Determinação Genética do Sexo
Introdução
O sexo está entre os assuntos de maior interesse da nossa espécie. Isto porque se encontra intimamente associado ao prazer, ao envolvimento emocional e a problemas de relacionamento. Mas o que vamos tratar aqui são os mecanismos biológicos que determinam o desenvolvimento de características sexuais num organismo.
O carácter sexo sempre foi tratado como tendo um tipo especial de herança, uma vez em qualquer cruzamento, para a maioria das espécies, há a mesma probabilidade de ser macho ou fêmea. A ideia da existência de vários mecanismos na determinação do sexo resultou de vários trabalhos envolvendo diferentes espécies vegetais e animais.
A determinação do sexo de um dado organismo encontra-se associada às diferentes combinações que podem ocorrer entre cromossomas. A maioria é genética como o caso dos cromossomas sexuais do tipo XX, XY, ZW, os cromossomas XX/X0 e a haplodiplóidia. Nalguns casos é determinada por variáveis ambientais ou sociais, como a temperatura e a dominância de machos ou fêmeas numa espécie.
Assim, o nosso trabalho tem como objectivo esclarecer e informar os nossos colegas acerca dos processos de determinação do sexo nos vários seres vivos.
Sistema XY
No sistema XY, as fêmeas possuem dois cromossomas sexuais do mesmo tipo (XX) sendo designado sexo homogamético, uma vez que produz apenas um tipo de gâmetas que é o cromossoma X. Por outro lado, os machos têm dois cromossomas sexuais diferentes (XY) sendo, por isso, o sexo heterogamético, isto é, produz dois tipos de gâmetas. Aqueles que contém o cromossoma X e que fecundam formarão um indivíduo do sexo feminino e os outros que possuem o cromossoma Y e que, por sua vez, também fecundam, originarão um indivíduo do sexo masculino.
Por fim, é de salientar, que este tipo de sistema está presente nos seres humanos, na maioria dos outros mamíferos, alguns insectos, como é o caso da Drosophila e em algumas plantas como por exemplo a Ginkgo.
Sistema XY no Ser Humano
O cariótipo humano é constituído por 46 cromossomas: 44 autossómicos e 2 sexuais (X/Y). No sistema XY, as fêmeas possuem o cariótipo XX e os machos XY. Apesar de em termos de constituição e estrutura serem diferentes, durante a meiose, o cromossoma X e o cromossoma Y atuam como se fossem homólogos. Assim, cada gâmeta masculino transporta 22 autossomas e um cromossoma sexual, com igual probabilidade de ser um cromossoma X ou Y.
No ser humano, o macho é heterogamético (XY) já que ele quem define o sexo dos descendentes. É o cromossoma Y nos machos, que determina a produção de testosterona e consequente desenvolvimento das características sexuais masculinas. Já a mulher é homogamética, pois no óvulo que ela produz há apenas um cromossoma X.
Caso o óvulo seja fertilizado por um espermatozoide que possui cromossoma Y, este junta-se ao cromossoma X já presente originando um individuo do sexo masculino. Por outro lado, se o espermatozoide transportar um cromossoma X gerará um individuo do sexo feminino. Para além da espécie humana há mais seres vivos que possuem este sistema, nomeadamente os mamíferos, em algumas plantas e alguns peixes e insetos.
Cariótipo e Determinação do Sexo
Para observar
um cariótipo, procede-se à recolha de células somáticas (por exemplo, células
de sangue) que são manipuladas de forma a parar a divisão em metáfase, para que
possam ser fotografados quando estão no estado de máxima condensação. Esta
técnica corresponde ao procedimento clássico, atualmente, a preparação de um
cariótipo pode ser realizada recorrendo a um processo mais automatizado
(sobretudo no que respeita à fotografia, ampliação e arranjo dos cromossomas).
Desenvolvimento dos órgãos sexuais no ventre
O sexo de um novo ser humano é determinado pelo espermatozóide, ou seja, se transportar um cromossoma X, o resultara um individuo do sexo feminino, se o cromossoma for Y, resultara um individuo só sexo masculino.
Apesar de possuir um número reduzido de genes, o cromossoma Y tem um papel decisivo na determinação do sexo. O cromossoma Y é chamado de SRY, e determina a masculinidade. Até as 6 semanas de gestação, não se diferenciam as mudanças sexuais nos embriões. Admite-se que a partir desta fase o gene SRY, é activado nos rapazes e assim se inicie a produção de hormonas sexuais (androgénios) que iram actuar no sentido de estimularem a diferenciação dos órgãos sexuais.
Sistema X0
Neste sistema, o cromossoma Y é inexistente, sendo representado por 0 (zero) a sua ausência, logo, os machos são X0 (xis-zero) e têm um número impar de cromossomas enquanto as fêmeas são XX e possuem um número par de cromossomas.
Nas fêmeas, os dois cromossomas X ficam emparelhados durante a meiose e separaram-se, sendo que cada cromossoma X encaminha-se para um ovócito haplóide. Pelo contrário, nos machos o único cromossoma X segrega-se na meiose para metade dos espermatozóides e a outra metade não recebe qualquer cromossoma sexual. Assim, o espermatozóide portador de X une-se ao ovócito portador de X produzindo zigotos XX, originando fêmeas. Os espermatozóides que não têm nenhum cromossoma X unem-se a ovócitos portadores de X, para gerar zigotos X0, que desenvolvem machos.
Os animais que possuem este mecanismo de determinação do sexo são por exemplo, os gafanhotos e outros insectos.
Sistema X0 - Gafanhoto
Nos gafanhotos, o sistema de determinação sexual baseia-se num só cromossoma, não existe o cromossoma Y: indivíduos só com um cromossoma X (XO, lê-se xis-zero, em que 0 indica a ausência de um cromossoma) são machos e os indivíduos com dois cromossomas X (XX) são fêmeas.
Os machos são, portanto, X0, e as fêmeas são XX. Os machos desse sistema possuem um número ímpar de cromossomas em seu cariótipo e as fêmeas possuem um número par.
Logo, o sexo masculino é heterogamético. O sexo feminino é homogamético, porque as fêmeas produzem apenas um tipo de gâmetas. O sexo dos descendentes é determinado pelo ancestral heterogamético. Assim como no sistema XY, é o gâmeta masculino que determina o sexo do descendente.
Sistema ZW
Este processo é contrário aos dois processos anteriores, já que o macho é quem possui os dois cromossomas iguais, sendo ZZ enquanto a fêmea possui dois cromossomas diferentes, Z e W. assim, é o macho é homogamético e a fêmea é heterogamética, pois apresenta cromossomas sexuais distintos e é quem define o sexo dos descendentes.
O tipo ZW ocorre geralmente em aves, peixes, répteis e alguns insectos.
Sistema ZW - Peixes
Como foi dito anteriormente, os peixes apresentam o tipo ZW. Este processo ocorre de maneira contrária em relação aos outros sistemas, pois é o macho que possui dois cromossomas iguais, sendo ZZ, enquanto a fêmea tem dois cromossomas diferentes, sendo Z e W. Pode-se salientar que a diversidade de espécies de peixes é equivalente à multiplicidade de potenciais mecanismos de determinação sexual. Entre os mecanismos já observados podem-se referir a existência de hermafroditas verdadeiros; a determinação sexual dependente da temperatura ambiente e a existência de cromossomas sexuais (XY/XX e ZW/ZZ).
Exemplo:
O Xiphophorus maculatus possui no seu genoma, possivelmente, três cromossomas sexuais distintos, X, Y e W, o que permite um leque de combinações maior no seio das populações do que nos tradicionais sistemas com apenas dois cromossomas sexuais. Assim, WX, WY e XX são fêmeas e XY e YY são machos. Até à data não foi descrito qualquer gene determinante para o sexo, no entanto a presença do cromossoma W coincide sempre com um fenótipo feminino.
Sistema Haplóide- Diplóide
No sistema Haplóide-diplóide (haplodiploide) o macho é haploide (n) e a fêmea é diploide (2n).
O macho haplóide é formado a partir de óvulos não fecundados, partenogénese, e são portadores de apenas um cromossoma de origem materna. Por outro lado, as fêmeas originam-se de óvulos fecundados.
Este método evidencia-se em espécies insectívoras, nas quais os machos produzem espermatozóides por mitose, por isso toda a descendência recebe todo o conjunto de genes paternos, enquanto as fêmeas diploides produzem oócitos por meiose. Ou seja, as descendentes fêmeas têm uma probabilidade de 50% de receber o mesmo alelo por parte da mãe e de 100% de receber o mesmo alelo do pai, e por outro lado os descendentes machos têm 50% de probabilidade de receber a mesma cópia de cada um dos alelos da sua mãe.
Os seres que apresentam este tipo de determinação do sexo são, por exemplo, as abelhas e as formigas.
Sistema Haplóide- Diplóide - Abelhas
Nas abelhas, os indivíduos resultantes da partenogénese são os machos (zangões). As fêmeas são heterogaméticas, provenientes da união de um óvulo com um espermatozoide. Estas podem ser férteis, ou seja, rainhas (que produzem centenas de óvulos, muitos dos quais serão fecundados), ou estéreis, isto é, operárias, e isso é determinado pelo tipo de alimentação que recebem durante o período larval.
Assim, o sexo em abelhas é determinado pelo sistema haplo-diplóide que consiste em caracterizar nas fêmeas os zigotos diploides (32 cromossomas) e nos machos os haploides (16 cromossomas).
Contudo, não basta apenas ser diploide para ser fêmea, o indivíduo deve ser também heterozigótico para os locus do sexo. Caso seja diploide e homozigótico, desenvolverá um macho estéril que, no caso das abelhas, esses indivíduos são digeridos pelas suas companheiras operárias.
Resumindo...
Sistemas
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Homogamético
|
Heterogamético
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XY
|
Fêmea XX
|
Macho XY
|
XO
|
Fêmea XX
|
Macho XO
|
ZW
|
Macho ZZ
|
Fêmea ZW
|
Sistema
| ||
Haploide - Diploide
|
Fêmea 2n
|
Macho n
|
Organismos sem Sistema de Determinação do Sexo
Hermafroditas
O hermafroditismo, na maioria das vezes, é insuficiente, ou seja, o individuo possui os órgãos sexuais femininos e masculinos, mas apenas um dos tipos encontra-se no ativo.
No caso da espécie humana existem três tipos de hermafroditismo: o hermafroditismo verdadeiro, no qual as crianças nascem com os dois órgãos sexuais, isto é, os órgãos externos e internos de ambos os sexos, incluindo ovários, útero, vagina, testículos e pénis; o pseudo-hermafroditismo masculino, no qual as crianças nascem geneticamente masculinas, ou seja, apresentam os cromossomas XY, mas os órgãos sexuais não se desenvolvem completamente; e o pseudo-hermafroditismo feminino, no qual a criança nasce geneticamente feminina, mas o clítoris desenvolve-se excessivamente e adquire o formato de um pénis.
A maioria das plantas verdes é monóica, ou seja, cada individuo possui os órgãos sexuais dos dois tipos.
Resultantes de Partenogénese
A partenogénese consiste no desenvolvimento de um novo indivíduo a partir de um gâmeta feminino sem prévia fecundação. Os indivíduos nascidos por partenogénese podem ser todos machos, todos fêmeas ou dos dois sexos. Provou-se que a partenogénese diplóide, chamada também somática, só dá origem a fêmeas.
Os dragões-de-Komodo têm o sistema de determinação do sexo ZW. O facto de só nascerem machos, mostra que os ovos não-fertilizados eram haplóides (n) e que duplicaram os seus cromossomas mais tarde para se tornarem diplóides (2n) através da duplicação dos cromossomas sem que haja divisão celular.
Quando um dragão-de-komodo fêmea (com os cromossomas sexuais ZW) se reproduz dessa maneira, fornece à sua prole apenas um cromossoma de cada par que possui, incluindo apenas um dos seus dois cromossomas sexuais. Este conjunto singular de cromossomas é duplicado no zigoto, que se desenvolve através da partenogénese. Ovos que recebem um cromossoma Z tornam-se ZZ (macho) e os que recebem um cromossoma W tornam-se WW e não se desenvolvem.
Fatores que Influenciam a Determinação do Sexo
Temperatura
Na determinação sexual vinculada à temperatura, o sexo é definido de acordo com a temperatura do ambiente no qual os ovos estão expostos. Uma variação de 2°C ou 4°C pode determinar se o embrião se tornará macho ou fêmea. Desta forma, de acordo com a profundidade que os ovos são enterrados, ocorrerá diferenciação entre machos e fêmeas.
Além disso, a temperatura também varia de ninho para ninho, dependendo da quantidade de insolação incidente sobre o ninho, isto é, se estão expostos diretamente à radiação solar ou se se encontram na sombra.
Em algumas espécies de crocodilos, jacarés, tartarugas e lagartos, o sexo da prole depende da temperatura de incubação dos ovos. Nas tartarugas, por exemplo, se os ovos forem incubados a temperaturas muito baixas, os indivíduos que eclodirem serão machos. Por outro lado, se os ovos forem incubados em temperaturas altas, os indivíduos tornam-se fêmeas.
Fatores Sociais- Mudança de Sexo
As espécies
assim designadas são nativas de uma vasta região compreendida em águas quentes
do pacífico, coexistindo algumas espécies em algumas dessas regiões. O seu habitat natural são as águas tropicais e subtropicais, principalmente os
recifes de corais do Indo-Pacífico. Porém, também podem ser encontrados, em menor
quantidade, no Caribe e no Mar Vermelho.
A anémona-do-mar evidencia uma grande importância nesta espécie de peixes. Apesar da aparência inofensiva, esta possui células na ponta dos tentáculos, que queimam e paralisam os peixes, para, em seguida, devorá-los. Como tal, este tipo de peixes são famosos, uma vez que evidenciam uma relação ecológica de protocooperação que estabelecem com as anémonas-do-mar ou, em alguns casos, com corais. As anémonas providenciam-lhes abrigo, apesar dos tentáculos urticantes a que são imunes, devido à camada de muco que os reveste. O peixe-palhaço esconde-se dos predadores nas anémonas. Na base das mesmas, colocam os seus ovos, assegurando a proteção de sua prole.
Em retorno, os restos do alimento do peixe-palhaço são utilizados pela anémona. Uma associação que beneficia os dois parceiros.
Os Peixes-Palhaço (espécie da subfamília Amphiprioninae na família Pomacentridae) possuem a capacidade de
alternar seu sexo, ou seja, possuem características sexuais hermafroditas. Isso
ocorre quando há necessidade dessa mudança, isto é, eles nascem machos e, por
mudanças na hierarquia ou morte da fêmea do grupo, transformam-se em fêmeas
ou não. Se ocorrer o fato de nenhum dos peixes ser fêmea, para que se
reproduzam, um macho, geralmente o maior, muda de sexo para dar continuidade à
espécie. Na reprodução, a fêmea desova no ambiente marinho e o macho
fecunda os ovos com seu esperma. Em relação a esta reversão sexual, é
interessante destacar que é uma transformação hormonal e ocorre de acordo com a
necessidade da colónia ou do local em que eles se encontram.
Recentemente, um biólogo, num artigo à revista Nature,
citou que: “Se a fêmea morre, o macho muda de sexo e torna-se procriadora”
Exceções
Plantas
Drosophila melanogaster
Nas plantas, a determinação genética do sexo é feita através de dimorfismo sexual. A grande maioria das plantas é hermafrodita e, portanto apresentam os dois sexos em cada flor. No entanto, cada uma tem uma expressão sexual, tal como as plantas monóicas, que possuem os órgãos masculinos e femininos em flores separadas da mesma planta; e as plantas dioicas, que têm órgãos sexuais femininos e masculinos em plantas distintas.
O controlo genético submete igualmente a expressão sexual e em algumas espécies é realizada através dos cromossomas sexuais, sendo o sistema XY o mais usado. Um outro tipo bastante frequente nas plantas é o feito com os genes autossómicos já que a grande maioria não tem cromossomas sexuais.
As plantas podem ainda ser do tipo ginóico (produzem apenas flores femininas), androginóicas (concebem apenas flores masculinas) e hermafroditas (geram flores femininas e masculinas). As expressões sexuais são controladas por dois genes M (Masculino) e F (Feminino):
Fenótipo
|
Genótipo
| |
ff MM
|
Ff Mm
|
Monóica
|
FF MM
|
FF Mm
|
Ginóica
|
FF mm
|
Ff mm
|
Hermafrodita
|
ff mm
|
Andromonóica
| |
São os vários tipos de expressão sexual que permitem a produção de sementes hibridas de uma forma bastante simples, ou seja, basta que um dos progenitores do hibrido seja de uma linha ginóica. Assim, todas as sementes produzidas nessa planta serão necessariamente hibridas, já que todas receberam pólen de outras que possuam flores masculinas. Deste modo, como as plantas ginóicas só têm flores femininas é preciso aplicar hormonas químicas para induzir temporariamente a produção de flores masculinas para que a autofecundação aconteça.
A Drosophilamelanogaster é um insecto díptero (2 pares de asas). Durante muito tempo as drosophilas foram conhecidas como "moscas da fruta".
Esta espécie é um dos animais mais utilizados em experiências de genética, sendo dos mais importantes organismos para modelo em Biologia. É utilizada em inúmeros estudos genéticos por apresentar cromossomas "gigantes", formados por várias multiplicações dos filamentos da cromatina. Facilitando assim a sua observação ao microscópio. Possui estruturas chamadas "pufes", que são prolongamentos da cromatina que permite um maior contacto da mesma com o hialoplasma nuclear, ativando uma área maior do ADN.
Na Drosophila, como na maioria dos animais, o sexo masculino ou sexo feminino depende de um par de cromossomas chamados cromossomas sexuais. Os indivíduos que apresentam dois cromossomas sexuais idênticos dizem-se homogaméticos e os que apresentam dois cromossomas sexuais diferentes entre si dizem-se heterogaméticos. As fêmeas de Drosophila possuem dois cromossomas X, ao passo que os machos possuem os mesmos autossomas mas um cromossoma X e um cromossoma Y. O sexo heterogamético é, pois, o sexo masculino.
Na mosca da fruta Drosophila melanogaster, os mecanismos que governam a escolha da identidade sexual são sempre distintos do processo de diferenciação morfológica, comportamental e de gametogénese. Todavia, a determinação do sexo em drosófilas é devido quantidade de cromossomas X divida pelo número do conjunto autossómico. A determinação da identidade sexual nas Drosophilas dá-se por um balanço genético, o cromossoma X da Drosophila influência a determinação do sexo feminino e os autossómicos, a determinação do sexo masculino. De modo que o quociente sendo 1, o indivíduo é fêmea, caso seja diferente de 1, o indivíduo é macho. Por exemplo, se uma Drosophila tiver dois cromossomas X o seu genótipo é 2X / 2n o que origina uma fêmea, se o individuo tiver um cromossoma X e outro Y o seu genótipo é 1X / 2n o que origina um macho. Uma proporção X:A (cromossoma X: autossomas) de 1,0 produz uma mosca fêmea; uma proporção X:A de 0,5 produz um macho. Se a proporção X:A for menor que 0,5, é produzido um fenótipo masculino, mas a mosca é fraca e estéril, e tais moscas às vezes são chamadas de metamachos. Uma proporção X:A entre 1,0 e 0,5 produz uma mosca intersexo, com uma mistura de características masculinas e femininas. Se a proporção X:A for maior que 1,0 é produzido um fenótipo feminino, mas estas moscas (chamadas metafêmeas) têm sérios problemas no seu desenvolvimento e podem nunca sair do estágio de pupa (estágio intermediário entre a larva e o adulto). Na tabela 3 são apresentados vários complementos cromossómicos em Drosophila e seus fenótipos sexuais associados.
As moscas com dois conjuntos de autossomas e cromossomas sexuais XX (uma proporção X:A de 1,0) desenvolvem-se como fêmeas totalmente férteis.
As moscas com apenas um cromossoma X (uma proporção X:A de 0,5) se desenvolvem como machos estéreis.
Essas observações confirmam que o cromossoma Y não determina o sexo em Drosophila.
Cromossomas X e complemento de autossomas (A)
|
Razão X/A
|
Sexo
|
1X 2A
|
0,50
|
Macho
|
2X 2A
|
1,00
|
Fêmea
|
3X 2A
|
1,50
|
Metafêmea
|
4X 3A
|
1,33
|
Metafêmea
|
4X 4A
|
1,00
|
Fêmea tetraploide
|
3X 3A
|
1,00
|
Fêmea triploide
|
3X 4A
|
0,75
|
Intersexo
|
2X 3A
|
0,67
|
Intersexo
|
2X 4A
|
0,50
|
Macho tetraploide
|
1X 3A
|
0,33
|
Metamacho
|
Conclusão
Este trabalho proporcionou-nos uma melhor
aprendizagem sobre o vasto leque de formas de determinação do sexo dos
indivíduos, que estão ligadas quer directamente à genética, quer influenciadas
pelo meio ambiente e social de uma população. Conseguimos estabelecer uma
correspondência entre os vários seres vivos, de diferentes espécies, mostrando
assim que alguns deles, apesar de todas as diferenças, possuem o mesmo sistema
de determinação do sexo assim como alguns relativamente semelhantes, apresentam
sistemas diferentes.
É esta variedade que permite que haja
diversidade na natureza individual de cada espécie que a torna ao mesmo tempo
igual e diferente das outras, razão pela qual a biodiversidade é imensamente
grande.
Bibliografia
Manual Biologia 12ºano parte 1 Areal
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