Espécies de sapo com 6 cromossomos sexuais oferecem novas pistas para a evolução de sistemas XY complexos

A descoberta foi uma surpresa para a equipe de pesquisa internacional liderada pelo Professor Associado Ikuo Miura do Centro de Pesquisa de Anfíbios da Universidade de Hiroshima. Em 1980, o primeiro caso relatado de sistemas de cromossomos sexuais múltiplos em anfíbios foi encontrado no sapo marrom de Taiwan. Narina Raina – um sinônimo para O. swinhoana – que teve uma translocação masculina específica entre dois cromossomos. Seus cromossomos sexuais podem ser descritos como ♂X1Y1X2Y2-♀X1X1X2X2.

A descoberta sugere que a translocação, uma anormalidade cromossômica que ocorre quando um cromossomo se quebra e seu fragmento se funde com outro, ocorreu entre dois possíveis cromossomos determinantes do sexo. Naquela época, porém, a identificação dos cromossomos envolvidos na translocação era incerta.

Então, quando os pesquisadores começaram a localizar os cromossomos envolvidos, eles esperavam apenas uma translocação e não três. As três translocações específicas do sexo masculino criaram um sistema cromossômico de seis sexos, ♂X1Y1X2Y2X3Y3-♀X1X1X2X2X3X3. Suas descobertas foram publicadas na revista Cells em 16 de março de 2021.

Um primeiro entre os vertebrados

Casos de múltiplos cromossomos em anfíbios são raros e seus cariótipos, ou coleção de cromossomos, são geralmente altamente conservados com poucos rearranjos entre espécies. A maioria também é homomórfica com cromossomos sexuais indiferenciados, ao contrário de mamíferos e pássaros que têm sistemas de determinação sexual XY e ZW heteromórficos. Até agora, existem apenas 10 casos conhecidos de sistemas de cromossomos sexuais múltiplos em anfíbios.

Além disso, a equipe de pesquisa descobriu que os possíveis cromossomos sexuais envolvidos nas translocações continham ortólogos dos genes determinantes do sexo em mamíferos, pássaros e peixes. Ortólogos são genes que evoluíram de um gene ancestral encontrado no ancestral comum dessas espécies.

Os pesquisadores descobriram que Dmrt1, o gene determinante masculino em pássaros, e Sou H, o gene determinante masculino em peixes e ornitorrincos, no cromossomo Y1; a Sox3, o gene ancestral de desculpa em mamíferos terianos e o gene determinante masculino em peixes medaka, no cromossomo Y3; e um gene de determinação do sexo não identificado no cromossomo Y2.

Esta é a primeira vez que cromossomos sexuais contendo ortólogos de genes determinantes do sexo em mamíferos, pássaros e peixes foram encontrados juntos em uma espécie de vertebrado.

Oportunidade vs escolha

Os cromossomos sexuais evoluem de um par autossômico comum após adquirir um gene que determina o sexo. Mas a equipe ainda não descobriu qual dos três pares é o cromossomo sexual original e qual é o principal gene determinante do sexo dos três candidatos: Dmrt1, Sou H, Y Sox3.

Miura explicou que até agora a fusão cromossomo sexual-autossomo sexual foi documentada como um evento fortuito.

“Na verdade, também foi assim neste sapo. A quebra e fusão dos cromossomos pode ter acontecido por acaso”, disse ele.

Mas os pesquisadores acreditam que os membros dos cromossomos envolvidos nas fusões foram selecionados de forma não aleatória ou inevitavelmente, já que provavelmente compartilham uma região genômica comum.

“Para ser assim, os três podem compartilhar uma sequência de DNA comum em cada um deles, o que os torna muito localizados entre si, e isso permite unir as quebras e translocações que ocorrem simultaneamente.”

“Este caso raro sugere translocações específicas de sexo não aleatórias e, portanto, fornece uma nova visão sobre o significado evolutivo do sistema de cromossomos sexuais múltiplos.”

Miura disse que identificar a sequência genômica comum aos cromossomos sexuais em potencial melhoraria a compreensão dos mecanismos de sua evolução e renovação.