SOLUZIONI AI PROBLEMI DEL CAPITOLO 23. Domande concettuali

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1 SOLUZIONI AI PROBLEMI DEL CAPITOLO 23 Domande concettuali C1. I quattro processi sono: la divisione cellulare, il differenziamento cellulare, il movimento cellulare, e la morte cellulare. La divisione cellulare è necessaria per produrre un organismo pluricellulare. In altri termini, la divisione cellulare è indispensabile per la crescita. Il differenziamento cellulare è necessario per creare tipi cellulari diversi, ciascuno dei quali risulta differenziato per eseguire la propria funzione specializzata. Durante lo sviluppo embrionale il movimento cellulare serve a creare un embrione con una propria organizzazione delle cellule e degli strati germinali. Infine, la morte cellulare è necessaria per creare alcune strutture corporee. Per esempio, nelle prime fasi dello sviluppo embrionale dei mammiferi la mano è inizialmente una struttura piatta e ovale. Le dita si formano quando si verifica la morte cellulare nelle regioni intermedie. C2. A. Falso; la testa è anteriore rispetto alla coda. B. Vero C. Falso, gli arti sono ventrali rispetto alle anche. D. Vero C3. A. E probabilmente una mutazione in uno dei geni della segmentazione, che causano la riduzione del numero di segmenti. In questo caso, potrebbe essere una mutazione con perdita di funzione in un gene gap. B. Potrebbe essere una mutazione in un gene omeotico, perché le caratteristiche di un segmento sono state convertite nelle caratteristiche di un segmento diverso. C. Potrebbe essere una mutazione in un gene omeotico, perché le caratteristiche di due segmenti sono state convertite nelle caratteristiche di due segmenti diversi. C4. A. Vero B. Falso, perché i gradienti vengono stabiliti anche dopo la fecondazione, durante lo sviluppo embrionale.

2 C. Vero C5. Un parasegmento è solamente una demarcazione transiente che divide l'embrione in via di sviluppo. I segmenti diventano regioni permanenti che sviluppano le proprie caratteristiche morfologiche. L'espressione di alcuni geni, come even-skipped, avviene nei parasegmenti. Questa espressione avviene prima della formazione dei segmenti. C6. A. Questa è una mutazione in un gene pair-rule (runt). B. Questa è una mutazione in un gene gap (knirps). C. Questa è una mutazione in un gene segment-polarity (patched). C7. Un morfogeno è una molecola, per esempio un fattore di trascrizione, che influenza il destino morfologico di una cellula oppure di un gruppo di cellule. Un morfogeno esercita i suoi effetti influenzando una gerarchia genetica che alla fine porta all'espressione dei geni che governano le localizzazioni cellulari e le morfologie. Se un morfogeno viene espresso nel posto sbagliato, ne risulta una morfologia anomala. Un esempio è rappresentato dal mutante denominato Antennapedia, in cui al posto dell'antenna si osserva una zampa. Esempi di morfogeni in Drosophila includono Bicoid, Hunchback, Giant, Krüppel, e altri prodotti di geni omeotici come Antennapedia e bithorax. C8. L informazione posizionale si riferisce al fenomeno mediante il quale le localizzazioni dei morfogeni e le molecole di adesione cellulare forniscono alla cellula informazioni sulla sua posizione relativamente alle altre cellule. In Drosophila, l organizzazione segmentata del corpo si forma inizialmente in base alla distribuzione spaziale dei prodotti di geni a effetto materno. Questi prodotti genici portano all attivazione sequenziale dei geni della segmentazione. L informazione posizionale può derivare da morfogeni presenti all interno dell oocita, oppure secreti dalle cellule durante lo sviluppo, e dai contatti cellula-cellula. Sebbene siano tre meccanismi importanti, i morfogeni della cellula uovo hanno un impatto maggiore sulla struttura corporea generale. C9. I due processi sono simili in quanto essi stabiliscono dei gradienti di concentrazione che possono portare all'attivazione spaziale dei geni in particolari regioni dell'embrione. Quando i

3 gradienti sono stati formati nell'oocita, il morfogeno viene incorporato nelle cellule durante gli stadi di scissione e di moltiplicazione cellulare dell'embriogenesi. In questo caso, il morfogeno si trova già all'interno. Successivamente nello sviluppo, quando un morfogeno viene secreto da una particolare cellula oppure da un gruppo di cellule, il morfogeno deve legarsi ai recettori di superficie della cellula per esercitare i suoi effetti. C10. La porzione anteriore dell asse antero-posteriore è determinata dall azione di Bicoid. Durante l oogenesi, l mrna di Bicoid entra nell estremità anteriore dell oocita e viene sequestrato per stabilire un gradiente in senso antero-posteriore (elevato-basso). In seguito, quando l mrna viene tradotto, la proteina Bicoid nella regione anteriore instaura una gerarchia genica che porta alla formazione delle strutture anteriori. Se Bicoid non fosse trattenuto nell estremità anteriore, le strutture anteriori non potrebbero formarsi. C11. La proteina Bicoid è un morfogeno che determina lo sviluppo corretto delle porzioni anteriori dell'embrione. Essa agisce come un fattore di trascrizione. Altri geni, come hunchback, sono stimolati da Bicoid in funzione della sua concentrazione. In questo caso, hunchback viene stimolato solamente nella parte anteriore dell'embrione. In senso generale, la dipendenza dalla concentrazione porta all'attivazione dei geni in particolari regioni dell'embrione, conducendo alla stimolazione di alcune ampie strisce e infine di un pattern segmentato. C12. I prodotti dei geni a effetto materno influenzano la formazione dei principali assi corporei, incluse le regioni antero-posteriori, le regioni dorso-ventrali, e le regioni terminali. Essi sono espressi durante l oogenesi e agiscono molto precocemente durante lo sviluppo. Dopo che gli assi sono stati determinati sono necessari i geni zigotici, in particolare le tre classi di geni della segmentazione, che sono espressi dopo la fecondazione. C13. Un gene omeotico governa il destino finale dei particolari segmenti nell'animale adulto. Una mutazione con acquisto di funzione è causata da un'espressione aberrante di un gene omeotico in una localizzazione errata, oppure nel momento non opportuno. Questo induce la regione a sviluppare caratteristiche inappropriate. Una mutazione con perdita di funzione induce un segmento a sviluppare caratteristiche che sono normalmente presenti nel segmento adiacente anteriore.

4 C14. La sequenza codificante i geni omeotici contiene una sequenza consenso di 180 bp denominata omeobox. Il dominio proteico codificato dall omeobox è chiamato omeodominio. L omeodominio contiene tre sequenze conservate che assumono una conformazione ad α elica. La disposizione delle tre α eliche promuove il legame della proteina al solco maggiore del DNA. L elica III è denominata elica di riconoscimento, perché essa riconosce una particolare sequenza nucleotidica all interno del solco maggiore. In questo modo, le proteine omeotiche sono in grado di associarsi al DNA in maniera sequenza-specifica attivando con ciò specifici geni. C15. Siccome il gene nanos partecipa allo sviluppo delle strutture anteriori, questa larva svilupperà probabilmente due estremità anteriori. C16. Esso sarebbe normalmente espresso nei tre segmenti toracici che presentano gli arti (T1, T2, e T3). C17. Quando una mutazione con perdita di funzione avviene in un gene omeotico, il(i) segmento(i) dove questo gene viene normalmente espresso assumerà le caratteristiche del(dei) segmento(i) anteriore adiacente. Per una mutazione con acquisto di funzione, un gene omeotico viene espresso nel posto sbagliato. Il segmento in cui viene espresso in modo non corretto presenterà caratteristiche anomale (come zampe al posto delle antenne). Perciò, la conseguenza fenotipica di una mutazione con acquisto di funzione è che uno o più segmenti presenteranno le caratteristiche dei segmenti che normalmente si trovano in altre regioni del corpo del moscerino (nota: è possibile che una mutazione con acquisto di funzione assomigli a una mutazione con perdita di funzione se la mutazione con acquisto di funzione risulta nell'anomala espressione di un gene omeotico nel segmento adiacente posteriore al segmento dove il gene omeotico viene normalmente espresso) A. Allele con acquisto di funzione B. Sia una mutazione con acquisto di funzione che una mutazione con perdita di funzione potrebbero spiegare questo fenotipo; è più probabile una mutazione con perdita di funzione perché mutare un gene ed eliminarne la funzione è più semplice. C. Allele con acquisto di funzione. C18.

5 A. Quando una mutazione inattiva un gene gap, risulta assente una regione contigua della larva. B. Quando una mutazione inattiva un gene pair-rule, sono assenti alcune regioni derivanti da parasegmenti alternati C. Quando una mutazione inattiva un gene segment-polarity, sono mancanti le porzioni all estremità anteriore oppure posteriore dei segmenti. C19. Un gene a effetto materno viene espresso nelle cellule nutrici che circondano un oocita in via di sviluppo, e i prodotti genici (RNA oppure proteine) vengono trasferiti dalle cellule nutrici all'oocita. Siccome le cellule nutrici sono diploidi, il fenotipo dell'individuo risultante dalla fecondazione dipende in realtà dal genotipo diploide delle cellule nutrici (che è identico al genotipo materno). I geni zigotici sono espressi dopo la fecondazione (nota: alcuni geni sono sia geni a effetto materno che zigotici; essi sono espressi nelle cellule nutrici e dopo la fecondazione. Per questa domanda, tuttavia, assumiamo che un gene possa essere dell'uno o dell'altro tipo, non di entrambi). A. Nanos è un gene a effetto materno; l'mrna di nanos si accumula nell'oocita. B. Antp è un gene zigotico. Esso è un gene omeotico che viene attivato durante lo sviluppo embrionale dopo che sono stati espressi i geni della segmentazione. C. Bicoid è un gene a effetto materno; l'mrna di bicoid si accumula nell'oocita. D. Lab è un gene zigotico. Esso è un gene omeotico che viene attivato durante lo sviluppo embrionale dopo che sono stati espressi i geni della segmentazione. C20. Il corretto sviluppo dei mammiferi richiede i prodotti di geni a effetto materno che svolgono un ruolo fondamentale nell avviare lo sviluppo embrionale. L organizzazione corporea dell adulto è solamente un estensione di quella embrionale, che è stabilita nell oocita. Dato che il punto di inizio dello sviluppo embrionale è la cellula uovo, questo spiega perché per clonare i mammiferi sia necessario un oocita enucleato. C21. A. In questo caso la cellula A-1 si comporta come la cellula B-1. La cellula A-1 produce la linea di discendenza cellulare della cellula B-1

6 B. In questo caso, la cellula B-1 si comporta in modo simile alla cellula A-1. La cellula B-1 produce la linea di discendenza cellulare che la cellula A-1 produrrebbe normalmente. C22. Una mutazione eterocronica altera il momento in cui viene normalmente espresso un gene coinvolto nello sviluppo. Il gene può essere espresso troppo presto oppure troppo tardi, e questo induce certe linee di discendenza cellulare a non essere sincronizzate con il resto dell animale. Se una mutazione eterocronica interessasse l intestino, l individuo potrebbe avere alla fine troppe cellule intestinali (se questa fosse una mutazione con acquisto di funzione), oppure troppo poche (se fosse una mutazione con perdita di funzione). In entrambi i casi, gli effetti potrebbero essere dannosi perché la crescita dell intestino deve essere coordinata con lo sviluppo del resto dell animale.

7 C23. Drosophila ha otto geni omeotici distribuiti in due complessi (Antennapedia e bithorax) su un cromosoma (il cromosoma 3). Il topo ha quattro complessi Hox denominati HoxA (sul cromosoma 6), HoxB (sul cromosoma 11), HoxC (sul cromosoma 15), e HoxD (sul cromosoma 2). Ci sono in totale 38 geni nei quattro complessi e 13 tipi di geni. Tra i primi sei geni, cinque di essi sono omologhi ai geni presenti nel complesso Antennapedia di Drosophila. Tra gli ultimi sette, tre di essi sono omologhi ai geni del complesso bithorax. Come per i complessi bithorax e Antennapedia di Drosophila, la disposizione dei geni Hox lungo i cromosomi di topo riflette il loro profilo di espressione dall'estremità anteriore a quella posteriore. Per quanto riguarda le differenze, un topo ha un numero maggiore di geni omeotici, e i knockout genici non portano sempre a trasformazioni che assomigliano al segmento anteriore adiacente. C24. Il differenziamento cellulare è la specializzazione di una cellula in un particolare tipo. Nel caso delle cellule del muscolo scheletrico, le proteine bhlh svolgono un ruolo importante all inizio del differenziamento. Quando le proteine bhlh vengono attivate, esse sono in grado di legare gli enhancer e quindi di attivare l espressione di molti geni muscolo-specifici. Quando vengono sintetizzate le proteine codificate dai geni muscolo-specifici, esse cambiano le caratteristiche della cellula in quelle di una cellula muscolare. Le proteine miogeniche bhlh sono regolate mediante dimerizzazione. Quando si forma un eterodimero tra una proteina miogenica bhlh e una proteina E, esso attiva l espressione genica. Tuttavia, quando si forma un eterodimero tra la proteina miogenica bhlh e la proteina Id, l eterodimero è incapace di legarsi al DNA. La proteina Id viene prodotta durante le prime fasi dello sviluppo e impedisce alle proteine miogeniche bhlh di promuovere il differenziamento muscolare troppo precocemente. Negli stadi successivi dello sviluppo, la quantità di proteina Id diminuisce fortemente, e le proteine miogeniche bhlh possono associarsi con le proteine E per indurre il differenziamento muscolare. C25. I geni coinvolti nel differenziamento cellulare e i geni omeotici sono simili perché controllano le vie di regolazione genica. Questi tipi di geni usualmente codificano per fattori di trascrizione che regolano l'espressione di molti geni. La principale differenza si riscontra nella estensione del controllo genetico. MyoD, per esempio, controlla il differenziamento delle cellule dei muscoli scheletrici, e questo tipo cellulare può essere presente in molte regioni corporee diverse. Un gene omeotico controlla lo sviluppo di un intero segmento del corpo; un segmento del

8 corpo ha molti tipi cellulari diversi che sono organizzati in un particolare modo. C26. Una cellula totipotente è una cellula in grado di creare un organismo completo. A. Negli esseri umani una cellula uovo fecondata è totipotente, e sono totipotenti le cellule embrionali alle prime divisioni dell embrione. Tuttavia, dopo numerose divisioni, le cellule embrionali perdono la loro totipotenza, e, diventano invece determinate, per svilupparsi in specifici tessuti all interno del corpo. B. Nelle piante, molte cellule sono totipotenti. C. Siccome il lievito è unicellulare, una cellula corrisponde all intero individuo. Perciò le cellule di lievito sono totipotenti; esse possono produrre nuovi individui mediante divisione cellulare. D. Siccome i batteri sono unicellulari, una cellula corrisponde all intero individuo. Perciò i batteri sono totipotenti; essi possono produrre nuovi individui mediante divisione cellulare. C27. Un meristema è un gruppo organizzato di cellule in attiva divisione. Una pianta può avere uno o più meristemi apicali che producono germogli e che daranno origine a strutture quali le foglie e i fiori. Il meristema radicale cresce nella direzione opposta e dà origine alle radici. Il modo di crescita dei meristemi è il determinante principale nella morfologia complessiva della pianta. Per esempio, se un meristema apicale produce germogli in intervalli vicini, ne risulteranno foglie molto vicine tra loro. Al contrario, se un meristema apicale produce pochi germogli che daranno origine alle foglie, la pianta presenterà poche foglie. Questo spiega perché alcune piante sono cespugliose e altre lo sono meno. C28. Gli animali iniziano il loro sviluppo da un oocita e poi formano gli assi antero-posteriore e dorso-ventrale. La formazione di un individuo adulto è un espansione dell organizzazione corporea embrionale. Le piante crescono principalmente a partire da due meristemi: apicale e radicale. A livello cellulare, lo sviluppo delle piante è diverso perché non comporta la migrazione cellulare, e la maggiore parte delle cellule vegetali sono totipotenti. Per iniziare lo sviluppo, gli animali necessitano di un organizzazione all interno dell oocita. A livello genetico, tuttavia, lo sviluppo degli animali e delle piante è simile, in quanto la realizzazione del piano di sviluppo e la specializzazione cellulare vengono determinate da una gerarchia genica di fattori trascrizionali

9 C29. A. Carpello-stame-stame-carpello B. Sepalo-sepalo-carpello-carpello C. carpello-carpello-carpello-carpello Domande sperimentali S1. Ci si attende che l'embrione si sviluppi con due estremità anteriori. È difficile predire cosa succederebbe negli stadi tardivi dello sviluppo. In quel momento, la gerarchia genetica è già stata stabilita quindi gli effetti risulterebbero attenuati. Inoltre, in fasi successive dello sviluppo, l'embrione è suddiviso in molte cellule quindi l'iniezione influenzerebbe probabilmente un'area ristretta. S2. Drosophila ha il vantaggio che i ricercatori hanno già identificato molti alleli mutanti che alterano lo sviluppo in modo specifico. Nel moscerino della frutta la gerarchia della regolazione genica è ben conosciuta. C. elegans ha il vantaggio della semplicità e della completa conoscenza del destino cellulare. Questo permette ai ricercatori di esplorare quanto sia critico per lo sviluppo il momento in cui si attiva l espressione genica. S3. Il termine destino cellulare si riferisce al tipo cellulare finale in cui si formerà una cellula. Per esempio, il destino di una cellula potrebbe essere di cellula muscolare. Una genealogia cellulare descrive le linee di discendenza cellulari e i destini cellulari finali per un gruppo di cellule. In C. elegans, è stata definita un'intera genealogia cellulare. Una linea di discendenza cellulare è una descrizione della distribuzione delle divisioni cellulari sequenziali che particolari cellule seguiranno durante lo sviluppo di un organismo. S4. Per determinare se una mutazione stia influenzando il momento in cui avvengono specifici cambiamenti durante lo sviluppo, un ricercatore deve conoscere il momento normale, ossia lo stadio dello sviluppo in cui le cellule dovrebbero dividersi, e quali tipi cellulari dovrebbero produrre. Una genealogia cellulare fornisce queste informazioni, con le quali è possibile determinare se particolari mutazioni alterano la distribuzione temporale delle divisioni cellulari.

10 S5. Il fenotipo sacco di vermi può essere determinato da un'aberrazione nello sviluppo di numerosi tipi di cellule. È un fenotipo facile da osservare e studiare. In alcuni casi, l'incapacità di deporre le uova può essere dovuto a una distribuzione temporale anormale nelle fasi dello sviluppo in particolari linee di discendenza cellulari (anche se non è sempre così). Un ricercatore può osservare in che modo la divisione cellulare viene alterata nel fenotipo sacco di vermi e verificare se la modalità temporale delle divisioni cellulari sia o no sincronizzata con il resto dell'animale. S6. Il mutante 1 è un allele con acquisto di funzione; esso mantiene il pattern di divisione L1. Il mutante 2 è un allele con perdita di funzione; esso salta il pattern L1 e passa a seguire il pattern L2. S7. Questi risultati indicano che, affinché l'embrione si sviluppi in modo appropriato e sopravviva, il prodotto genico è necessario per 1-3 ore dopo la fecondazione. Il prodotto genico non è necessario negli altri stadi dello sviluppo che sono stati analizzati in questo esperimento (0,1 ore, oppure 3-6 ore dopo la fecondazione). S8. Come descritto nel Capitolo 15, la maggior parte dei geni eucariotici ha un promotore principale adiacente alla sequenza codificante; gli elementi regolativi che controllano il tasso della trascrizione a livello del promotore sono solitamente a monte del promotore centrale. Perciò, per indurre l espressione del gene Antp nella regione dove normalmente è espresso il prodotto del gene abd-a, dovresti unire la regione regolativa a monte del gene abd-a alla sequenza codificante del gene Antp. Questo costrutto dovrebbe essere inserito in un elemento P (vedi di Regolativa seguito). Il costrutto di abd-a illustrato codificante seguito dovrebbe di Antp essere inserito in un embrione. regione Elemento P sequenza Elemento P Come illustrato nella Figura 23.10, il prodotto del gene Antp è normalmente espresso nella regione toracica e produce i segmenti che portano gli arti. Perciò, dato che il prodotto del gene abd-a è normalmente espresso nei segmenti addominali anteriori, si potrebbe prevedere che il

11 costrutto genetico sopra illustrato produca un moscerino con le zampe in corrispondenza dei segmenti addominali anteriori. In altre parole, i segmenti addominali anteriori potrebbero assomigliare a dei segmenti toracici. S9. A. Sì, perché la proteina Krüppel funge da repressore trascrizionale, e la sua concentrazione è comunque bassa in questa regione. B. Probabilmente no, perché la proteina Bicoid funge da attivatore trascrizionale. C. Probabilmente no, perché la proteina Hunchback funge da attivatore trascrizionale. D. Sì, perché la proteina giant agisce da repressore, e la sua concentrazione è comunque bassa in questa regione. S10. A. Le femmine devono avere avuto una femmina parentale eterozigote per un allele normale (dominante) e un allele mutante. Il maschio parentale dovrebbe essere omozigote per l allele mutante oppure eterozigote. Le femmine ereditano l allele mutante sia per via materna che paterna. Ciononostante, siccome i parentali femminili sono eterozigoti, e siccome questo è un gene a effetto materno, il fenotipo è determinato dal genotipo del parentale femminile. L allele normale è dominante, perciò le femmine in questione hanno un fenotipo normale. B. Bicoid-A sembra avere una delezione che ha rimosso parte della sequenza del gene e determina perciò la formazione di un mrna più corto. Anche Bicoid-B potrebbe avere una delezione che rimuove l intera sequenza del gene bicoid, oppure potrebbe avere una mutazione a livello del promotore,che impedisce l espressione del gene bicoid. Bicoid-C sembra corrispondere a una mutazione puntiforme che non influisce sulla quantità dell mrna bicoid. Rispetto alla funzione, le tre mutazioni sono tutte con perdita di funzione. In Bicoid-A la funzione si perde probabilmente perché l allele determina la sintesi di una proteina Bicoid troncata. La proteina bicoid è un fattore di trascrizione. La mutazione bicoid-a probabilmente accorcia la proteina e quindi inibisce la sua funzione. La mutazione Bicoid-B impedisce l espressione dell mrna di bicoid. Perciò non viene prodotta alcuna proteina Bicoid, e questo spiegherebbe la perdita della funzione. La mutazione bicoid-c sembra impedire la corretta localizzazione dell mrna di bicoid nell oocita. All interno dell oocita

12 devono esserci delle proteine che riconoscono sequenze specifiche nell mrna di bicoid e lo trattengono nell estremità anteriore. Tale mutazione deve alterare queste sequenze, impedendo a queste proteine di riconoscere l mrna di bicoid. S11. Potresti seguire una strategia di genetica inversa. Sostanzialmente, dovresti creare un knockout di HoxD-3. Il gene HoxD-3 inattivato verrebbe introdotto nel topo mediante la tecnica di sostituzione genica descritta nel Capitolo 19. Allestendo gli opportuni incroci, si otterranno dei topi omozigoti che portano l'allele con perdita di funzione al posto del gene HoxD-3 di tipo selvatico. Le caratteristiche fenotipiche dei topi normali saranno quindi confrontate con i topi omozigoti per il gene difettivo HoxD-3. Questo implicherebbe un esame dell anatomia scheletrica dei topi in diversi stadi dello sviluppo. Se HoxD-3 svolgesse un ruolo nello sviluppo, dovresti osservare delle variazioni morfologiche a suggerire delle trasformazioni anteriori. In altre parole, una determinata regione del topo potrebbe avere caratteristiche proprie di segmenti anteriori. S12. Un difetto della deposizione delle uova è in qualche modo associato a una anomalia anatomica. Il ceppo n540 ha un numero inferiore di neuroni rispetto a un verme normale. Forse il ceppo n540 è incapace di deporre le uova perché manca di neuroni importanti per il processo della deposizione delle uova. I ceppi n536 e n355 hanno una quantità eccessiva e anomala di neuroni. Forse questa sovrabbondanza interferisce con i corretti segnali necessari per la deposizione delle uova. S13. A. La larva svilupperebbe due estremità posteriori. La larva non sopravvivrebbe allo stadio di adulto B. L'estremità posteriore della larva e del moscerino adulto svilupperebbero strutture tipiche dei segmenti toracici. Il moscerino adulto potrebbe non sopravvivere. C. Il lato dorsale della larva e il moscerino adulto svilupperebbero strutture tipiche del lato ventrale. Il moscerino adulto potrebbe non sopravvivere. S14. I genetisti interessati allo sviluppo dei mammiferi hanno usato la genetica inversa perché è stato difficile identificare mutazioni nei geni dello sviluppo sulla base degli effetti fenotipici negli embrioni. Questo perché è difficile analizzare un grande numero di embrioni di

13 mammifero alla ricerca di quelli anomali che portano i geni mutanti. È facile avere migliaia di moscerini in un laboratorio, ma non è altrettanto facile avere migliaia di topi. Invece, è più semplice clonare il gene normale sulla base della sua omologia con i geni degli invertebrati, e poi indurre le mutazioni in vitro. Queste mutazioni possono essere introdotte nel topo per creare un knockout genico. Questa strategia è opposta a quella di Mendel, che ha caratterizzato i geni identificando inizialmente le varianti fenotipiche (per esempio alto rispetto a nano, semi verdi e semi gialli, ecc.).