Crossing Over é um dos dois fenômenos que permite a recombinação gênica durante a meiose em eucariontes (seres que possuem células com um núcleo cercado por uma membrana e diversos organelos).
A recombinação gênica consiste na mistura de genes provenientes de indivíduos distintos durante a reprodução sexuada. Esse fenômeno pode ser chamado também de permutação.
Ao longo deste artigo, nós vamos explicar esse conceito de forma clara e objetiva para que você garanta pontos preciosos no vestibular e Enem.
Crossing Over: fenômeno que permite a recombinação gênica
Para gabaritar as questões de Citologia, você precisa entender o conceito de recombinação gênica primeiramente. A recombinação consiste na combinação de genes provenientes de indivíduos diferentes durante a reprodução sexuada.
De uma forma muito simplificada, a natureza faz uma grande mistura de genes. Nos eucariontes, a biologia utiliza dois processos principais para garantir essa mistura genética maravilhosa:
- O próprio Crossing Over, que também recebe o nome de permutação.
- O segundo mecanismo biológico é a segregação independente dos cromossomos.
Como resultado, a união de cromossomos maternos e paternos origina diversas combinações exclusivas. No ser humano, por exemplo, nós possuímos 23 pares de cromossomos.
Portanto, através do cálculo matemático de base dois, descobrimos que existem mais de oito milhões de possíveis combinações diferentes entre as características da mãe e do pai.
Entenda o que é Crossing Over
O Crossing Over, ou permutação cromossômica, consiste em uma troca natural e recíproca de fragmentos entre as cromátides homólogas. Esse evento biológico acontece exclusivamente durante a meiose I da divisão celular. Mais especificamente, o processo ocorre na fase de prófase I, dentro da subfase conhecida na ciência como paquíteno.
Nesse momento exato da divisão, ocorre uma aproximação enorme entre os cromossomos homólogos que se encontram pareados. Essa região de contato físico intenso recebe o nome de quiasma.
A proximidade entre os cromossomos se torna tão grande que viabiliza a troca efetiva de trechos de DNA em suas extremidades. Consequentemente, ocorre o cruzamento dos braços dos cromossomos, o que permite a troca direta de segmentos de genes.
O detalhe que torna esse processo tão fascinante é o resultado dessa mistura profunda. Um cromossomo de origem materna passa a conter trechos do cromossomo paterno em suas cromátides irmãs. E, da mesma forma, o cromossomo paterno também recebe as partes maternas.
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Variabilidade genética
O fenômeno da permutação se caracteriza essencialmente por aumentar as possibilidades de variabilidade genética nas células reprodutivas, como o espermatozoide e o óvulo. Dessa forma, a divisão celular entrega uma mistura muito rica de cromossomos maternos e paternos herdados da geração anterior.
Além disso, a troca de genes alelos sobre esses cromossomos herdados será transmitida para os futuros descendentes da família. Do ponto de vista do genótipo e do fenótipo, o Crossing Over atua de forma crucial porque permite que diferenças biológicas surjam dentro de uma mesma espécie.
Se a permutação não ocorresse naturalmente, a espécie humana continuaria exatamente como era no momento do seu surgimento. Em conclusão, todos os organismos seriam idênticos geneticamente.
Explicando em outras palavras, esse evento biológico embaralha as cartas genéticas para criar novas possibilidades de vida. Esse processo atua de forma imprescindível para garantir a variedade que perpetua as espécies ao longo de milhares de anos.
Como o Crossing Over foi descoberto?
A ciência avançou muito nos últimos séculos para entender esses detalhes microscópicos da célula. A chamada Teoria do Cruzamento Cromossômico foi desenvolvida pelo pesquisador Thomas Hunt Morgan. Ele baseou os seus estudos avançados em uma grande descoberta feita por Frans Alfons Janssens.
No ano de 1909, Janssens descreveu um fenômeno denominado como quiasmatopia, que está intimamente relacionado ao cruzamento cromossômico moderno. A interpretação citológica do quiasma feita por ele foi fundamental para que Morgan realizasse a sua pesquisa sobre a hereditariedade.
Posteriormente, os fundamentos físicos da permutação foram demonstrados visualmente pelas cientistas Barbara McClintock e Harriet Creighton no ano de 1931.
Segregação Independente dos Cromossomos: outra possibilidade recombinação gênica
Nos eucariontes, existem duas formas práticas de a recombinação gênica acontecer de fato durante a meiose. Nós já explicamos o fenômeno da permutação cromossômica detalhadamente. Contudo, para que você tenha uma compreensão ampla e garanta uma nota máxima nas provas, nós vamos explicar também o conceito de segregação independente dos cromossomos.
Na segregação independente, a célula realiza a separação aleatória de todas as possibilidades de cromossomos existentes.
Para facilitar o seu entendimento, imagine uma célula que possui três pares de cromossomos homólogos. Nesse exemplo prático, nós teremos seis cromossomos ao todo, sendo três provenientes do óvulo materno e três provenientes do espermatozoide paterno.
Como essa separação ocorre na prática?
Durante a fase de Anáfase I, a célula promove a separação física dos cromossomos homólogos para os polos opostos. Esse processo dinâmico permite gerar uma célula com dois cromossomos maternos e um paterno, ou com dois cromossomos paternos e um materno.
Existem múltiplas possibilidades. Para saber qual é o número exato de gametas diferentes gerados, você utiliza o cálculo de base 2 elevado a “n”. Nessa fórmula matemática, a letra “n” refere-se ao número exato de pares de cromossomos homólogos.
A diferença entre permutação e mutações estruturais
Para não cair nas pegadinhas clássicas dos vestibulares mais concorridos, preste muita atenção neste detalhe final. O processo saudável e natural de recombinação gênica ocorre apenas entre os cromossomos homólogos pareados.
Por outro lado, se a troca de segmentos de DNA acontecer entre cromossomos não homólogos, o evento passa a ser classificado como uma mutação cromossômica estrutural grave, conhecida como translocação. O Enem costuma testar o conhecimento do aluno sobre essa diferença teórica com bastante frequência.
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Perguntas Frequentes (FAQ)
1. O que é o Crossing Over de forma simples?
O Crossing Over, também conhecido como permutação cromossômica, é o processo biológico natural em que cromossomos homólogos trocam fragmentos de DNA entre si. Essa troca maravilhosa embaralha os genes herdados dos pais e cria combinações genéticas exclusivas nas células reprodutivas.
2. Em que fase exata da divisão celular ocorre o Crossing Over?
Esse fenômeno genético ocorre de forma exclusiva durante a divisão celular conhecida como meiose I. O processo de recombinação acontece especificamente na fase da prófase I, em um momento celular que a ciência classifica como subfase do paquíteno.
3. Qual a real importância do Crossing Over para a evolução?
A permutação celular é crucial porque aumenta de forma significativa a variabilidade genética das populações naturais. Espécies biológicas com grande diversidade genética possuem uma capacidade muito maior de adaptação e de sobrevivência diante de mudanças climáticas drásticas ou de novas doenças.
4. O Crossing Over pode acontecer normalmente na mitose?
Não. A mitose atua como um processo celular de clonagem que cria células filhas geneticamente idênticas à célula mãe, servindo para a renovação de tecidos. A permutação atua como um evento focado e exclusivo da meiose para garantir a diversidade na reprodução.
