Princípios fundamentais da teoria cromossômica
A teoria criada por Thomas Morgan e seus colaboradores baseia-se no paralelismo do comportamento dos genes e dos cromossomos (particularmente durante a meiose). Em sua forma clássica, a teoria inclui os seguintes princípios fundamentais:
- A hereditariedade é diretamente determinada pelos genes, que estão fisicamente localizados nos cromossomos.
- Cada gene ocupa um lugar estritamente definido no cromossomo — o seu locus.
- A disposição dos genes nos cromossomos tem um caráter exclusivamente linear.
- Cada cromossomo representa um grupo de ligação único.
- O número desses grupos de ligação em um organismo é igual ao conjunto haploide de seus cromossomos.
- A troca de segmentos contendo genes alélicos é possível entre cromossomos homólogos.
- A distância entre os genes é diretamente proporcional à porcentagem de crossing-over entre eles.
Estes princípios permitiram explicar fenômenos que não se encaixavam nas leis clássicas de Mendel, primariamente a herança conjunta de características.
Herança ligada de genes
Chama-se ligação gênica a herança conjunta de genes localizados no mesmo cromossomo. T. Morgan estudou esse fenômeno na mosca-das-frutas Drosophila melanogaster, analisando características como a cor do corpo (cinza — gene dominante B, preto — recessivo b) e o formato das asas (longas — V, vestigiais — v).
Ligação completa Um tipo de ligação em que os genes são sempre transmitidos juntos, uma vez que não ocorre crossing-over entre eles. Uma característica biológica importante da drosofila é que a ligação completa é observada apenas nos machos. No experimento de Morgan, um macho di-heterozigoto da primeira geração ($BbVv$) foi cruzado com uma fêmea recessiva ($bbvv$). Pela terceira lei de Mendel (a lei da segregação independente), esperava-se uma proporção fenotípica de 1:1:1:1. No entanto, na realidade, apenas duas classes fenotípicas de descendentes foram obtidas:
- 50% — cinzas com asas normais ($BbVv$).
- 50% — pretas com asas vestigiais ($bbvv$).
A descendência repetiu completamente as formas parentais. Isso provou que os genes para a cor do corpo e o formato das asas estão no mesmo cromossomo e são herdados de forma indissociável.
Ligação incompleta Nas fêmeas de drosofila, não há ligação completa; ela é periodicamente rompida. Ao cruzar uma fêmea di-heterozigota ($BbVv$) com um macho recessivo, apareceram quatro tipos de indivíduos na descendência:
- Dois tipos parentais (cinzas/asas longas e pretas/asas vestigiais) constituíram a grande maioria — um total de 83% (41,5% cada).
- Dois novos tipos (cinzas/asas vestigiais e pretas/asas longas) constituíram um total de 17% (8,5% cada).
O desvio da proporção igual (25% cada) confirmou o fato de haver ligação, e o surgimento de novas combinações indicou que a ligação pode ser rompida.
Crossing-over e distância genética
O mecanismo que leva ao aparecimento de novos fenótipos na ligação incompleta foi explicado por T. Morgan como o cruzamento entre cromossomos homólogos — o crossing-over. Este é o processo de troca física de segmentos idênticos entre cromossomos, ocorrendo em pontos entre os genes.
Os indivíduos formados a partir de gametas que sofreram esse cruzamento são chamados de recombinantes (crossover). No experimento com a fêmea de drosofila descrito acima, sua proporção foi de 17%, o que corresponde à frequência de crossing-over entre os genes de cor do corpo e formato das asas.
A lei de T. Morgan afirma que: os genes localizados no mesmo cromossomo são herdados de forma ligada, sendo a força da ligação inversamente proporcional à distância entre eles. Em outras palavras, quanto mais distantes os genes estiverem um do outro, mais fraca será a sua ligação e maior será a probabilidade de ocorrer crossing-over entre eles.
Como unidade de distância genética, adota-se 1 morganídeo (1M), que equivale a 1% de crossing-over. Utilizando o método hibridológico e analisando a frequência de recombinações, os cientistas constroem mapas genéticos dos cromossomos — esquemas da disposição mútua dos genes dentro de um mesmo grupo de ligação. Na ciência moderna, também são utilizados mapas físicos, onde a distância é determinada com alta precisão em pares de nucleotídeos (pb). Um morganídeo corresponde aproximadamente a um milhão de pares de nucleotídeos (1 Megabase).
Resumo: perguntas e respostas sobre o tema
Como o mapeamento dos cromossomos humanos é realizado por meio da hibridização de células somáticas?
O mapeamento gênico pelo método de hibridização de células somáticas baseia-se na fusão de células de diferentes tipos, por exemplo, células humanas e de camundongo.
O processo inclui:
- Hibridização celular — fusão de células de diferentes tipos.
- Perda gradual de cromossomos nas células híbridas.
- Estabelecimento de grupos de ligação por características que desaparecem simultaneamente.
O método da genética de células somáticas é utilizado para o mapeamento de genes e o estudo dos mecanismos de regulação.
Questões de aulas e exames
Por que o número de grupos de ligação é igual ao conjunto haploide de cromossomos?
O grupo de ligação é constituído por genes localizados no mesmo cromossomo. Como os cromossomos homólogos carregam conjuntos idênticos de locos (genes alélicos), eles representam o mesmo grupo de ligação. Portanto, seu número total é igual ao número de pares de cromossomos homólogos, ou seja, ao conjunto haploide.
Qual é a diferença entre mapas genéticos e físicos dos cromossomos?
Os mapas genéticos refletem a ordem dos genes e a distância entre eles em morganídeos (percentual de cruzamento), calculados com base em cruzamentos. Os mapas físicos mostram a distância física real entre os genes em pares de nucleotídeos (pb).
Por que o crossing-over não ocorre em machos de drosofila?
Esta é uma característica biológica evolutivamente estabelecida desta espécie (Drosophila melanogaster). Nos machos de drosofila, não ocorre o cruzamento e a troca de segmentos cromossômicos durante a meiose, razão pela qual os genes de um mesmo cromossomo são sempre herdados como um bloco completo (observa-se ligação absoluta).
O que mais estudar sobre o tema
- Mecanismos e estágios do crossing-over na prófase I da meiose
- Características do cruzamento teste (analítico) na análise hibridológica
- Princípios e algoritmos para a construção de mapas genéticos com base na frequência de recombinação
- Bases citológicas da terceira lei de Mendel e as causas de desvio em relação a ela
- Especificidade da gametogênese e divisão reducional em diferentes objetos modelo
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