A determinação do sexo

DETERMINAÇÃO DO SEXO E PADRÕES DE HERANÇARELACIONADOS AO SEXO

Índice1.0 – INTRODUÇÃO....................................................................................................................................12.0 – AS DIFERENTES FORMAS DE DETERMINAÇÃO DO SEXO.....................................................23.0 – OS GENES QUE DETERMINAM O SEXO NOS MAMÍFEROS E NAS AVES.............................44.0 – O MECANISMO DE COMPENSAÇÃO DE DOSE NOS MAMÍFEROS.........................................55.0 – A HERANÇA RELACIONADA COM O SEXO................................................................................6

5.1 – A HERANÇA LIGADA AOS CROMOSSOMOS SEXUAIS........................................................65.2 – A HERANÇA LIMITADA AO SEXO............................................................................................75.3 – A HERANÇA INFLUENCIADA PELO SEXO.............................................................................8

6.0 – RESOLVENDO ALGUMAS QUESTÕES..........................................................................................87.0 – BIBLIOGRAFIA BÁSICA.................................................................................................................12

1.0 – INTRODUÇÃO

Machos e fêmeas compartilham os genes responsáveis pelo desenvolvimento dasestruturas primárias e secundárias de cada sexo, como testículos, ovários, estames,estiletes, etc. Portanto, esse processo costuma envolver uma grande quantidade degenes que coordenam o processo de masculinização ou feminilização dosindivíduos. Entretanto, em cada espécie, é comum encontrarmos um gene de efeitomaior, responsável pela ativação/desativação de uma ou de outra via dodesenvolvimento sexual, o que é normalmente realizada a partir da maior produçãode determinados grupos de hormônios sexuais, como os estrogênios e a testosterona.

Esses locos estão distribuídos nos cromossomos das espécies, sendo que, em muitoscasos, o gene de efeito maior está presentes em cromossomos específicos, que sãocompartilhados de maneira diferente por machos e fêmeas e, por esse motivo, sãochamados de cromossomos sexuais – como, por exemplo, nos sistemas XY, ZW,XO e ZO. Neste caso, os cromossomos igualmente compartilhados pelos machos efêmeas são chamados de autossomos e aqueles os diferentes, são os cromossomossexuais ou alossomos. Embora estejamos mais familiarizados com o sistema XY,por este ser comum à nossa espécie, na natureza também encontramos situações

Material da disciplina de genética básica disponível para os estudantes da UEL – Prof. Rogério F. de Souza – 1/12

onde machos e fêmeas são idênticos em sua constituição cromossômica.

Ou seja, neste caso eles terão apenasautossomos e a determinação do sexo serádada a partir do balanço gênico herdado pelozigoto, como ocorre no sistemahaplodiploide em abelhas. Além disso,existem espécies onde a ativação/desativaçãodos genes masculinizantes e feminilizantessofre grande influência do ambiente, tantopor fatores físicos, como a temperatura, oupor componentes ecológicos, como adensidade de machos e fêmeas naspopulações.

Por fim, também devemos nos lembrar que, entre os animais e as plantas, podemosencontrar espécies monoicas (do grego mono = uma e oykos = casa), onde osindivíduos produzem tanto gametas masculinos como femininos e dioicas (do gregodi = duas e oykos = casa), em que gametas masculinos e femininos são produzidosem indivíduos diferentes. Lembrando que o termo hermafrodita é utilizado pararepresentar um animal capaz de produzir os dois tipos de gametas, bem comoplantas cujas flores apresentam tanto estames (masculino) como pistilos (feminino).

2.0 – AS DIFERENTES FORMAS DE DETERMINAÇÃO DO SEXO

Em algumas situações, a expressão de genes masculinizantes ou feminilizantes,presentes em um mesmo indivíduo, dependerá do ambiente onde os ovos sãodesenvolvidos. Por exemplo, em certas espécies de tartarugas e de jacarés, atemperatura do ninho determina quais desses grupos de genes se expressarão.Normalmente, nestes animais, temperaturas mais elevadas induzem a produção defêmeas e as mais baixas, a de machos, mas existem situações onde ocorre o inverso.Um exemplo clássico da influência do ambiente na ativação de genes relacionadoscom o sexo acontece com o anelídeo marinho Bonellia viridis . Esta espécie exibeum dimorfismo sexual pronunciado, sendo que as fêmeas têm cerca de 15 cm decomprimento e os machos, de 1 a 3 mm. As fêmeas adultas desta espécie produzemum forte pigmento verde, conhecido como bonelina, que se concentraprincipalmente em sua pele e probóscide. Esta substância é extremamente tóxica,sendo capaz de matar bactérias e de paralisar pequenos animais. Acontece que a


https://en.wikipedia.org/wiki/Bonellia_viridis

https://en.wikipedia.org/wiki/Bonellia_viridis

bonelina também está relacionada com a diferenciação sexual desse anelídeo. Nestecaso, larvas de B. viridis de vida livre não apresentarão uma diferenciação sexualinicial. Porém, os indivíduos que, por vários anos, se desenvolverem em ambientesmarinhos desocupados se transformarão em fêmeas adultas. Mas, a maioria daslarvas que entrarem em contato com a bonelina da pele e/ou probóscide de umafêmea adulta se transformarão em pequenos machos, que aderirão à pele das fêmeasou serão sugados para dentro de seus corpos através da probóscide, passando a vivercomo parasitas.

Por outro lado, em diferentes espécies de plantas e em muitos anfíbios, peixes,invertebrados e em alguns répteis, o sexo é definido pela ação de genes que exibemum padrão de herança mendeliana convencional, sem sofrer influência ambiental.Neste caso, não existirão diferenças cromossômicas entre machos e fêmeas, sendo osseus cariótipos virtualmente idênticos para os diferentes cromossomos autossômicos.Por sua vez, os machos e as fêmeas de mamíferos placentários, bem como das aves,de várias espécies de anfíbios, répteis e insetos, exibem cromossomos autossômicos(representados pela letra A) e, sexuais ou alossomos (representados pelas letras X eY ou Z e W). Por exemplo, dos 23 pares de cromossomos de uma célula somáticahumana (2n = 46), 22 pares serão autossomos (A), representados em azul, e 1 parserá sexual (XX ou XY), representados em vermelho:

No caso de espécies que apresentam cromossomos sexuais, convencionou-se chamarde sexo homogamético aquele que produz gametas com um único tipo decromossomo sexual e de sexo heterogamético o que produz dois ou mais tiposdiferentes. Na nossa espécie, por exemplo, as mulheres são o sexo homogamético,uma vez que elas somente produzem gametas com o cromossomo X. E os homenssão o sexo heterogamético, uma vez que seus gametas conterão ou o cromossomo Xou o Y.

• Espécies onde os machos são o sexo heterogamético: nos mamíferos, asfêmeas são formadas a partir da união de gametas com dois cromossomos X(XX) e os machos pela união de um X com um Y (XY). Por outro lado, emalgumas espécies de gafanhotos, as fêmeas são XX e os machos são X0, ou


seja, estes últimos são formados pela união de dois gametas onde apenas umdeles carrega um cromossomo sexual;

• Espécies onde as fêmeas são o sexo heterogamético: para diferenciar asespécies onde as fêmeas são o sexo heterogamético, convencionou-seclassificar os seus cromossomos sexuais como Z e W. Por exemplo, nas aves,as fêmeas são ZW e os machos são ZZ. E, em algumas espécies de borboletas,indivíduos Z0 se desenvolvem em fêmeas e ZZ em machos.

3.0 – OS GENES QUE DETERMINAM O SEXO NOS MAMÍFEROS E NAS AVES

Nos mamíferos, o cromossomo Y é pequeno sendo constituídoem grande parte por heterocromatina. Apenas uma pequenaporção dele possui homologia com o cromossomo X, sendo,por esse motivo, chamada de região pseudoautossômica. Emcomparação ao cromossomo X, este possui muito poucosgenes convencionalmente expressos. Um desses genes,chamado SRY (Sex-determining Region Y) induz a produção detestosterona e da substância inibidora Mülleriana. Emhumanos, ele é ativado cerca de sete semanas após afertilização e direciona o desenvolvimento das gônadasprimordiais em testículos. Na ausência deste gene, estasgônadas naturalmente se transformarão em ovários.

Um outro gene importante neste processo é o DMRT1(Doublesex and Mab-3 Related Transcription factor 1), quefaz parte da via metabólica de formação dos testículos ativadapelo gene SRY. Para que os testículos se desenvolvam, épreciso que os animais herdem duas cópias desse gene em seugenoma. Nos mamíferos, tanto os machos como as fêmeasapresentarão duas cópias do DMRT1 pelo fato dele estarlocalizado no cromossomo autossômico nº 91.

Nas aves, não foi encontrado nenhum gene semelhante ao SRY. Porém, foi nestesorganismos que primeiro se encontrou o gene DMRT1. E, ao contrário dosmamíferos, as aves possuem o gene DMRT1 no cromossomo Z. Assim, os machosdas aves terão duas cópias desse gene (pelo fato deles serem ZZ) e as fêmeas terão

1 Mais informações: http://www.nature.com/scitable/topicpage/genetic-mechanisms-of-sex-determination-314


http://www.nature.com/scitable/topicpage/genetic-mechanisms-of-sex-determination-314

apenas uma cópia dele (pelo fato delas serem ZW). Entretanto, são necessários maisestudos para tentar se compreender melhor a determinação do sexo nas aves.

4.0 – O MECANISMO DE COMPENSAÇÃO DE DOSE NOS MAMÍFEROS

Em 1949, o geneticista canadense Murray Llwellyn Barr (1908-1995) e o seu alunoEwart George Bertram descobriram que no núcleo das células femininas deindivíduos normais podia ser encontrada uma pequena massa de cromatinacondensada (apontadas pelas setas na figura abaixo), que não estava presente nascélulas masculinas de indivíduos com um número normal de cromossomos sexuais.

Estudos posteriores mostraram que essa estrutura – que passou a ser conhecida comocorpúsculo de Barr – não estava presente em fêmeas AAX0 de mamíferos, que emhumanos caracteriza a síndrome de Turner. Mas podia ser encontrada em machosAAXXY, chamada de síndrome de Klinefelter. Em 1961, na Conferência de Paris, acitogeneticista britânica Mary Frances Lyon (1925-2014) sugeriu que estecorpúsculo seria formado a partir da inativação parcial de um dos cromossomos Xdas fêmeas. E que isso funcionaria como um mecanismo de compensação de dosedos genes ligados ao X entre machos e fêmeas, uma vez que estes dois sexospossuem quantidades diferentes deste cromossomo e, portanto, quantidadesdiferentes de cópias dos genes que estes carregam. Estudos posteriores mostraramque a inativação do X nas fêmeas ocorre ao acaso mas, todas as células subsequentesmanterão o mesmo cromossomo X inativo.

Sendo assim, uma fêmeaheterozigota para genes ligados aoX, como por exemplo XAXa, terãotecidos em que o alelo A seráexpresso e outros que o a semanifestará. Essa situação éconhecida como mosaicismo,conforme exemplificado ao lado.

Esse mecanismo de inativação ao acaso explica, por exemplo, a existência apenas defêmeas de gato com o padrão de três cores, conhecidas como calico ou casco detartaruga. Machos com essa característica ocorrem somente na frequência de 1 em3.000 nascimentos, sendo representados por animais XXY – ou seja, com trissomiapara os cromossomos sexuais. Em humanos, a inativação do cromossomo X ocorrepor volta do 16º dia de gestação. O cromossomo que forma o corpúsculo de Barr é


geralmente considerado como inerte, mas, na verdade, uma pequena quantidade degenes permanece ativa em algumas espécies. Os genes ativos são aqueles presentesna região de homologia do cromossomo X com o Y. Este é um dos motivos quefazem com que fêmeas X0, com síndrome de Turner, não sejam fenotipicamentenormais.

5.0 – A HERANÇA RELACIONADA COM O SEXO

Além da existência de genes que determinam especificamente o sexo dos animaistambém existem características fenotípicas secundárias que podem ser ligadas,influenciadas ou limitadas ao sexo. Vamos analisar alguns exemplos.

5.1 – A HERANÇA LIGADA AOS CROMOSSOMOS SEXUAIS

Esta se refere aos genes localizados nos cromossomos sexuais (X e Y ou Z e W) eque são herdados de maneira diferente por machos e fêmeas. Lembrando que esseslocos podem estar envolvidos no controle de diferentes caracteres que não estãonecessariamente relacionados com o sexo dos indivíduos.

• Herança holândrica ou ligada ao Y: genes localizados no cromossomo Y,numa região de não-homologia entre este e o cromossomo X são passadosdiretamente de pai para filhos e nunca para as suas filhas. Existem cerca de 86genes que codificam aproximadamente 23 proteínas – desde o gene SRY(ligado a determinação do sexo masculino nos machos dos mamíferos) até


fatores relacionados com a fertilidade e com a resposta imune nestecromossomo e que seguem este padrão de herança;

• Herança ligada ao X: além do cromossomo X ser muito maior que o Y, eleapresenta muito mais genes. Por exemplo, a hemofilia do tipo A é umdistúrbio hemorrágico hereditário cujo gene recessivo defeituoso se encontraneste cromossomo. Para uma fêmea de mamífero nascer hemofílica é precisoque esta herde dois cromossomos X com este alelo, um vindo de seu pai e ooutro de sua mãe. Por outro lado, fêmeas heterozigotas poderão expressar ounão uma leve hemofilia e isso está relacionado com o mecanismo deinativação do cromossomo X anteriormente explicado. Como os machos têmsomente um cromossomo X, estes expressarão a hemofilia sempre queherdarem de suas mães um cromossomo com o alelo defeituoso. Por essemotivo, em mamíferos, caracteres recessivos ligados ao X serão sempre maisfrequentes nos machos e os caracteres dominantes serão mais comuns nasfêmeas.

Genótipos dos machos e fêmeas de mamíferos para o loco causador com a hemofiliado tipo A, que está relacionado com a deficiência na produção do fator VIII decoagulação sanguínea:

Sexo Genótipo Fenótipo

FêmeaFêmeaMachoMacho

XAXA ou XAXa

XaXa

XAYXaY

NormalHemofílica

NormalHemofílico

5.2 – A HERANÇA LIMITADA AO SEXO

Neste caso, os caracteres podem se expressar somente em um ou em outro sexo. Aprodução de leite nos mamíferos é um exemplo disso. Embora os machos tambémcompartilhem tais genes, esta característica se expressa apenas nas fêmeas. Tanto éassim que os filhos de fêmeas campeãs na produção de leite também são usados nomelhoramento do rebanho leiteiro!

O padrão de plumagem de galos e galinhas também segue parcialmente esseprincípio. Fêmeas terão sempre uma plumagem de galinha, independente de seugenótipo para o loco H/h. Por outro lado, os machos, terão plumagem de galo seforem H_, e de galinha se forem hh. Ou seja, um macho poderá ou não ter


plumagem de galinha, mas uma galinha não poderá ter plumagem de galo:

Genótipo Galo Galinha

HHHhhh

Plumagem do galoPlumagem do galo

Plumagem da galinha

Plumagem da galinhaPlumagem da galinhaPlumagem da galinha

5.3 – A HERANÇA INFLUENCIADA PELO SEXO

Neste caso, o padrão de herança é semelhante aos de caracteres autossômicos, muitoembora a expressão fenotípica seja diferente entre machos e fêmeas. Isso éexemplificado para o caráter presença/ausência de barba em algumas raças decabras. Nestes animais, pode-se observar que nos machos, o alelo B¹ é dominantesobre o B². Porém, nas fêmeas, acontece o contrário, B² se comportará comodominante e B¹, como recessivo. Então, nesse caso, ambos poderão ter ou não barba,mas isso ocorrerá em proporções diferentes entre os sexos:

Genótipo Bode Cabra

B¹B¹B¹B²B²B²

Com barba Com barbaSem barba

Sem barbaSem barbaCom barba

6.0 – RESOLVENDO ALGUMAS QUESTÕES

Questão 1 – Sabendo que o loco que determina a cor da pelagem em gatos selocaliza no cromossomo X e que o alelo para a cor amarela (P) é dominantesobre a cor preta (p), determine qual deverá ser a proporção de filhotes machose fêmeas com as colorações preta e amarela a partir dos seguintesacasalamentos:

a) Fêmea amarela e preta x macho amarelo:

Resposta: fêmeas de mamíferos são XX e machos XY. Portanto, para o loco P, elaspoderão carregar duas cópias iguais (PP ou pp) ou então diferentes (Pp) para esseloco. Por sua vez, os machos só podem carregar uma única cópia (ou P ou p).


Assim, por estar localizado em um cromossomo sexual, o seu padrão de herança serádiferente para machos e fêmeas. Por isso costumamos representar os genótipos doslocos localizados nos cromossomos sexuais de uma maneira diferente, colocando osalelos nos seus respectivos cromossomos, conforme pode ser visto abaixo:

• As fêmeas serão representadas como XPXP, XPXp e XpXp

• Os machos, como só tem um X, serão representados como XPY ou XpY

Além disso, devemos nos lembrar que, nas fêmeas, ocorre inativação parcial de umdos cromossomos X durante o desenvolvimento embrionário. Como essa inativaçãoé aleatória, partes do seu corpo terão o cromossomo Xp estará ativado, o quepermitirá a manifestação da pelagem preta. Então, fêmeas XPXp terão sempremanchas amarelas e pretas pelo corpo. Os machos somente poderão ser amarelos(XPY) ou pretos (XpY). Agora, voltando a questão, do cruzamento entre uma fêmeade pelagem amarela/preta com um macho amarelo, teremos:

XPXp (amarela/preta) x XPY (amarelo)

↓

1/2 XP 1/2 Xp

1/2 Xp

1/2 Y1/4 XPXp (fêmea amarela/preta)

1/4 XPY (macho amarelo)1/4 XpXp (fêmea preta)1/4 XpY (macho preto)

b) Fêmea preta x macho amarelo:

Resposta: XpXp (preta) x XPY (amarelo)

↓

1 Xp

1/2 XP

1/2 Y1/2 XPXp (femea amarela/preta)

1/2 XpY (macho preto)

Questão 2 – Por que para caracteres dominantes ligados ao cromossomo X, osmachos de mamíferos sempre expressarão o distúrbio em seu grau máximo demanifestação e as fêmeas heterozigotas poderão exibi-lo em diferentes níveis deintensidade?


Resposta: por conta da inativação ao acaso do cromossomo X que ocorrenaturalmente nas fêmeas durante o desenvolvimento embrionário, devido aomecanismo de compensação de dose desse cromossomo em machos e fêmeas.Assim, quanto maior a quantidade de células do corpo da fêmea contendocorpúsculos de Barr formados a partir do cromossomo X com o alelo dominantenocivo, menor será a intensidade desse distúrbio. Nos machos que herdam o X como alelo dominante, todas as suas células expressarão tal efeito nocivo, tendo em vistaque em todas elas esse loco estará ativo, pelo fato deles não formarem o corpúsculode Barr. Nos machos, essa inativação somente acontecerá naqueles que herdaremdois X, ou seja, nos indivíduos com síndrome de Klinefelter (XXY).

Questão 3 – Em galináceos, o alelo recessivo d está relacionado com o nanismoligado ao cromossomo Z (lembrando que existem outras formas de nanismonessas aves devido a genes autossômicos). Essa característica decorre demutações no gene que produz uma proteína receptora do hormônio decrescimento. Algumas linhagens de galinhas anãs vêm sendo cruzadas comgalos normais provenientes de linhagens de corte. Isso ocorre pelo fato daslinhagens heterozigotas requererem uma menor quantidade de alimento e deespaço para criação. Diante dessas informações, determine como poderão ser osdescendentes machos e fêmeas de cruzamentos entre galinhas e galos com osseguintes genótipos:

a) Galinha anã (ZdW) x Galo normal (ZDZD):

Resposta: neste caso, temos que prestar atenção ao fato que o sexo heterogamético(aquele que produz dois tipos de gametas com relação aos cromossomos sexuais)são as galinhas, e não os galos. Ou seja, o padrão de herança entre machos e fêmeasé o contrário do que acontece com os mamíferos.

Galinha anã (ZdW) x Galo normal (ZDZD)

↓

1/2 Zd 1/2 W

1 ZD 1/2 ZDZd (galo normal) 1/2 ZDW (galinha normal)


b) Galinha normal (ZDW) x Galo anão (ZdZd):

Resposta: Galinha normal (ZDW) x Galo anão (ZdZd)

↓

1/2 ZD 1/2 W

1 Zd 1/2 ZDZd (galo normal) 1/2 ZdW (galinha anã)

c) Galinha anã (ZdW) x Galo normal (ZDZd):

Resposta: Galinha anã (ZdW) x Galo normal (ZDZd)

↓

1/2 Zd 1/2 W

1 ZD

1 Zd1/4 ZDZd (galo normal)

1/4 ZdZd (galo anão)1/2 ZDW (galinha normal)

1/2 ZdW (galinha anã)

Questão 4 – Em gafanhotos, que possuem o sistema de determinação sexual dotipo XX/X0, a cor rosada do corpo é ocasionada por uma mutação recessiva. Acor do tipo selvagem é verde. Se esse gene está localizado no cromossomo X,que tipo de prole masculina e feminina poderia ser formada a partir docruzamento entre uma fêmea rosada homozigota (XrXr) e um macho hemizigotodo tipo selvagem (XR)?

Resposta: lembre-se que, neste caso, o macho é o sexo heterogamético, produzindo50% de gametas com o cromossomo X e 50% sem nenhum cromossomo sexual. Eque, gametas masculinos sem o cromossomo X darão origem a machos. Assim:

Fêmea rosada (XrXr) x Macho verde (XR)

↓

1 Xr

1/2 XR

1/2 01/2 XRXr (fêmea verde)1/2 Xr (macho rosado)


7.0 – BIBLIOGRAFIA BÁSICA

• GRIFFITHS, AJF; WESSLER, SR; LEWONTIN, RC & CARROLL, SB(2008). Introdução à Genética. Guanabara Koogan SA, 9ª ed, 711p.

• PIERCE, BA (2016). Genética – Um enfoque conceitual. Guanabara KooganSA, 5ª ed, 759p.

• RAMALHO, M; SANTOS, JB & PINTO, CB (2008). Genética naagropecuária. UFLA, 4ª ed, 464p.

• SNUSTAD, DP & SIMMONS, MJ (2013). Fundamentos de Genética.Guanabara Koogan SA, 6ª ed, 739p.


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