A meiose como fonte de variabilidade genética

Ao longo do texto, falamos bastante de geração de variabilidade genética durante a meiose. Mas como isso ocorre? E qual a vantagem disso?

Primeiro, vamos deixar bem claro o que significa variabilidade genética. Provavelmente, você se lembra que existem os alelos. Eles são variações de um gene, já que determinam a mesma característica, mas de forma diferente. Pode existir, por exemplo, um alelo que faz com que o olho seja azul, e outro que confere coloração castanha para a íris. E não vamos nos esquecer que existem olhos verdes, acinzentados, rajados... Situações semelhantes poderiam acontecer para os mais de 5000 genes do ser humano. Isso já é variabilidade o bastante, não? Mas existe mais! Considerando apenas cor dos olhos e dos cabelos, imagine que podem existir pessoas loiras com olhos azuis; morenas com olhos azuis; loiras com olhos castanhos; morenas com olhos castanhos... ou seja, diferentes combinações de genes também são consideradas variabilidade! Assim como diversos alelos conferem variações nas características de um organismo, diversas combinações de genes também resultam em traços diversos.

E qual a vantagem da variabilidade? A variabilidade aumenta as chances de sobrevivência de uma espécie. Vamos imaginar uma população de mariposas com variedades brancas e variedades escuras.

Se essa população fosse colocada em um ambiente com superfícies escuras e com muitos predadores, as mariposas brancas iriam morrer logo, pois sua cor clara iria contrastar com o meio e não conseguiriam se camuflar dos predadores. Por outro lado, ainda sobreviveriam indivíduos dessa espécie no local, devido às mariposas escuras. Agora, imagine que desastre iríamos ter com uma população só de mariposas brancas em um ambiente escuro! Ou apenas de escuras em um meio claro! Desse jeito, não sobraria nenhum inseto. Estas ideias são muito importantes na Biologia Evolutiva, especialmente no referente à seleção natural. Você pode aprender mais coisas interessantes sobre isso no tópico "origem e evolução da vida"aqui no site do Museu Escola.

Durante a meiose, há dois eventos que geram variabilidade: o crossing-over e a separação dos cromossomos homólogos.

CROSSING-OVER

Na seção prófase I, você aprendeu como funciona o mecanismo de recombinação ou crossing-over. Vamos ver agora como ele pode gerar variabilidade genética?

A) Vamos voltar ao exemplo do par de cromossomos com um homólogo preto (com um alelo azul-claro e outro amarelo) e um homólogo vermelho (com um alelo azul-marinho e um verde).

B) Eles vão trocar pedaços entre si durante crossing-over, na prófase I da meiose.

C) Assim, ao final da meiose I, vamos ter uma célula-filha com o cromossomo recombinante “1”; e outra com o cromossomo recombinante “2”. Note que as cromátides-irmãs de cada cromossomo não são mais iguaizinhas entre si, devido ao processo de recombinação.

D) Depois, ocorrerá a meiose II, em que as cromátides-irmãs são separadas. Assim, ao final do processo, teremos quatro tipos de células geneticamente distintas entre si:

Caso não houvesse crossing-over, nós teríamos o seguinte processo:

E no final haveriam apenas dois tipos de células geneticamente diferentes:

Ou seja, quando há o crossing-over, é produzida uma variabilidade genética muito maior. No nosso exemplo, consideramos apenas um evento de recombinação e um par de homólogos. Entretanto, geralmente, os organismos possuem um número muito maior de cromossomos, e vários quiasmas se formam entre cada par de homólogos.

Como sempre, existem exceções. Nos machos de moscas-de-fruta, por exemplo, não ocorre o crossing-over!

SEGREGAÇÃO DOS CROMOSSOMOS HOMÓLOGOS

A segregação ou disjunção dos cromossomos homólogos acontece durante a anáfase I da meiose. Nessa parte do ciclo celular, cada homólogo de um par de cromossomos é puxado para um polo oposto da célula.

Imagine agora uma célula com um polo A e um polo B. Vamos considerar um par de cromossomos homólogos: um deles será representado pela cor rosa, e o outro pela cor vermelha.

Durante a anáfase I, podemos ver duas situações:

1. O cromossomo rosa vai para o polo A; e o vermelho, para B. No final, temos uma célula-filha com o cromossomo rosa e outra com o vermelho.
2. O cromossomo rosa vai para o polo B; e o vermelho, para A. No final, temos uma célula-filha com o cromossomo rosa e outra com o vermelho.

Será que as duas situações são possíveis? Elas tem a mesma chance de acontecer? Tem sim! Apesar da meiose ser um evento bem ordenado, a escolha para qual polo cada homólogo vai é totalmente aleatória. Um evento é aleatório quando ele é totalmente ao acaso, assim como o sorteio dos números da loteria. As probabilidades de um homólogo ir para um polo ou para o outro são sempre iguais.

Nesse primeiro exemplo, o resultado sempre acaba sendo o mesmo: uma célula-filha com o cromossomo rosa e outra com o vermelho. Entretanto, quando consideramos dois pares de homólogos, a situação é diferente. É importante ressaltar que os pares de homólogos são independentes. Ou seja, o destino dos homólogos de um não influencia em nada o destino dos cromossomos do outro par.

 Aqui, nosso segundo par vai ser representado pelas cores azul-marinhoe lilás.

Nesse caso, nós temos duas possibilidades:

Pelo evento ser aleatório, essas duas possibilidades têm a mesma probabilidade de acontecer. Ainda, veja que, por causa da segregação dos cromossomos, é possível formar quatro células com combinações genéticas diferentes (rosa e azul,vermelho e lilás,rosa e lilás,vermelho e azul)! Ou seja, houve produção de variabilidade.

No caso de termos mais pares de homólogos, podemos calcular o número de combinações genéticas possíveis pela fórmula:

No caso dos seres humanos, que têm 23 pares, seriam possíveis mais de 8 milhões de combinações!

Entretanto, esse mecanismo nem sempre é perfeito. Durante a anáfase I, podem ocorrer erros: os dois homólogos podem ir parar em um mesmo polo, enquanto o outro polo não recebe nenhum.

Se isso acontecer, no final da meiose, formam-se duas células com cromossomos extras e duas com cromossomos a menos. Essa situação, chamada de não-disjunção, pode levar a doenças genéticas. Por exemplo, imagine um gameta humano que tenha um cromossomo 21. Isso pode acontecer devido à não-disjunção desse par de homólogos durante a meiose. Caso haja uma fecundação envolvendo esse gameta imperfeito e um gameta normal, será formado um zigoto que também carregará um cromossomo 21 extra. Após o desenvolvimento desse zigoto, provavelmente nascerá uma criança com síndrome de Down.

Células com o número errado de cromossomos, que são um erro causado pela não-disjunção, são chamadas de aneuploides.