Recombinação genética é a seleção dos alelos em nova combinação no momento da meiose e mitose, sendo nesse momento que ocorre a mistura dos genes, demonstrando que a ligação genética não é absoluta, pois os genes no mesmo cromossomo podem ser separados . A recombinação acontece em dois momentos durante a meiose, o primeiro é no Crossing over (permutação) e o segundo é na segregação dos cromossomos homólogos. Na mitose, quando ocorre a separação das células, as cromátides irmãs, é um processo crítico que resulta em um conjunto complexos de informações genéticas para cada uma das células, contribuindo para a variabilidade genética .
Além disso, ocorre em dois tipos, podendo ser homóloga, quando acontece entre sequência de DNA similares, ou pode ser não homóloga, quando o oposto acontece.
Mecanismo da recombinação genética A mistura do material genético acontece durante o ciclo celular, na fase da meiose. Essa etapa é dividida em duas, meiose I e meiose II, no qual consiste em dividir a célula em que uma célula tem o número reduzido pela metade . Com isso, na meiose 1 os cromossomos já foram duplicados, então cada um deles tem uma cromátides-irmãs, assim durante a primeira etapa, prófase 1 os cromossomos homólogos estão condensados e em pares, totalmente pareados. Nessa mesma fase os cromossomos se separam, menos os quiasma, e estão ainda mais condensados, fixando-se as fibras de fuso. Durante a segunda etapa, metáfase 1, os cromossomos pareados se alinham no plano equatorial da célula, a terceira etapa, anáfase 1, ocorre a separação dos cromossomos homólogos, em que cada um irá seguir um pólo e, por fim, na telófase 1, sendo a quarta etapa, formam novos núcleos. Durante a segunda fase da meiose, meiose II, ocorre a separação das cromátides 2n em 4n (Figura 2). Na etapa da prófase 2 os cromossomos são condensados e fixados em um novo fuso, assim, na metáfase 2 eles se desloquem para o plano equatorial da célula e durante a anáfase 2 os centrômeros se dividem para que as cromátides- irmãs possam seguir para os pólos opostos. Com isso, na telófase 2 as cromátides- irmãs passam a ser cromossomos, no qual estão descondensados e começam a formar novos núcleos, núcleos-filhos, sendo que cada uma são um conjunto haplóide de cromossomas, que não são geneticamente iguais, o que difere da mitose .
Dessa forma, o resultado são quatro células filhas com metade dos cromossomos da célula iniciais, uma célula haplóide (n), pois apresenta somente um dos cromossomos par de homólogos, sendo uma consequência da separação dos cromossomos homólogos, que cada um foi herdado de um genitor e contém informação genética para as mesmas características. Durante esses processos garantem a variabilidade genética, pois as células-irmãs possuem diferença no material genético, consequência da divisão celular..
A mitose é um tipo de divisão celular que dá origem às células somáticas dos organismos, isso significa que esse processo é capaz de manter certas características genéticas, como o número igual de cromossomos (2n), derivadas da célula mãe. Esse tipo de divisão celular, permite o crescimento dos organismos, o reparo de tecidos e em alguns casos, a reprodução assexuada .
Assim, como a meiose, o processo de mitose apresenta algumas etapas durante a divisão, são elas: Prófase, Metáfase, Anáfase, Telófase e Citocinese .
A Prófase é a primeira fase da divisão celular na mitose, é responsável por desmanchar a carioteca (membrana nuclear), formar as fibras do fuso e condensar os cromossomos, para que possam ser individualizados .
Na Metáfase, ocorre a maior condensação dos cromossomos. Além disso, notamos a organização e disposição da placa equatorial dentro da célula, por conta da presença do fuso mitótico.
A Anáfase é responsável pelo movimento de migração dos fusos para os pólos da célula, preparando então para a total separação do material ali presente .
Na Telófase, podemos observar a cromatina totalmente descondensada e a criação dos novos núcleos, que irão carregar os materiais genéticos .
Por último e não menos importante, temos a Citocinese, que é responsável por concluir esse processo, dividindo o citoplasma por completo e separando as novas células filhas .
Durante a mitose, ocorre também a recombinação genética do tipo homóloga, onde os materiais genéticos (sequências idênticas ou com alto grau de identidade) trocam informações. Esse tipo de recombinação (mitótica) se dá para o reparo de DNA, para que as fitas possam se recompor de forma que não ocorram alterações de sequenciamento das bases .
Crossing Over
O crossing-over acontece durante a divisão celular na fase de paquíteno da prófase 1 da meiose, ou permutação . Processo no qual as cromátides homólogas são quebradas em pontos determinados que a partir disso tem a troca de segmentos correspondente entre elas, que proporciona uma nova sequência de gene ao longo do cromossomo. Dessa forma, ocorre a mistura dos genes e consequentemente tem uma recombinação . No entanto, para que possa ocorrer o Crossing-Over é necessário que haja uma distância entre os genes, para que essa nova combinação genética aconteça, contribuindo para a variação genética .
Número de recombinações possíveis
É possível que tenha inúmeras combinações a partir da mistura de genes de dois indivíduos, por exemplo, a mistura de cromossomo materno e paterno. O número possível de combinação pode ser calculado com a expressão 2n, no qual n é o número de pares de cromossomo de um indivíduo, por exemplo a espécie humana 223 que equivale a 8.388.608 diferentes combinações entre os cromossomos materno e paterno .
O mapeamento genético permite compreender quantas recombinações são possíveis, uma vez que apresenta a ideia da distância dos cromossomos. Com isso, quando o gene está em diferentes cromossomos ou distante no mesmo cromossomos tem a probabilidade de o gene ter 50% de recombinação .
A importância da Recombinação Genética O papel da recombinação genética na evolução das espécies
Ao longo do curso da história as teorias se fundamentaram em hipóteses resultantes de aglomerados de resultados e experimentações, consequentemente a evolução com as derivações teóricas como a seleção natural e a genética mendeliana. A junção de tais aglomerados teóricos resultam em combinações diversificadas de espécies com múltiplas características e suas adaptações ao meio . Mesmo com essas múltiplas diversidades, as espécies possuem algo em comum: o genoma, com muitos genes semelhantes ou homólogos entre si .Os genomas são características de um organismo, podendo apresentar moléculas de DNA, e ácidos nucléicos presentes no núcleo.
O que torna tais características comuns sobre laços com o ancestral comum o que foi difundido de algo basal que havia uma forma de vida simples que deu origem a todas as formas de vida existentes hoje, difundido por duas ou mais linhagens divergentes. Pressupondo que as diferentes espécies tenham se originado ao longo do tempo, evoluindo ao longo de bilhões de anos da Terra.
Portanto, a diversidade e suas ramificações são partes da evolução, promovendo grande variação genética ao longo do tempo. Essas diferenças surgem de forma aleatória, fazendo com que a proporção de indivíduos com essas características cresça ou diminua . A variação genética é um produto que proporciona mudanças na evolução. Além disso, a genética é a chave para compreender como os organismos estão relacionados na evolução .
Como a recombinação contribui para a diversidade genética
A diversidade genética é um fator fundamental para população, uma vez que ela ocorre devido à troca de material genético, resultando em múltiplas combinações de genes, tornando uma habilidade o fato das populações se ajustarem ao ambiente constantemente, passando por mudanças e aumentarem a probabilidade dos indivíduos terem variações de alelos vantajosos para ambientes distintos.
O alelo presente nos indivíduos é responsável por duas cópias, ambas herdadas dos cromossomos de cada genitor. Durante a meiose, processo de divisão celular em que ocorre a redução no número de cromossomos pela metade, gerando recombinações de crossing over, possibilitando novas combinações de alelos nos cromossomos, ocorrem ações nas quais as células, produtos da meiose, espermatozoides e óvulos. Quando a junção desses materiais ocorre a fertilização, portanto gerando dois conjuntos haplóides de cromossomos que formam conjuntos diplóides completos, derivando diversas combinações de alelos em seus gametas, gerando recombinações e combinações aleatórias, aumentando a variabilidade ao longo das gerações . A recombinação genética resulta em combinações muito particulares e únicas nos indivíduos, os gametas doados pelos progenitores levam alelos distintos, influenciando a manifestação de características aos descendentes, no qual apresentará combinações distintas e únicas provenientes dos alelos herdados dos progenitores.
À medida que se sucedem características distintas, ocorre o aumento delas, criando uma maior variabilidade genética juntamente com implicações e consequências para as mesmas, como a melhoria da aptidão reprodutiva, podendo gerar combinações e recombinações vantajosas. A teoria da Seleção Intra-sexual, na qual os mais aptos têm maior probabilidade de serem escolhidos pelas fêmeas, uma vez que irá garantir uma prole forte, saudável e descendente, garantindo o sucesso da espécie.
Tipos de Recombinação Genética Homóloga
Ocorre em sequências de DNA semelhantes, não tendo a perda ou adição de nenhum par de base . A recombinação homóloga acontece em eucariotos durante a fase da prófase 1 da meiose, em que as duas cópias de cada cromossomo materno e paterno, podem ter diferentes alelos em alguns locais do cromossomo, sendo que a recombinação dos cromossomos gerados é diferente dos cromossomos parentais .
Com isso, a recombinação homóloga pode acontecer em todo o genoma de um organismo, a partir de enzimas recombinantes, contribuindo para a variabilidade genética e tem uma importância para o reparo de danos químicos e físico da molécula de DNA, de forma que sempre mantenha a estabilidade do genoma e acontece de forma recíproca .
Com os cromossomos parentais emparelhados se alinham evidenciando uma sequência de DNA semelhante e se cruzam, dessa forma, o resultado é que embaralhou o material genético. Por exemplo, um cromossomo 1 e o cromossomo 2 , os cromossomos parentais, resultará em um indivíduo com características com ambos materiais genéticos, devido a troca de sequência de nucleotídeo nas duas fitas de DNA e está associada a junção de Holliday, uma junção de quatro cadeia de DNA, que auxilia no embaralhamento de hélice de DNA (figura 4) .
Além disso, tem um papel importante na mistura do material genético, permitindo que tenha maior variabilidade
Não homóloga
A recombinação não homóloga acontece em cromossomo que não apresentam similaridade nas sequências de nucleotídeos, ou seja, não são semelhantes e não codificam as mesmas características . É comum que aconteça essa recombinação em cromossomos que apresenta de deleção ou translocação gênica, atuando como um sistema de reparo aos danos do DNA de forma aleatória, pois o DNA é inserido de forma aleatória no genoma, uma vez que tenha poucas bases complementares para que possa ser realizado o pareamento da extremidades . Com isso, em regiões de similaridade e os pontos de quebra e o cromossomo completo pode gerar recombinação em diferentes genes que estão em locus diferentes .