A genética de populações e os cromossomos sexuais.

por Gladis Franck da Cunha

Cromossomos sexuais humanos

A heterossexualidade implica em sexos e cromossomos diferentes!

O cromossomo Y humano é incapaz de se recombinar com o cromossomo X, com exceção de pequenos pedaços de regiões pseudoautossômicas nos telômeros (que compreendem cerca de 5% do comprimento do cromossomo).

As regiões pseudoautossômicas dos cromossomos sexuais humanos são relíquias de antigas homologias entre os cromossomos X e Y.

A maior parte do cromossomo Y, que não se recombina, é chamada de "NRY" ou região não recombinante do cromossomo Y. 

Os genes presentes nesta região são utilizados para a detecção direta da linhagem paterna ancestral. Pesquisas nesse sentido indicam, por exemplo, que aproximadamente 30% dos homens afro-americanos possuem no cromossomo Y genes que se originaram na Europa.

Também em certas plantas se observam regiões homólogas e diferenciais. A figura abaixo compara os cromossomos sexuais de humanos e de plantas Melandrium album.

Diferenças genéticas entre homens e mulheres

A diferença de tamanho e a falta de homologia entre os cromossomos sexuais humanos fazem com que a herança dos genes presentes nestes cromossomos tenha características próprias.

O cromossomo X tem regiões exclusivamente suas (assim como o Y). As mulheres possuem dois cromossomos X, enquanto os homens possuem apenas um destes cromossomos, portanto alguns alelos que ocorrem em dupla dose nas mulheres sempre ocorrerão em dose simples nos homens.

OBSERVAÇÃO: No cromossomo X há vários genes fundamentais à sobrevivência dos INDIVÍDUOS, ao contrário do que ocorre com o cromossomo Y. 

O que é a “Herança Ligada ao Sexo”?

Herança ligada ao sexo é a designação da herança genética relacionada a genes presentes na parte não homóloga dos cromossomos sexuais, ou seja, no caso da espécie humana, os genes presentes no cromossomo X sem correspondentes no cromossomo Y (região amarela da figura abaixo).

A herança ligada ao sexo responde por diversas enfermidades encontradas em humanos, como o daltonismo e a hemofilia.

A herança ligada ao sexo também é responsável pelo glaucoma juvenil. 

O glaucoma é uma doença ocular causada principalmente pela elevação da pressão intraocular que provoca lesões no nervo ótico e, como consequência, comprometimento visual. Há várias formas de glaucoma, a maioria não está relacionada ao cromossomo X.

Outras graves doenças humanas ligadas ao sexo são a Distrofia muscular de Duchene e a síndrome de Hunter.

 

1- Portador de Distrofia Muscular de Duchene; 2- portador da Síndrome de Hunter.

A “Feminização Testicular” também é uma síndrome relacionada à herança ligada ao sexo. Esta síndrome é causada por um gene do cromossomo X, que torna as células insensíveis à testosterona de forma que não formam testículos nem genitália masculina. 

Os portadores tem aparência de “mulheres normais”, possuem genitália e caracteres sexuais femininos, mas não têm útero e os “ovários” são em forma de fita. Em geral, as portadoras somente descobrem que não são geneticamente mulheres quando resolvem investigar por que não menstruam ou não engravidam.

 

Quatro 'irmãs" afetadas pela feminização testicular. 

Observação: A síndrome da “Feminização Testicular” afeta todas as características sexuais secundárias, de modo que suas portadoras pensam e sentem como mulheres, apenas não menstruam e são estéreis.

Outro exemplo de herança ligada ao sexo em mamíferos é a cor da pelagem em gatos. As cores preta e amarela em gatos são definidas por genes exclusivos do cromossomo X. Desse modo, gatos machos podem ser apenas pretos ou amarelos e somente as fêmeas podem ser malhadas, ou seja, simultaneamente pretas e amarelas. 

Fêmea apresentando simultaneamente as cores preta e amarela.

As demais cores dos gatos são reguladas por genes de cromossomos autossômicos, não apresentando diferenciação sexual.

Herança restrita ao sexo.

A herança restrita ao sexo é condicionada por genes exclusivos do cromossomo Y, ou seja, genes que ocorrem na sua porção do Y não homóloga ao cromossomo X.

Esta herança é designada como restrita porque só ocorre em homens, já que as mulheres não possuem cromossomo Y. Um exemplo é a Hipertricose auricular, que se caracteriza pela presença de longos pelos nas orelhas. Independente de ser herança dominante ou recessiva, sempre é passada de pai para filho.

 

Homens com hipertricose auricular.

Herança influenciada pelo sexo

A herança influenciada pelo sexo ocorre quando a doença ou característica é autossômica, mas se manifesta de forma diferente em homens e mulheres. Por exemplo, a calvície é condicionada por um gene que se comporta como dominante nos homens, porém, nas mulheres, ela se expressa apenas se o gene ocorrer em dose dupla, mesmo nestes casos é raro ocorrer como calvície completa, mas como cabelos ralos.

 

Padrões de calvície masculina e feminina.

Isto ocorre porque o gene da calvície (C) atua como dominante na presença do hormônio masculino testosterona, e pode se expressar mesmo em dose simples. Como as mulheres possuem baixíssimas quantidades desse hormônio, o gene em dose simples não é suficiente para se expressar e, em dose dupla, sua expressão é variável.

Exemplos de problemas de genética de populações sobre Herança ligada ao sexo.

Exemplo 1: Em gatos, a cor da pelagem é determinada por um par de genes ligados ao sexo co-dominantes,   e  , de modo que as fêmeas podem se pretas (X^bX^b), manchadas (X^bX^y) ou amarelas (X^yX^y), e os machos podem ser pretos (X^bY) ou amarelos (X^yY). A análise de uma população de gatos mostrou os seguintes fenótipos: foram amostradas as seguintes fêmeas: 277 pretas, 7 amarelas e 54 manchadas. Em relação aos machos, amostrou-se: 311 pretos, nenhum manchado e 42 amarelos. A partir destes dados, determine as frequências alélicas na população de machos, de fêmeas e na população em geral.

Resolução:

totais = 338 fêmeas e 353 machos

Frequências alélicas nas fêmeas

f(pretas) = f(X^bX^b) = 277 ÷ 338 = p²

p² = 0,8195  logo p= √0,8195 ~ p = 0,9

f(amarelas) = f(X^yX^y) = 7 ÷ 338 = q²

q² = 0,0207  logo q= √0,0207 ~ 0,14 arredondando ~ q = 0,1

Frequências alélicas nos machos

f(pretos) = f(X^bY) = 311 ÷ 353 = p = 0,88

f(amarelos) = f(X^yY) = 42 ÷ 353 = q = 0,12

Observações:

1- Na herança ligada ao sexo nunca se somam os machos e fêmeas, escolhe-se uma das amostras e calculam-se as frequências gênicas para aplicar na população em geral.

2- note pelos totais das amostras que a população se constitui, aproximadamente, por 50% de machos e 50% de fêmeas, as diferenças não são significativas.

3- As frequências calculadas foram aproximadamente iguais e as pequenas diferenças se deveram ao tamanho das amostras também serem diferentes.

Conclusão: Na herança ligada ao sexo podem-se calcular as frequências alélicas apenas utilizando os dados dos machos.

Exemplo 2: Sabendo-se que a frequência de daltonismo (característica ligada ao sexo) nos homens de uma população em equilíbrio de H-W é 8%, a frequência esperada de mulheres daltônicas nessa população será de:

Resolução:

se a frequência de homens afetados (X^dY) é 0,08 então q=0,08

Logo as mulheres daltônicas (X^dX^d) = q² = 0,0064 ou 0,64%

Exemplo 3: Para a herança ligada ao X, em cruzamentos ao acaso, a frequência de uma característica recessiva é sempre menor nas mulheres do que nos homens, acontecendo o contrário quando a característica for dominante. Demonstre esta alternativa numericamente.

Resolução:

Imaginemos um gene X^A e seu alelo X^a, então f(X^A) = p e f(X^a) = q. Se p = 0,7 e q =0,3.

Se o gene recessivo determinar uma anomalia teremos homens afetados f(X^aY) = q = 0,3 ou 30% e mulheres afetadas f(X^aX^a) = q² = 0,09 ou 9%.

Se o gene dominante determinar uma anomalia teremos homens afetados f(X^AY) = p = 0,7 ou 70% e mulheres afetadas f(X^AX^A + X^AX^a ) = p² + 2pq = 0,91 ou 91%

Em resumo:

Para resolver problemas da genética de populações em características ligadas ao sexo lembre que os cálculos de frequências gênicas e genotípicas devem ser separados:

Machos:

p + q = 1 para frequências gênicas e genotípicas.

Fêmeas:

p + q = 1 para frequências gênicas

p² + 2pq + q² = 1 para frequências genotípicas

Referências:

GRIFFITHS, A.J. et al. Introdução à genética. Rio de Jeneiro : Guanabara Koogan, 1998.

MEADOWS, L. ~30%of African American men possess Y chromosomes (paternal lineages) whichoriginated in Europe, (11/06/2012).