Os genes ligados ao sexo são aqueles localizados nos cromossomos sexuais (X e Y) e são responsáveis por características que são transmitidas de maneira diferente entre homens e mulheres. Isso ocorre porque as mulheres possuem dois cromossomos X, enquanto os homens possuem um cromossomo X e um cromossomo Y. Alguns exemplos de características influenciadas por genes ligados ao sexo são a cor dos olhos em algumas mulheres e a calvície em homens. A herança desses genes pode seguir um padrão recessivo ou dominante e é influenciada pela presença de outros genes em outros cromossomos. Além disso, existem distúrbios genéticos que afetam principalmente os cromossomos sexuais, como a síndrome de Turner e a síndrome de Klinefelter. O estudo dos genes ligados ao sexo é importante para entendermos como essas características são transmitidas de geração em geração e para o diagnóstico e tratamento de distúrbios genéticos associados aos cromossomos sexuais.
Como a herança de características genéticas é influenciada pela presença de cromossomos sexuais?
Quais são alguns exemplos de características influenciadas por genes ligados ao sexo?
Como a presença de dois cromossomos X em mulheres e um cromossomo X e um Y em homens afeta a transmissão de genes ligados ao sexo?
Qual é o padrão de herança de genes ligados ao sexo recessivos em mulheres?
Como a inativação do segundo cromossomo X em mulheres afeta a expressão de genes ligados ao sexo?
Quais são alguns distúrbios genéticos associados aos cromossomos sexuais?
Qual é a probabilidade de um filho homem herdar um gene ligado ao sexo de sua mãe?
Como as técnicas de diagnóstico pré-natal são utilizadas para detectar distúrbios genéticos relacionados aos cromossomos sexuais?
Os genes são o principal fator determinante do sexo na maioria das espécies e estão localizados em cromossomos denominados sexuais. Os demais cromossomos são conhecidos como autossomos e não estão envolvidos na determinação do sexo, mas os alelos destes cromossomos podem interagir com os alelos dos cromossomos sexuais e interferir na expressão de algum fenótipo. Note que pode haver inúmeros outros fatores que podem ter influencias sob a determinação do sexo de um indivíduo e, ainda, tais fatores são diferentes para as diferentes espécies.
Existem diferentes sistemas de cromossomo sexuais, a depender do tipo de ser vivo de que se trata. O mais conhecido é o sistema XY, até porque este é o sistema presente no Homo sapiens. Nas aves, em alguns répteis e algumas borboletas os sistema que determina o sexo é denominado de ZW, neste sistema são as fêmeas que contém cromossomos sexuais diferentes. As femêas carregam um cromossomo Z e um W. Enquanto os macho carregam ZZ. Vejas outros casos:
Sistema X0: presente em algumas espécies de insetos. As fêmeas têm dois cromossomos sexuais (XX), enquanto os machos têm apenas um (X0, o zero representa ausência de um cromossomo).
Sistema por haplodiploidia: presente em algumas espécies de insetos, aranhas e crustáceos. Os machos desenvolvem-se a partir de óvulos não fertilizados e, portanto, têm apenas um conjunto de cromossomos (haploide), enquanto as fêmeas desenvolvem-se a partir de óvulos fertilizados e têm dois conjuntos de cromossomos (diplóide). Note que a depender da espécie do inseto ele carrega o sistema X0 ou haploidia.
Sistema por ambiente: em algumas espécies de répteis, o sexo é determinado pelo ambiente em que o indivíduo se desenvolve. Nas tartarugas marinhas, a temperatura do ninho determina o sexo dos filhotes. Por exemplo para a tartaruga Eretmochelys imbricata e a Chelonia mydas, temperaturas mais quentes produzem mais filhotes fêmeas, enquanto temperaturas mais frias produzem mais filhotes machos. Já para a Lepidochelys olivacea, temperaturas mais quentes produzem mais machos e temperaturas mais frias produzem mais fêmeas. Note que uma fêmea põem muitos ovos em um ninho, e a temperatura irá influenciar na quantidade de machos e fêmeas que nasce por ninho. Por tanto se a Lepidochelys olivacea construir um ninho e ovopositar 100 ovos, e este ninho atingir baixa temperatura a maioria dos filhotes serão fêmeas e a minoria serão machos.
Sistema por hermafroditismo: é encontrado em algumas espécies de plantas, peixes e moluscos. Nesse sistema, os indivíduos possuem órgãos reprodutivos masculinos e femininos em um único indivíduo. A determinação do sexo pode ocorrer de diferentes maneiras. Em algumas espécies, a presença de ambos os órgãos reprodutivos é determinada geneticamente, com certos genes ativando a formação de tecidos reprodutivos masculinos e femininos. Em outras espécies, a presença dos dois órgãos é influenciada pelo ambiente, como a temperatura, o pH ou a disponibilidade de nutrientes. Além disso, a expressão dos órgãos reprodutivos também pode ser influenciada pelo momento de vida do indivíduo e pelas condições ambientais, como a presença de outros indivíduos da mesma espécie ou a disponibilidade de parceiros sexuais.
Os sistemas citados acima se referem a insetos, aves, répteis, aracnídeos, peixes, mamíferos, moluscos e crustáceos, mas existem muitos ostros tipos de organismos que não foram citados.
Daqui em diante, até o fim desta parte, iremos tratar apenas de Homo sapiens.
Nos seres humanos, há 22 pares autossomos e 2 cromossomos sexuais, que são representados como 46, XX para as mulheres e 46, XY para os homens. Durante a meiose, metade dos espermatozoides do homem possui o cromossomo X e a outra metade, o cromossomo Y, tornando o sexo masculino heterogamético. Nas mulheres, todos os óvulos apresentam o cromossomo X, o que torna o sexo feminino homogamético. O sexo é determinado no momento da fecundação, onde se o óvulo for fecundado por um espermatozoide X, o embrião será uma fêmea e se for fecundado por um espermatozoide Y, o embrião será um macho.
A proporção de nascimentos entre machos e fêmeas é normalmente equilibrada, com cerca de 50% de cada sexo na espécie humana. Pois caso um espermatozoide que carregue o cromossomo Y fecundar o óvulo nascerá um menino, caso o espermatozoide carregue o cromossomo X nascerá uma menina. Pesquisas demonstram que espermatozoides que carregam o cromossomo Y se locomovem pelo útero mais rápido do que os espermatozoide que carregam o cromossomo X, o que ajuda a explicar o maior número de nascimentos de meninos em detrimentos dos de meninas. E durante a adolescência, essa proporção se aproxima de 50%.
Os cromossomos sexuais X e Y contêm pequenas regiões homólogas nas extremidades, conhecidas como pseudoautossômicas, que se emparelham durante a meiose. No entanto, essas regiões representam apenas cerca de 5% do cromossomo Y, sendo que a maior parte não se emparelha com o X nem sofre permutação. Na região não homóloga do cromossomo X, encontram-se vários genes responsáveis por diversas funções no organismo, incluindo a produção de pigmentos nas células da retina, responsáveis pela visão das cores, e uma proteína essencial para a coagulação do sangue. Mutação nesses genes pode causar distúrbios, como daltonismo (dificuldade de perceber certas cores) e hemofilia (dificuldade de coagulação do sangue).
Os genes situados nessa região especial do cromossomo X, que não é homóloga ao cromossomo Y, são chamados de genes ligados ao sexo ou genes ligados ao cromossomo X. O tipo de herança no qual eles estão envolvidos é conhecido como herança ligada ao sexo ou herança ligada ao cromossomo X. Os alelos desses genes podem aparecer em dose dupla nas mulheres, enquanto os homens (XY) só apresentam um deles. Como resultado, as mulheres podem ser homozigotas ou heterozigotas para esses alelos, enquanto os homens são considerados hemizigotos (hemi = metade; zygos = par). Assim, se um homem possuir um alelo para um caráter recessivo ligado ao sexo (como daltonismo e hemofilia), esse caráter se manifestará. Na mulher, esse caráter recessivo só será expresso quando o alelo estiver presente em dose dupla. Essa situação resulta em um maior número de homens do que mulheres com características recessivas ligadas ao sexo.
O termo "daltonismo" tem origem no nome do químico inglês John Dalton (1766-1844), que em 1794 publicou um estudo relatando sua dificuldade em distinguir certas cores. Esse problema é conhecido também como "cegueira parcial para cores".
A visão em cores depende de pigmentos (proteínas) sensíveis à luz presentes em três tipos de células especiais da retina, chamadas cones. Cada tipo de cone é ativado principalmente por um comprimento de onda de luz diferente: os cones vermelhos, verdes e azuis. A percepção de uma determinada cor depende da quantidade relativa de cada tipo de cone ativado.
A dificuldade de percepção de cores pode ocorrer por falta de um ou mais tipos de cones ou pela menor produção de alguns pigmentos. Um gene autossômico controla a produção de cones azuis, enquanto a produção de cones verdes e vermelhos é controlada por genes no cromossomo X.
Uma forma comum de daltonismo é a dificuldade em distinguir entre certos tons de verde, amarelo e vermelho. Isso pode acontecer devido a um alelo alterado de um gene do cromossomo X, que leva à ausência de cones para a cor verde ou à menor produção de pigmentos desse cone. Esse tipo de daltonismo é causado por um alelo recessivo, chamado d, que é ligado ao sexo, enquanto seu alelo D é responsável pela visão normal.
Vamos analisar como ocorre a transmissão de um gene ligado ao cromossomo X que é exclusivo do sexo. Considere uma mulher com percepção normal de cores, mas que é portadora de um alelo para daltonismo (genótipo XDXd). Suponha que seu marido tenha uma visão normal de cores (genótipo XDY). A figura abaixo ilustra como os filhos desse casal poderiam ser afetados pela condição. É importante observar que o homem daltônico herda a característica da mãe e não do pai, que contribui somente com o cromossomo Y.
A hemofilia é uma doença genética caracterizada pela redução significativa na capacidade de coagulação do sangue. Essa condição provoca sangramentos prolongados em ferimentos, além de hemorragias internas que podem afetar articulações e músculos, causando dores intensas e limitações físicas.
A hemofilia é uma doença genética que se caracteriza pela redução da capacidade de coagulação do sangue, o que pode causar sangramentos prolongados em ferimentos e hemorragias internas nas articulações e músculos. A hemofilia A é o tipo mais comum, sendo responsável por cerca de 85% dos casos, e ocorre devido à deficiência do fator VIII de coagulação, controlado por um gene no cromossomo X. A hemofilia B, que ocorre devido à ausência do fator IX, também é sintetizado por um gene no cromossomo X, enquanto a hemofilia C está ausente o fator XI, sintetizado por um gene autossômico.
A hemofilia A segue o mesmo padrão de herança do daltonismo, sendo que a proporção de homens hemofílicos é de cerca de 6 em 10 mil. O alelo mutante e recessivo é responsável pela hemofilia, pois provoca a ausência do fator de coagulação. A doença pode ser tratada com a administração do fator ausente no sangue. Com essas informações, podemos montar um quadro para herança de hemofilia A.
Se um homem com hemofilia A (XhY) tiver filhos com uma mulher não hemofílica (XHXH), nenhum deles terá a doença, mas as filhas serão portadoras do alelo para a doença (XHXh) e poderão transmiti-la para seus filhos homens, mesmo que esses homens sejam não portadores (XHY). Dessa forma, a hemofilia (e outros caracteres ligados ao sexo) é transmitida de um avô para o seu neto por meio de sua filha portadora.
As mulheres hemofílicas são extremamente raras (XhXh) devido às baixas chances de ocorrência de uniões que resultem nessa condição. Para que uma mulher nasça com hemofilia, é necessário que seu pai seja hemofílico (XhY, o que é pouco comum) e sua mãe seja portadora heterozigota do gene (XHXh, também pouco comum). As mulheres com hemofilia requerem tratamento intensivo com fator anti-hemofílico. Em alguns casos, é necessário suprimir o ciclo menstrual com hormônios para evitar perda excessiva de sangue durante a menstruação.
O cromossomo Y, que determina o sexo masculino, é bem menor em tamanho do que o cromossomo X e apresenta menos de cem genes. Dentre eles, destaca-se a região determinadora do sexo no cromossomo Y, conhecida como SRY, que desempenha papel crucial na diferenciação sexual masculina. Essa região é responsável por promover a formação dos testículos a partir de uma gônada indiferenciada do embrião, que, por sua vez, produz testosterona, hormônio que atua juntamente com outros hormônios no desenvolvimento dos órgãos genitais masculinos e outras características sexuais secundárias.
É importante destacar que a presença ou ausência do cromossomo Y, bem como a funcionalidade do gene SRY, determina o sexo do indivíduo. Caso o embrião apresente um Y sem o SRY funcional, ou ainda, a ausência do cromossomo Y, o indivíduo desenvolverá características sexuais femininas. Um exemplo de herança holândrica é a infertilidade masculina causada por mutações em um gene exclusivo do Y, chamado USP9Y, que afeta a produção de esperma.
O sexo de um indivíduo pode influenciar a expressão de um gene autossômico, como é o caso da calvície na espécie humana. Embora esse caráter possa ser consequência de fatores ambientais (como doenças adquiridas), na maioria das vezes, ele é de origem hereditária.
Na presença de testosterona, o alelo para calvície age como dominante, mas em concentrações baixas desse hormônio, o alelo age como recessivo. Isso explica por que a presença de apenas um alelo para calvície é suficiente para que um homem seja calvo. Nas mulheres, são necessários dois alelos para que o fenótipo se manifeste, e o efeito geralmente é limitado a uma diminuição do diâmetro dos fios e da quantidade de fios de cabelo.
Para resolver um problema que envolve uma herança influenciada pelo sexo, como é o caso da calvície, é preciso levar em conta que um homem não calvo pode ser CC ou Cc, enquanto um homem calvo é CC ou Cc. Uma mulher calva será sempre CC, enquanto uma mulher não calva pode ser Cc ou cc. Com base nisso, é possível prever como serão os filhos e filhas de um casal em que o homem não é calvo e a mulher é calva.
Lembre-se que todo óvulo é produzido a partir da especialização de uma célula da mulher, portanto as organelas celulares são herdadas das mães, inclusive as mitocôndrias, nos seres humanos, e os cloroplastos, no caso das plantas. Essas organelas têm DNA próprio, diferentes do DNA contido no núcleo da célula.
Tanto homens quanto mulheres herdam os genes mitocondriais exclusivamente de suas mães. Em outras palavras e com uma dose de drama, todos os seres humanos carregam uma história genética em suas mitocôndrias que vêm desde os primordios da humanidade. Não significa que a sequencia de genes continua sendo a mesma desdê então, como o DNA mitocôndria é constituído de poucas centenas de genes, e os genes podem passam por mutações, talvez o o DNA mitocondrial que carregamos seja diferentes das primeiras mitocôndrias.
Este tipo de herança pode ser pensado para outros seres vivos que são dioicos, pois em espécies dioicas as fêmeas sempre irão produzir um óvulo a partir da especialização de uma célula, então todas as células ovos irão conter a mitocôndria proveniente das células da fêmea. Nas plantas o DNA do cloroplasto pode passar por mutações que afetam sua capacidade de produzir cloroplasto, influenciando na fotossíntese.