Biologia I (Português)

Mapas genéticos

Janssen não tinha a tecnologia para demonstrar o crossing over, portanto, permaneceu uma ideia abstrata que não era amplamente aceita. Os cientistas pensaram que os quiasmas eram uma variação da sinapsis e não conseguiam entender como os cromossomos podiam se quebrar e se juntar novamente. Ainda assim, os dados eram claros de que a ligação nem sempre ocorria. No final das contas, foi necessário um jovem estudante de graduação e uma “noite inteira” para elucidar matematicamente o problema de ligação e recombinação.

Em 1913, Alfred Sturtevant, um aluno do laboratório de Morgan, reuniu resultados de pesquisadores no laboratório e os levou para casa uma noite para meditar sobre eles. Na manhã seguinte, ele criou o primeiro “mapa de cromossomos”, uma representação linear da ordem dos genes e distância relativa em um cromossomo (Figura).

Conforme mostrado na Figura, usando a frequência de recombinação para prever a distância genética, o ordem relativa dos genes no cromossomo 2 pode ser inferida. Os valores apresentados representam as distâncias do mapa em centimorgans (cM), que correspondem às frequências de recombinação (em percentagem). Portanto, os genes para a cor do corpo e tamanho da asa estavam separados por 65,5 – 48,5 = 17 cM, indicando que os alelos maternos e paternos para esses genes se recombinam em 17 por cento da prole, em média.

Para construir um cromossomo mapa, Sturtevant presumiu que os genes eram ordenados em série em cromossomos filiformes. Ele também assumiu que a incidência de recombinação entre dois cromossomos homólogos poderia ocorrer com igual probabilidade em qualquer lugar ao longo do comprimento do cromossomo. Operando com base nessas premissas, Sturtevant postulou que alelos distantes em um cromossomo tinham maior probabilidade de se dissociar durante a meiose simplesmente porque havia uma região maior sobre a qual a recombinação poderia ocorrer. Por outro lado, os alelos próximos uns dos outros no cromossomo provavelmente seriam herdados juntos. O número médio de cruzamentos entre dois alelos – ou seja, sua frequência de recombinação – correlacionado com sua distância genética um do outro, em relação à localização de outros genes naquele cromossomo. Considerando o exemplo de cruzamento entre AaBb e aabb acima, a frequência de recombinação pode ser calculada como 50/1000 = 0,05. Ou seja, a probabilidade de um cruzamento entre os genes A / a e B / b era de 0,05, ou 5 por cento. Tal resultado indicaria que os genes estavam definitivamente ligados, mas que estavam distantes o suficiente para que ocorressem ocasionalmente. Sturtevant dividiu seu mapa genético em unidades de mapa, ou centimorgans (cM), em que uma frequência de recombinação de 0,01 corresponde a 1 cM.

Ao representar alelos em um mapa linear, Sturtevant sugeriu que os genes podem variar de ser perfeitamente vinculado (frequência de recombinação = 0) a ser perfeitamente desvinculado (frequência de recombinação = 0,5) quando os genes estão em cromossomos diferentes ou os genes estão separados muito distantes no mesmo cromossomo. Genes perfeitamente não ligados correspondem às frequências preditas por Mendel para serem agrupadas independentemente em um cruzamento di-híbrido. Uma frequência de recombinação de 0,5 indica que 50 por cento dos descendentes são recombinantes e os outros 50 por cento são do tipo parental. Ou seja, cada tipo de combinação de alelos é representado com igual frequência. Esta representação permitiu a Sturtevant calcular aditivamente as distâncias entre vários genes no mesmo cromossomo. No entanto, como as distâncias genéticas se aproximavam de 0,50, suas previsões se tornaram menos precisas porque não estava claro se os genes estavam muito distantes no mesmo cromossomo ou em cromossomos diferentes.

Em 1931, Barbara McClintock e Harriet Creighton demonstraram o cruzamento de cromossomos homólogos em plantas de milho. Semanas depois, a recombinação homóloga em Drosophila foi demonstrada microscopicamente por Curt Stern. Stern observou vários fenótipos ligados ao X que estavam associados a um par de cromossomos X estruturalmente incomum e diferente, no qual um X estava sem um pequeno segmento terminal e o outro X estava fundido a um pedaço do cromossomo Y.Ao cruzar moscas, observar seus descendentes e, em seguida, visualizar os cromossomos dos descendentes, Stern demonstrou que cada vez que a combinação de alelos descendentes se desviava de qualquer uma das combinações parentais, havia uma troca correspondente de um segmento do cromossomo X. Usar moscas mutantes com cromossomos X estruturalmente distintos era a chave para observar os produtos da recombinação porque o sequenciamento de DNA e outras ferramentas moleculares ainda não estavam disponíveis. Sabe-se agora que os cromossomos homólogos trocam regularmente segmentos na meiose quebrando reciprocamente e reunindo seu DNA em locais precisos.