MECANISMOS DE

DETERMINAÇÃO DO SEXO

· Produção: Laboratório de Bioinformática · Aplicativo suporte: Programa GBOL – Genética Básica on line · Comunidade (facebook): GbolNews

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Tópicos

Introdução

Mecanismo dos Cromossomos Sexuais

Balanço Gênico

Haplodiploidismo

Efeito de Genes

Efeito do Ambiente

Aberrações Sexuais na Espécie Humana

Cromatina Sexual

Ginandromorfismo

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INTRODUÇÃO


O caráter sexo sempre foi tratado como apresentando um tipo especial de herança, uma vez que em qualquer cruzamento, para a maioria das espécies, o resultado apresentado pela progênie é sempre 1/2 macho : 1/2 fêmeas. A idéia da existência de vários mecanismos envolvidos na determinação do sexo resultou de vários trabalhos envolvendo diferentes espécies vegetais e animais.

Alguns dos trabalhos fundamentais foram realizados por Van Beneden em 1866, relatando que a fertilização deveria envolver a união de um espermatozóide e um óvulo. Estes resultados foram obtidos em experimentos realizados em coelhos. Hartwig (1876) descreveu o mesmo fato em experimentos envolvendo ouriço-do-mar.

Henking (1891) apresentou as primeiras investigações que relacionaram cromossomos com determinação do sexo. Seus estudos, realizados com insetos, revelaram que metade dos espermatozóides recebia determinada estrutura nuclear e a outra metade não. Ele chamou esta estrutura de corpúsculo X. McClung (1902) realizou estudos citológicos em diferentes espécies de gafanhotos e concluiu que as células somáticas das fêmeas tinham número de cromossomos diferente das células do macho e que havia associação entre a presença do cromossomo X e a determinação de sexo nesses insetos.

Wilson, trabalhando com insetos do gênero Protenor, demonstrou que as fêmeas apresentavam 14 cromossomos em suas células somáticas e eram capazes de produzir gametas carregando 7 cromossomos. Os machos apresentavam 13 cromossomos em suas células somáticas e eram capazes de produzir gametas com 7 ou 6 cromossomos. A diferença do número de cromossomos era determinante do sexo.

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MECANISMO DOS CROMOSSOMOS SEXUAIS

Macho heterogamético - Espécie humana e outros mamíferos

Na espécie humana, e aparentemente em todos os outros mamíferos, a presença do cromossomo Y determina a masculinidade. Na espécie humana, o sexo é definido da seguinte maneira:

Sexo	Célula Somática	Célula Gamética
Homem	44 autossomais + XY	22 autossomais + X ou Y
Mulher	44 autossomais + XX	22 autossomais + X

Macho heterogamético - Insetos: percevejos (Hemípteros), gafanhotos e baratas (Orthoptera)

Neste caso, o número de cromossomos X é o determinante do sexo. O sexo é caracterizado por:

Fêmeas:
- apresentam número par de cromossomos em suas células somáticas;

-são do tipo XX + 2A; e

-produzem apenas um tipo de gameta: A + X.

Machos:
- apresentam número ímpar de cromossomos em suas células somáticas;

-são do tipo: 2A + XO; e

-produzem dois diferentes gametas: (A + X) e (A).

Também, neste caso, a proporção ½ macho: ½ fêmea é mantida, pois os cruzamentos envolvem os indivíduos XX x XO.

Fêmea heterogamética - borboletas, mariposas e alguns peixes e aves

Neste caso, a determinação de sexo se assemelha à apresentada pela espécie humana, entretanto, neste caso, as fêmeas são heterogaméticas. Por motivo de clareza, o cromossomo X passa a ser representado por Z, e o Y, por W. Os sexos são caracterizados por:

Fêmeas
- apresentam constituição cromossômica: 2A + ZW; e

- produzem dois tipos diferentes de gametas: (A + Z) e (A + W).

Machos
- apresentam constituição cromossômica: 2A + ZZ; e

- produzem apenas um tipo de gameta:( A + Z).

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BALANÇO GÊNICO

O mecanismo de determinação de sexo pelo balanço gênico é aplicável aos insetos do gênero Drosophila. Inicialmente imaginou-se que o mecanismo de determinação de sexo nesses insetos seria semelhante ao apresentado pela espécie humana. Em observações citológicas de células somáticas, constatou-se um conjunto diplóide de 8 cromossomos (2x = 8), em que as fêmeas apresentam constituição cromossômica 2A + XX, e os machos, 2A + XY.

Com base em observações em tipos sexuais, foi proposto que a determinação do sexo em Drosophila seria função de um índice sexual (Is), que é função do balanço entre cromossomos X e conjuntos autossomais, conforme descrito a seguir:

IS = (Número de cromossomos X)/(Número de conjuntos autossomais)

Com base nesse índice sexual, o sexo seria determinado segundo a tabela abaixo:

Índice Sexual (IS)	Sexo
< 0,5	Metamacho
0,5	Macho
(0,5 - 1,0)	Intersexo
1,0	Fêmea
> 1,0	Metafêmea

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HAPLODIPLOIDISMO


É um complexo mecanismo de determinação de sexo descrito para Himenópteros (formigas, abelhas e vespas). Nas abelhas, o sexo masculino é definido pela condição haplóide (ou monoplóide) e o sexo feminino, pela condição diplóide do indivíduo. As fêmeas, organismos diplóides, dependem da alimentação para adquirir fertilidade. A alimentação prolongada com geléia real possibilita a formação de rainhas que são responsáveis pela formação da colméia.

Série de alelos múltiplos em abelhas

Em adição ao sistema haplodiplóide de determinação do sexo existe uma série de alelos múltiplos também envolvida nas manifestações sexuais. A série é representada por 12 alelos: S₁, S₂, ...... S₁₂ e atua da seguinte maneira:

a. Indivíduos resultantes da fertilização

Heterozigotos (S_iS_j, para i diferente de j) serão fêmeas

Homozigotos (S_iS_j para i = j) serão machos inviáveis.

b.Indivíduos não fertilizados: Serão machos hemizigóticos.

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EFEITO DE GENES

Neste caso, a determinação do sexo não é determinada por cromossomos, mas pela ação diferencial dos genes. A progênie, em relação ao sexo, é formada segundo as proporções mendelianas. Um exemplo refere-se a ação dos genes Ba/ba e Ts/ts no milho.

No milho, esses genes atuam do seguinte maneira:

Ba - : planta normal

ba ba : planta com talo estaminado, mas sem espiga

Ts - : planta normal

ts ts : planta com pendão substituído por uma estrutura pistilada

Do cruzamento entre plantas duplo-heterozigotas (Ba ba Ts ts) surge na descendência:

9/16 de plantas normais (Ba_ Ts_)

3/16 de plantas unissexuais masculinas (ba ba Ts_)

3/16 de plantas unissexuais femininas (Ba_ ts ts)

1/16 de planta unissexual feminina pouco produtiva (ba ba ts ts)

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EFEITO DO AMBIENTE

Neste caso, machos e fêmeas têm a mesma constituição genética, mas a diferenciação dos órgãos sexuais é dependente de estímulos ambientais. Um exemplo de determinação do sexo através do ambiente é encontrado no verme marinho Bonellia viridis, em que o macho, bem menor que a fêmea, vive dentro do aparelho reprodutivo das fêmeas. A fêmea libera os ovos, já fertilizados, no meio aquático, os quais, depois de eclodidos, diferenciam-se em machos e fêmeas. Para sobreviver, os machos penetram através da abertura superior da fêmea e atingem o ovário dela.

As evidências de que a determinação do sexo é feita por estímulo do ambiente surgiram no seguinte experimento:

Tratamento 1: Ovo colocado para eclodir em um ambiente aquático isolado. Neste caso, todos os ovos eclodiram, dando origem a apenas fêmeas.

Tratamento 2: Ovo colocado para eclodir em ambientes contendo fêmeas adultas. Os ovos eclodiram, dando origem a machos e fêmeas. Os machos migraram para o interior das fêmeas adultas.

Tratamento 3: Ovos colocados para eclodir em ambiente que continha extrato de fêmeas. Os ovos eclodiram, dando origem a machos e fêmeas. Os machos não sobreviveram pela ausência de fêmeas adultas.

Neste experimento ficou demonstrado que as fêmeas surgem em qualquer situação, mas, para a diferenciação do sexo masculino, é necessária a presença da fêmea ou de substâncias produzidas por elas.

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ABERRAÇÕES SEXUAIS NA ESPÉCIE HUMANA

Além do padrão normal 2A +XY e 2A + XX (A refere-se a um conjunto autossomal com 22 cromossomos), existem, na população humana, indivíduos com excesso ou falta de cromossomos sexuais, classificados como portadores de aberrações sexuais. Podem ser citados os seguintes exemplos:

Síndrome de Klinefelter

Trata-se da reversão sexual do indivíduo masculino em direção ao sexo feminino. Ocorre com uma taxa de 2 a 3 em cada 1.000 indivíduos. Os sintomas graves são: porte alto, tendência a feminilização, seios grandes e retardamento mental. Entretanto, alguns são imperceptíveis. Esses indivíduos podem se casar e a consumação pode ser efetuada de forma legal. A Constituição cromossômica é de 44 autossomais XXY. É considerado também o indivíduo XXYY. Indivíduos XXXY ou XXXXY são considerados como extremo de Klinefelter. A causa principal é a anomalia meiótica, por exemplo, uma não-disjunção das cromátides tanto na ovogênese quanto na espermatogênese (em menor probabilidade).

Síndrome de Turner

Reversão sexual do indivíduo do sexo feminino em direção ao sexo masculino. Ocorre com uma taxa de 0,2 a 0,3 em cada 1.000 indivíduos. Como sintomas mais característicos destacam-se a estatura mais baixa, o pescoço alado, e a subfertilidade. A constituição cromossômica é 44 autossomais + XO.

Síndrome XYY

São indivíduos agressivos e de pouca inteligência. São comumente encontrados em hospícios e hospitais, entretanto a razão de serem encontrados também em prisões não está associada a taras sexuais.

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CROMATINA SEXUAL

Em adição às várias distinções entre os sexos com relação aos cromossomos sexuais (tamanho, propriedades tinturiais, ativação gênica etc.), existe também uma importante diferença no que diz respeito a coloração de núcleos somáticos.

De acordo com Barr e Bertran, nas fêmeas de mamíferos, existe um local de coloração no núcleo que não é encontrado nos machos. Esses sítios coloridos são denominados "corpúsculo de Barr", "corpúsculo de cromatina positiva" ou "cromatina sexual". O número de corpúsculos de Barr constatado em células somáticas, em alguns indivíduos, é:

Indivíduo	No. de corpúsculos
Homem normal (XY)	0
Mulher normal (XX)	1
Síndrome de Klinefelter (XXY)	1
Síndrome de Turner (XO)	0
Extremo de Klinefelter (XXXY)	2
Síndrome XYY	0

Com as observações anteriores, ficou constatado que:

Nº de corpúsculo = Nº de cromossomo X - 1

De acordo com a hipótese apresentada por Lyon e Russel, os corpúsculos seriam o resultado da inativação, compactação e heterocromatização de todos, exceto um, cromossomo X do indivíduo. Fêmeas de mamíferos (XX) devem apresentar um destes cromossomos inativo, de maneira que o relacionamento de dosagem entre cromossomos sexuais eucromáticos e cromossomos autossomais seria o mesmo que nos tecidos somáticos dos machos.

A heterocromatização é facultativa, ou seja, ocorre apenas em determinados estágios da célula. Assim, uma mulher de constituição cromossômica XX é capaz de formar óvulos contendo cromossomo X ativo.

A inativação é casual. Uma mulher X_mX_p, em qu X_m é o cromossomo X de origem materna e X_p é o cromossomo X de origem paterna pode apresentar, dependendo da célula somática, um ou o outro cromossomo X inativo.

Na espécie humana, a heterocromatização só é observada após o 16º dia de gestação. Esse pequeno período de ativação do cromossomo X é suficiente para causar as variações encontradas entre um indivíduo XY e XXY.

Um exemplo da inativação casual do cromossomo X é encontrado em gatos. Nesses animais, o padrão de pelagem preto e amarelo é condicionado por um gene ligado ao sexo, e o padrão branco, por outro gene autossomal. As seguintes cores são verificadas:

Fêmeas	Machos
X^AX^A preta (preta e branca)	X^AY preto (preto e branco)
X^AX^B preta e amarela (preta, amarela e branca)	X^BY amarelo (amarelo e branco)
X^BX^B Amarela (amarela e branca)

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GINANDROMORFISMO


Ginandromorfos são mosaicos sexuais nos quais algumas partes do animal apresentam características femininas e outras masculinas. Em alguns casos, tanto as genitálias e gônodas masculinas quanto as femininas podem estar presentes no mesmo animal. A freqüência natural tem sido de ½.000 ou 1/3.000 moscas. Entretanto, muitos desses ginandromorfos apresentam poucas secções revertidas. Os ginandromorfos bilaterais são mais raros. A freqüência pode ser aumentada quando o indivíduo apresenta um cromossomo X em anel (ligado pelas extremidades).

Os ginandromorfos bilaterais têm sido explicados como uma irregularidade na mitose da primeira clivagem. Um exemplo interessante foi observado na descendência de cruzamentos envolvendo machos de olho barra e fêmea normal. O caráter forma do olho é regulado por um gene ligado ao sexo em que o "alelo" B determina o olho barra e o alelo recessivo b, o olho normal.

Foi considerado o seguinte cruzamento: fêmea normal (X^bX^b) e macho barra (X^BY). A descendência feminina foi do tipo X^BX^b. Uma anomalia no processo fez com que a célula zigótica originasse células com constituição cromossômica diferente em relação aos cromossomos sexuais. Foram formadas células X^BX^b e X^bO, de forma que o indivíduo adulto era do tipo X^BX^b / X^bO Assim, os tecidos e órgãos que tiveram origem de X^BX^b manifestavam características sexuais femininas, e aqueles com origem em X^bO, manifestavam características masculinas. Além das diferenças proporcionadas pelo padrão sexual, observa-se no ginandromorfo bilateral, originado do referido cruzamento, um olho barra (X^BX^b) e outro normal (X^bO)

Um ginandromorfo se diferencia de um intersexo quanto à origem e à constituição cromossômica. O ginandromorfo tem origem numa irregularidade mitótica, enquanto o intersexo é formado por uma combinação gamética que resulta num índice sexual entre 0,5 e 1,0. O ginandromorfo apresenta, em um mesmo indivíduo, células com diferentes números de cromossomos. No intersexo, o número de cromossomos é constante para todas as células do indivíduo.

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