13.4: Sintenia e Evolução

Synteny and Evolution
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Molecular Biology
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Synteny and Evolution

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02:31 min
April 07, 2021

Overview

John H. Renwick cunhou pela primeira vez o termo “sintenia” em 1971, que se refere aos genes presentes nos mesmos cromossomos, mesmo que não estejam geneticamente ligados. As espécies com ancestralidade comum tendem a apresentar regiões sintênicas conservadas. Portanto, o conceito de sintenia é hoje usado para descrever a relação evolutiva entre as espécies.

Cerca de 80 milhões de anos atrás, as linhagens humana e de camundongos divergiram do ancestral comum. Durante o curso da evolução, o cromossomo ancestral passou por vários rearranjos, quebra e eventos de fusão para evoluir para os cromossomos de camundongos e humanos. Por exemplo, foram necessários cerca de 180 eventos cromossômicos de quebra e rejunção para a evolução de cromossomos ancestrais em cromossomos humanos e camundongos. No entanto, várias regiões dos cromossomos em camundongos e humanos mantiveram a ordem ou sintenia dos genes comuns. Por exemplo, mais de 510.000 pares de bases do cromossomo 12 de camundongo compartilham blocos sintênicos com o cromossomo 14 humano. No futuro, quando a distância evolutiva entre duas espécies aumentar, o número de eventos cromossômicos de quebra e rejunção aumentará e a sintenia diminuirá.

Cariótipo ancestral primata

Com base na relação de sintenia e na análise da sequência de DNA, os cientistas previram o cariótipo de todos os ancestrais primatas. A sintenia entre humanos e outros primatas, como chimpanzés, gorilas e outras espécies vivas de primatas, revela que os cromossomos humanos são derivados de cromossomos ancestrais por vários eventos cromossômicos de quebra e reagrupamento. Esses rearranjos cromossômicos em grande escala são raros, como uma vez em 5 milhões de anos. Mas sempre que ocorrem, é mais provável que levem à evolução de uma nova espécie. Uma comparação entre cromossomos humanos com o cariótipo ancestral primata proposto mostra vários rearranjos cromossômicos. Por exemplo, a fusão dos cromossomos ancestrais 9 e 11 formou o cromossomo humano 2; ou a translocação recíproca dos cromossomos ancestrais 14 e 21 levou à evolução dos cromossomos humanos 12 e 22.

Transcript

Sintenia em termos clássicos refere-se aos genes presentes no mesmo cromossomo, como contas na mesma corda.

Por exemplo, considere a espécie X, que possui os genes A, B e C presentes em um cromossomo. Diz-se que esses genes são sintênicos na espécie X.

Em seguida, considere outra espécie, Y, com os alelos A1, B1 e C1 em outro cromossomo. Esses genes também são considerados sintênicos na espécie Y.

Na perspectiva evolutiva, a sintenia refere-se ao fenômeno de co-localização de genes em um cromossomo de duas ou mais espécies diferentes.

Portanto, os genes A e A1, B e B1 e C e C1 representam uma sintenia entre as duas espécies, X e Y.

Além disso, os genes presentes em regiões cromossômicas comuns em duas ou mais espécies, como os genes A, B e C, representam um segmento sintênico conservado ou blocos sintênicos conservados.

Durante o curso da evolução, as espécies sofrem mutações aleatórias, sobrevivem à seleção natural e evoluem para várias linhagens, mantendo principalmente blocos sintênicos conservados em muitos cromossomos.

Por exemplo, cerca de 85 milhões de anos atrás, humanos e musaranhos compartilharam um ancestral mamífero comum. Mesmo após milhões de anos de divergência, vários genes presentes no braço longo do cromossomo 10 humano e no cromossomo 16 do musaranho mostram sintenia conservada em algumas regiões.

Isso indica que um cromossomo ancestral de mamífero evoluiu para o cromossomo 16 no musaranho arborícola e também para o braço longo do cromossomo 10 em humanos.

Com base na análise de sintenia e dados de DNA de alta resolução de todos os primatas modernos conhecidos, os cientistas propuseram um cariótipo para o ancestral comum de todas essas espécies.

As cores correspondentes mostradas nos cromossomos humano e ancestral indicam os blocos sintênicos conservados e os cromossomos ancestrais dos quais os cromossomos humanos evoluíram.

Esses cromossomos ancestrais teriam passado por várias rodadas de rearranjo, fusão ou quebra cromossômica, facilitando a diversidade e a especiação nas espécies de primatas de hoje.

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