os primeiros resultados de seu trabalho: cruzando-se o macho de olhos brancos com suas irmãs de olhos vermelhos resultaram em F1 1237 descendentes de olhos vermelhos. Ao cruzar os descendentes de F1 obteve-se 2459 fêmeas de olhos vermelhos, 1011 machos de olhos vermelhos e 782 machos de olhos brancos. Até então não haviam surgido fêmeas de olhos brancos, então Morgan concluiu que esse caráter era limitado ao sexo, pois era somente transmitido aos machos. Entretanto não era incompatível com a feminilidade, pois do cruzamento de machos mutantes com suas filhas obteve-se 129 fêmeas de olhos vermelhos, 132 machos de olhos vermelhos, 88 fêmeas de olhos brancos e 86 machos de olhos brancos. A partir de então, Morgan deduziu que o caráter olhos brancos podia permanecer nas fêmeas através de um cruzamento adequado, conseqüentemente não era ligado ao sexo. Em 1911, Sturtevant em uma conversa com Morgan acerca da relação espacial dos genes no núcleo percebeu que os genes ligados ao sexo podiam estar arranjados em uma ordem linear. Assim, no mesmo ano, Morgan formulou sua segunda hipótese. Essa segunda hipótese, em vez de supor que os alelos limitados ao sexo estivessem associados ao fator X, considerou-os como fazendo parte do cromossomo, no qual também estariam localizados os genes determinantes do sexo feminino - na primeira hipótese Morgan não falava em cromossomos, mas em associação de fatores. De acordo com a nova hipótese, se o fator R para olhos vermelhos estava no cromossomo X, nunca poderia aparecer isolado, fora dele. Todo espermatozóide que tem o R tem o X. como o fator W para olho branco é um alelo de R, ele também deverá estar no cromossomo X. Como os machos de Drosophila só possuem um cromossomo X(e um Y), eles só poderão possuir R ou W, em dose simples. A partir daí, durante mais de duas décadas, Morgan dedicou-se integralmente ao programa mendeliano-cromossômico de pesquisa. Em 1912, Bridges e Sturtevant, identificaram e mapearam dois grupos de fatores autossômicos (não ligados ao sexo) e um terceiro grupo foi identificado por Muller em 1914. Os quatro grupos ligados combinaram perfeitamente com os quatro pares de cromossomos que a Drosophila possuía. Evidência de que a correlação não fora acidental, foi quando Bridges usou os resultados da segregação irregular dos cromossomos sexuais para fornecer uma elegante prova de que os cromossomos eram realmente os portadores dos fatores ou genes hereditários como agora eles conheciam. Aqui nota-se que Morgan não era apenas uma pessoa estimulante mas sim alguém que reconheceu bons estudantes e lhes deu liberdade e espaço para trabalhar sua imaginação e suas idéias. No ano de 1928, Morgan passou a trabalhar no Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech) em Pasadena (EUA), onde por meio dos contatos com vários geneticistas de renome na época, continuou dando embasamento à sua pesquisa. CONCLUSÃO: O trabalho de Thomas Hunt Morgan com a mosca da fruta, Drosophila melanogaster, estabeleceu uma conexão crítica entre a biologia experimental e a evolução, assim como entre a genética mendeliana, a seleção natural e a teoria cromossômica da herança. A descoberta, em 1910, de uma mosca mutante com olhos brancos (A Drosophila selvagem possui olhos vermelhos) levou-o a concluir que essa condição era herdada precisamente como uma característica mendeliana recessiva. Nos anos seguintes, ele e seus colegas desenvolveram a teoria cromossômica mendeliana de herança e Morgan e seus colegas publicaram O Mecanismo de Herança Mendeliana, em 1915. O trabalho de Morgan foi tão popular que é considerado um marco da genética clássica. Por suas contribuições à unificação de diversas teorias antes distantes, Thomas Hunt Morgan figurava entre os grandes nomes da genética. O Prêmio Nobel Eric Kandell escreveu o seguinte sobre Morgan: “Bem como as observações de Darwin sobre a evolução das espécies animais inicialmente deram coerência à biologia do século XIX como uma ciência descritiva, as descobertas de Morgan sobre os genes e a sua localização nos cromossomos ajudaram a transformar a biologia em uma ciência experimental”. REFERÊNCIAS BIBLIOGÁFICAS: 1.NOVA Barsa. Encyclopaedia Britannica do Brasil: São Paulo, 1999. 1 CD-ROM 2.MARTINS, Lílian Al-Chueyr Pereira. Thomas Hunt Morgan e a teoria cromossômica: de crítico a defensor. Episteme. Filosofia e História das Ciências em Revista, Porto Alegre, v. 3, n. 6, p. 100-126, 1998. Disponível em Acesso em: 14 jun. 2006. 3.LEWIS, Edward B.. Thomas Hunt Morgan and His Legacy. Disponível em: Acesso em: 13 jul. 2006. 4.WIKIPEDIA: The Free Encyclopedia. Thomas Hunt Morgan. Disponível em: Acesso em: 13 jul. 2006. 5.WIKIPEDIA: A Enciclopédia Livre. Thomas Hunt Morgan. Disponível em: Acesso em: 13 jul. 2006. 6.WIKIPEDIA: A Enciclopédia Livre. Síntese Evolutiva Moderna. Disponível em: Acesso em: 15 jul. 2006. 7.WIKIPEDIA: The Free Encyclopedia. Modern Evolutionary Synthesis. Disponível em: Acesso em: 15 jul. 2006.