Crossing-over

Mestre em Dinâmica dos Oceanos e da Terra (UFF, 2016)
Graduada em Biologia (UNIRIO, 2014)

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A diversidade entre indivíduos tem origem no processo de recombinação gênica que ocorre durante a meiose. Este mecanismo é conhecido como crossing-over (cruzamento cromossômico), e é responsável pela variabilidade genética característica da reprodução sexuada.

O que é crossing-over?

Suponha dois genes responsáveis pela cor dos olhos e cabelos de um indivíduo. Para fins educativos, vamos chamar o primeiro gene de eye, o qual possui um alelo dominante representado por A, e um recessivo representado por a; e o segundo de hair, cujo alelo dominante é representado por B, e o recessivo por b. Um indivíduo heterozigoto em relação à estas características apresentaria, portanto, os alelos Aa e Bb, e a formação de de seus gametas sexuais pode ser influenciada por dois tipos de processo, de acordo com a localização destes alelos nos cromossomos homólogos (par de cromossomos que codificam as mesmas características). Suponha que os alelos A e a, e B e b, estejam em cromossomos diferentes (um cromossomo possui o alelo A e a, e o outro possui os alelos B e b). Como resultado desta organização, quatro diferentes combinações de alelos poderiam ser formadas (AB, Ab, ab, aB), de acordo com a 2ª Lei de Mendel (Lei da Segregação Independente), as quais resultariam de ordenação aleatória.

Por outro lado, se os alelos referentes aos genes eye e hair estiverem em um mesmo cromossomo, organização conhecida como Linkage, as combinações mencionadas anteriormente não seriam possíveis. Para ilustrar tal caso, vamos imaginar que o alelo A e B estejam presentes em diferentes regiões do cromossomo 1, enquanto os alelos a e b estão presentes em seu homólogo (cromossomo 2). Neste caso, o processo de meiose resultaria em apenas duas combinações possíveis, visto que o alelo dominante A está sempre ligado ao alelo dominante B (e o mesmo se aplica aos alelos a e b). Isto, por sua vez, diminuiria a variabilidade genética entre indivíduos. No entanto, o mecanismo de crossing-over torna possível quatro combinações diferentes, assim como ocorre na segregação independente. Porém, em caso de linkage, as combinações de alelos não são resultado de ordenação aleatória (como ocorre na segregação independente), e sim da quebra de partes do cromossomo e sua recombinação (troca e ligação) com o par homólogo.

Entretanto, é importante ressaltar que apesar da similaridade no número de combinações geradas pelos dois métodos (4 combinações), existem diferenças na proporção dos pares de alelos formados. Na segregação independente, todos os pares de alelo possuem a mesma proporção de ocorrência (25%). Já no crossing-over esta proporção varia de acordo com a distância entre os genes presentes no mesmo cromossomo: quanto mais distantes entre si, maior a chance de crossing-over entre os genes e vice-versa. Em função desta relação, a porcentagem de crossing-over entre os genes (proporção de ocorrência) é utilizada para determinar sua posição em um cromossomo.

Crossing-over. Ilustração: Alila Medical Media / Shutterstock.com

Como acontece

O crossing-over ocorre durante a prófase I da meiose. Este processo se inicia com o pareamento dos cromossomos homólogos, seguido pela duplicação das cromátides. Desta forma, cada cromossomo passa a ter um par de cromátides (N total = 4 cromátides e 2 pares de cromossomos homólogos), conhecidas como cromátides-irmãs. Uma das cromátides-irmãs do cromossomo 1 se entrelaça com uma das cromátides-irmãs de seu homólogo (cromossomo 2); neste momento, ocorre a quebra da região posterior das duas cromátides não-irmãs (uma cromátide de cada cromossomo), e a troca de material genético entre estas. O material genético recortado da cromátide do cromossomo 1 é ligado à cromátide do cromossomo 2, e vice-versa, aumentando o número de combinações de alelos.

É importante ressaltar que o crossing-over ocorre apenas em uma das cromátides-irmãs que compõe cada cromossomo. Desta forma, cada cromossomo homólogo contará com uma cromátide-irmã que possui a sequência genética original conservada, enquanto a outra apresenta uma nova sequência genética, resultante do processo de crossing-over. Isto, por sua vez, aumenta a variabilidade genética entre os indivíduos, favorecendo o processo de seleção natural ao longo da história evolutiva.

Referências:

Pearson: The Biology Place. Crossing over. Disponível em: http://www.phschool.com/science/biology_place/labbench/lab3/crossovr.html

Scitable by Nature Education. Meiosis, Genetic Recombination and Sexual Reproduction. Disponível em: https://www.nature.com/scitable/topicpage/meiosis-genetic-recombination-and-sexual-reproduction-210/

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