Descoberta espécie de sapo com 6 cromossomos sexuais
Em um estudo publicado ontem no periódico Cells (1), um time internacional de pesquisadores - incluindo o pesquisador Marcelo de Bello Cioffi, do Departamento de Genética e Evolução da Universidade Federal de São Carlos - reportou uma extraordinária descoberta: a espécie de sapo Odorrana swinhoana, endêmica de Taiwan, possui seis cromossomos sexuais, trazendo de forma inédita genes ortológos de determinação sexual de mamíferos, aves e de peixes! É um raríssimo exemplo reportado de um sistema constituído de múltiplos cromossomos sexuais em anfíbios, e traz importantes pistas sobre como ocorreu a evolução do complexo sistema cromossômico XY.
Cromossomos sexuais geralmente evoluem de um par autossômico (qualquer cromossomo não-sexual) após adquirir um gene de determinação sexual e, portanto, são compostos de um par de cromossomos X e Y em um sistema XX-XY ou de cromossomos Z e W em um sistema ZZ-ZW. Raramente, um cromossomo sexual se funde com um autossomo e gera múltiplos sistemas de cromossomos sexuais. Se um dos homólogos de um par de cromossomos sexuais se funde com um autossomo, o número de cromossomos sexuais aumenta, enquanto se ambos forem homólogos, o par de cromossomos sexuais permanece o mesmo mas aumenta em tamanho. O último caso ocorre em mamíferos placentários, incluindo humanos, no qual um autossomo correspondente ao cromossomo 5 de um canguru (marsupial) se fundiu tanto com o cromossomo X quanto com o cromossomo Y.
Até o momento, o significado evolucionário dessas translocações - quando um cromossomo se quebra e seus fragmentos se fundem com outro - entre cromossomos sexuais e autossomos está implicado em especiação (acréscimo de genes levando a um distinto fenótipo sexual e consequente tendência de isolamento reprodutivo), benefícios sexuais (novos genes trazendo importantes novos comportamentos ou características sexuais favorecendo o sucesso reprodutivo) e alongamento de cromossomos Y ou W em declínio multi-geracional (degeneração genética). Esses eventos sempre foram considerados um produto de pura aleatoriedade, sem qualquer padrão envolvido - apenas seleção positiva posterior em caso de vantagens adaptativas resultantes.
Em anfíbios, um caso de múltiplos cromossomos sexuais é muito raro. Geralmente, os cariótipos são altamente conservados, com pouco rearranjamento entre espécies. Aliás, os cromossomos sexuais são homomórficos (extremamente semelhantes entre si) em ambos os sexos na grande maioria das espécies. Isso é distinto do observado em mamíferos e aves, os quais possuem sistemas de determinação heteromórficos XY e ZW (onde o par cromossômico sexual possui dois cromossomos notavelmente diferentes ente si).
Existem 10 casos de sistemas múltiplos de cromossomos sexuais reportados - incluindo sistemas únicos e múltiplos em uma mesma espécie -, todos os quais mostram a fusão de cromossomos sexuais homomórficos com um autossomo. Um desses casos foi reportado em 1980, com a descoberta de uma translocação única macho-específica entre dois cromossomos (1 e 9, em um genótipo 2n = 26) da espécie Rana narina (hoje mais conhecida como Odorrana swinhoana). Nesse último caso, o cromossomo sexual masculino descrito era X1Y1X2Y2 e o cromossomo sexual feminino era o X1X1X2X2.
No novo estudo, os pesquisadores resolveram explorar mais a fundo a espécie O. swinhoana, para precisamento identificar os cromossomos envolvidos no processo de translocação. As análises genéticas, inesperadamente, revelaram não apenas um evento de translocação, mas três. As três translocações macho-específicas criaram um sistema de seis cromossomos: X1Y1X2Y2X3Y3 (masculino) X1X1X2X2X3X3 (feminino), correspondentes aos cromossomos 1, 3 e 7.
Os pesquisadores determinaram que a mais provável e esperada ordem de translocação para formar o sistema hexavalente - e suportada por análises subsequentes em experimentos genéticos in vitro - foi (c): uma parte maior do braço longo do cromossomo 1, incluindo a ponta terminal, foi translocada para o braço longo do cromossomo 7, no qual a ponta terminal (incluindo duas bandas) do braço longo foi quebrada antes da fusão e moveu para o braço curto do cromossomo 3, do qual o ponto terminal (uma banda) do braço curto foi quebrado antes da fusão e moveu para o braço longo do cromossomo 1 que faltava a parte maior do braço longo; nas partes remanescentes do braço longo do cromossomo 1 e do braço curto do cromossomo 3, uma inversão paracêntrica ocorreu.
Além disso, os pesquisadores descobriram que os cromossomos sexuais resultantes das translocações continham ortólogos - genes que possuem a mesma função e origem de um ancestral em comum - dos genes de determinação sexual em mamíferos, aves e peixes. Os pesquisadores encontraram o DMRT1, o gene de determinação do sexo masculino em aves, o AMH, o gene de determinação do sexo masculino em peixes e ornitorrincos, no cromossomo Y1; o SOX3, o gene ancestral do SRY em mamíferos da subclasse Theria (englobando placentários e marsupiais), no cromossomo Y3; e um gene (+SDF3) de determinação sexual desconhecida no cromossomo Y2. Entre esses genes, é ainda incerto o principal determinante sexual no O. swinhoana.
Essa é a primeira vez que uma espécie de vertebrado é descrita possuindo cromossomos sexuais que incluem ortólogos dos genes de determinação sexual nos mamíferos, aves e peixes, mais uma vez reforçando a ancestralidade comum de todos os vertebrados.
Como as translocações não ocorreram de forma recíproca, mas triangular, isso indica que as três translocações ocorreram simultaneamente e completadas no mesmo momento. Portanto, os pesquisadores também especularam que os três pares de cromossomos estavam localizados muitos próximos uns dos outros no núcleo celular, compartilhando uma sequência de DNA comum em cada um deles. Nesse sentido, enquanto que o evento ocorreu incidentalmente, os três membros dos cromossomos foram escolhidos de forma não-randômica.
Os resultados do estudo, portanto, sugerem uma evolução não-aleatória dos sistemas de múltiplos cromossomos - algo hoje ainda apenas uma hipótese - e a existência de um sequência genômica comum compartilhada pelos potenciais cromossomos sexuais. A identificação da sequência comum forneceria uma importante pista para o entendimento dos mecanismos de evolução dos cromossomos sexuais e transformação entre os membros regulares de cromossomos sexuais homomórficos.
(1) Publicação do estudo: https://www.mdpi.com/2073-4409/10/3/661/htm
Reviewed by Saber Atualizado
on
abril 13, 2021
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