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AS ORIGENS DA TEORIACROMOSSÔMICA DA HERANÇA

Objetivos

1. Descrever a hipótese de Sutton que relacionacromossomos e fatores hereditários.

2. Listar as conclusões de Sutton sobre o comporta-mento dos cromossomos na espermatogênese deBrachystola sp.

3. Mostrar, por meio de esquemas, como se explica asegregação independente de dois pares de fatoreslocalizados em dois cromossomos diferentes.

4. Explicar os experimentos de Boveri.5. Comparar as abordagens de Sutton e de Boveri.6. Descrever a contribuição de Montgomery ao estudo

dos cromossomos.7. Explicar a estratégias de estudo cromossômico

usada por Montgomery.

Sétima aula(T7)

Texto adaptado de:MOORE, J. A. Science as a Way of Knowing -Genetics. Amer. Zool. v. 26: p. 583-747, 1986.

RELAÇÃO ENTRE GENES E CROMOSSOMOS

Revendo o desenvolvimento conceitual daGenética, podemos reconhecer 1902 como umano de importantes acontecimentos. Em doisartigos, um publicado em 1902 e outro em 1903,o jovem Walter Stanborough Sutton (1877- 1916)demonstrou que havia um paralelismo entre ocomportamento das unidades hereditárias pos-tuladas por Mendel e o comportamento doscromossomos na meiose e na fertilização. A hipó-tese mais parcimoniosa, portanto, era a de que asunidades hereditárias fizessem parte dos cromos-somos. Outra alternativa seria a de que as unida-des hereditárias fizessem parte de estruturas celu-lares com comportamento exatamente igual aodos cromossomos na meiose e fertilização.

Tudo isto é muito óbvio para nós atualmente– a infalível clareza da percepção tardia . Em1902, estes conceitos estavam longe de seremclaros. O geneticista mais proeminente da época,William Bateson, não se convenceu das análisese sugestões de Sutton. Edmund Beecher Wilson,certamente um dos citologistas mais importantesda época, teve grande dificuldade em entender o

que Sutton estava propondo. Isso é particular-mente surpreendente, se considerarmos que,naquela época, Sutton trabalhava no laboratóriode Wilson na Columbia University. “Particular-mente surpreendente” quando tendemos aacreditar que a época de uma descoberta corres-ponde àquela em que o seu significado é compre-endido pela comunidade científica. Isto quasenunca ocorre – leva um bom tempo para que o“óbvio” se torne óbvio.

MANUTENÇÃO E INDIVIDUALIDADE

DOS CROMOSSOMOS

Duas das premissas da hipótese de Suttoneram: a) os cromossomos persistem durante ociclo nuclear, isto é, podem ser consideradosestruturas permanentes, presentes mesmo durantea intérfase; b) os cromossomos possuem indivi-dualidade (isto é, como sabemos atualmente, oscromossomos de uma célula diferem entre si, cadapar de cromossomos homólogos tem um conjuntoespecífico de genes).

Em 1902, essas premissas não podiam aindaser consideradas como estando acima de qualquer

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suspeita. Explicar o “desaparecimento” doscromossomos no estágio em que o núcleo de umacélula que acabava de se dividir entrava em“repouso” representava um sério problema paraos que acreditavam na permanência e individua-lidade dos cromossomos. A interpretação maisóbvia era a de que os cromossomos fossem estru-turas temporárias – um fenômeno da fasemitótica. Outros acreditavam que os cromos-somos, entre as divisões celulares, uniam-se pelasextremidades, formando um fio espiralado con-tínuo – o espirema. O espirema, então, sefragmentaria novamente em cromossomos noinício da divisão mitótica seguinte. Entretanto,para que os cromossomos mantivessem suaindividualidade, seria necessário que a fragmen-tação ocorresse sempre no mesmo ponto, emtodos os ciclos.

Na segunda edição de seu livro The Cell, E.B. Wilson (1900) faz uma argumentação con-sistente em favor da hipótese da permanência eindividualidade dos cromossomos durante todaa vida da célula. Ele considera que as observaçõesde Rabl, feitas em 1885, eram uma evidência deque “os cromossomos não perdem sua indivi-dualidade ao final da divisão celular, persistindoindividualizados na rede de cromatina do núcleoem repouso [interfásico].” Wilson cita tambémestudos de Boveri e de van Beneden, entreoutros, mostrando que “seja qual for o númerode cromossomos que entra na formação doretículo nuclear [i.e., a cromatina do núcleointerfásico], o mesmo número se forma maistarde a partir dele.”

A melhor evidência da individualidade doscromossomos veio de estudos em Ascaris. Nofinal da telófase, a membrana nuclear das célulasdesse animal forma lóbulos envolvendo asextremidades dos cromossomos. Estes lóbulospersistem e “nas divisões subseqüentes, oscromossomos reaparecem exatamente nasmesmas posições, com suas extremidadesacomodadas dentro dos lobos nucleares comoantes.... Com base nesses fatos, Boveri concluique os cromossomos precisam ser consideradoscomo “individualidades” ou “organismoselementares,” que têm uma existência indepen-dente na célula. Boveri expressa sua crença que“nós podemos identificar cada um dos elementoscromáticos que surgem do núcleo em repousocomo um elemento definido que entrou na

formação daquele núcleo; a partir disso podemostirar a importante conclusão: que em todas ascélulas originadas no curso regular das divisõesdo ovo fertilizado, uma metade dos cromos-somos é rigorosamente de origem paterna e aoutra metade de origem materna.”

As evidências reunidas por Wilson eramrelevantes, mas muitos citologistas não aceitavama hipótese da persistência dos cromossomos. Éinteressante notarmos como as evidências paraconceitos fundamentais podem ser, de início,bastante frágeis – os lobos na membrana nuclearde Ascaris eram a melhor evidência da persis-tência dos cromossomos durante a intérfase.(Sobre isso Moore faz o seguinte comentário:“Durante o final dos anos 30, quando eu estavaaprendendo Citologia com um aluno e sucessorde Wilson, Franz Schrader, na ColumbiaUniversity aquelas protuberâncias no núcleo deAscaris ainda eram a principal evidência dapersistência dos cromossomos na intérfase.”)

Na terceira edição de The Cell, Wilson (1928)relata que evidências convincentes sobre a cons-tância dos cromossomos não foram obtidas até1901: “Que os cromossomos de algumas espéciespodem apresentar diferenças de tamanho e deforma foi relatado por Flemming, Strasburger eoutros observadores pioneiros, mas de início nãoocorreu aos citologistas que tais diferençaspudessem ter algum significado importante; elaseram consideradas variações casuais ouflutuações. Montgomery [1901] reconheceu aconstância das diferenças de tamanho, forma e,em alguns casos, de comportamento entre oscromossomos de uma mesma célula. Seu trabalhonesse campo, realizado especialmente em célulasda linhagem germinativa de insetos, constituiua contrapartida morfológica da dmonstraçãoexperimental de Boveri [1902, 1907] dasdiferenças fisiológicas e qualitativas doscromossomos, contribuindo assim, de modomarcante, para a demonstração da continuidadedos cromossomos e para a explicação citológicadas leis de Mendel.”

O TRABALHO DE SUTTON EM BRACHYSTOLA

Os cromossomos de Brachystola

O artigo de Sutton de 1902 foi um estudodos cromossomos de células do testículo de gafa-

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nhotos do gênero Brachystola. Em seu artigo,ela afirma que “As células de Brachystola,, comoas de muitos anfíbios, seláquios, insetos e plantascom flores, exibem um conjunto cromossômicocujos componentes possuem tamanhos bastantediferentes. Isso permitiu que um dos pontos do[meu] trabalho fosse o exame criterioso de umgrande número de células em divisão (princi-palmente dos testículos) a fim de determinar se,como em geral se pensa, essas diferenças sãomeramente casuais, ou se, de acordo com asidéias recentes de Montgomery [1901], baseadasem um determinado par de elementos do núcleode uma espécie de Hemiptera, as relações carac-terísticas de tamanho são um atributo constantedos cromossomos considerados individualmente.Com o auxílio de desenhos feitos em câmara clarado conjunto cromossômico em várias gerações decélulas, eu irei descrever brevemente a evidênciaque me levou a optar pela última conclusão.”

A análise inovadora de Sutton precisavaapenas de duas informações adicionais: que oscromossomos eram estruturas celularespermanentes e que eram estruturas individual-mente específicas (isto é, geneticamente diferen-tes entre si e não, como acreditava Weismann,cada um contendo toda a informação hereditária).Como obter estas informações? Sutton trabalhouem uma época em que não era possívelo estudo da estrutura fina dos cromos-somos. O material com que lidava eramos cromossomos corados de células emmitose ou meiose, os quais podiam seridentificados apenas pelo tamanho.Mesmo este procedimento apresentavaproblemas, pois os cromossomosmudam de tamanho durante as divisõescelulares, aparecendo como fios longose delicados na prófase e tornando-securtos e grossos na metáfase. Suttonse baseou nos tamanhos relativos doscromossomos, já que aparentementeeles mudavam de tamanho de modosincrônico.

As espermatogônias de Brachystolasofrem uma série de divisões mitóticasantes de entrar em meiose. A esperma-togônia jovem contém 23 cromosso-mos. Um deles é o chamado “cromos-somo acessório”, que já havia sidoobservado em outras espécies e repre-

sentava um problema a ser resolvido. Vamosignorar por um momento este “cromossomoacessório” e nos restringir aos outros 22, cujosdesenhos em câmara clara mostravam diversostamanhos e formas. Quando Sutton mediucuidadosamente estes cromosso-mos, verificouque não existiam 22 tamanhos diferentes, masapenas 11. Em outras palavras, havia 11 pares decromossomos, sendo que os do mesmo parapresentavam tamanhos iguais. (Fig. 16)

Mesmo não sendo fácil identificar cromos-somos individuais, Sutton conseguiu reconhecerque os 11 pares consistiam de oito pares grandese três pequenos. Um estudo minucioso mostrouque a espermatogônia sofria oito divisões mitó-ticas e, na metáfase de cada uma delas, existiamoito pares de cromossomos maiores e trêsmenores. Esta foi a evidência que Sutton aceitoucomo indicadora de que os 22 cromossomos deBrachystola eram de 11 tipos.

Meiose e fertilização em Brachystola

A espermatogônia diferencia-se, então, emespermatócitos que sofrem meiose. Ocorre oemparelhamento dos cromossomos de mesmotamanho, formando 11 bivalentes – oito grandese três pequenos. Depois da segunda divisão

A

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Figura 16 Ilustrações de Sutton dos cromossomos de Brachystola.(A) Conjunto haplóide de cromossomos do macho. (B) Conjuntodiplóide de cromossomos da fêmea. (C) Cromossomos mostradosem (A) arranjados em ordem de tamanho.

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meiótica, cada espermátide contém apenas umrepresentante de cada um dos oito pares decromossomos grandes e um de cada um dos trêspares pequenos. O desenho A da figura 16 mostrao número haplóide de cromossomos após asegunda divisão meiótica. Na figura 16C, estãorepresentados os cromossomos metafásicos,mostrando o “cromossomo acessório”, à esquer-da, e os grupos de oito cromossomos grandes etrês pequenos, à direita. As células da fêmea erammais difíceis de serem estudadas. Sutton regis-trou, no entanto, que as fêmeas possuiam 22cromossomos; nova-mente oito pares de cromos-somos longos e três, curtos. Na figura 16B estáapresentado um conjunto diplóide de cromos-somos de uma célula do folículo ovariano.

O fato de tanto o núcleo do macho quanto oda fêmea conterem o mesmo número de pares decromossomos longos e curtos era uma evidênciaadicional da especificidade dos cromossomos.Sutton propôs que a diferença de tamanho erareal e não meramente casual como se consideravanaquela época. Assim, tudo indicava que nomacho o número diplóide fosse de 11 pares decromossomos mais o “cromossomo acessório” eque na fêmea existiriam apenas os 11 parescromossômicos. (Sutton cometeu um erro.Estudos posteriores revelaram 24 cromossomosna fêmea: oito pares longos, três pares curtos eum par de cromossomos acessórios). No anoanterior, McClung (1901) havia sugerido que o“cromossomo acessório” (ou “elemento X”,como denominado por Henking em 1891) deviaestar envolvido na determinação do sexomasculino, um assunto que voltaremos a discutir.

De acordo com as observações de Sutton, osóvulos maduros de Brachystola deveriam,portanto, apresentar um número haplóide de 11cromossomos. Os espermatozóides poderiam serde dois tipos, metade contendo apenas 11 cromos-somos e a outra metade, contendo 11 mais ocromossomo acessório. A fertilização resultaria,portanto, em dois tipos de descendentes. Parteteria 22 cromossomos, sendo fêmeas, e parteteria, além desses 22 cromossomos, o “cromos-somo acessório”, sendo machos.

Análise dos resultados

Afinal, o que significaria tudo isso? Aqui estáa parte extraordinária da análise de Sutton: “Em

seu conjunto, as evidências fornecidas pelascélulas de Brachystola permitem concluir queum cromossomo só se origina pela divisão longi-tudinal de um cromossomo pré-existente e queos membros de um grupo cromossômico filhoconservam, uns em relação aos outros, a mesmarelação que existia no conjunto materno – issosignifica, em outras palavras, que cada cromos-somo é uma individualidade morfológica.

Essa conclusão levanta a questão inevitável seexiste também uma individualidade fisiológica, i.e.,se os cromossomos representam respectivamenteséries diferentes, ou grupos de qualidade, ou se elessão meramente agregados de tamanhos diferentesde um mesmo tipo de material e, portanto,qualitativamente semelhantes.

Sobre essa questão minhas observações nãofornecem evidências diretas. Mas é bastanteimprovável que as constantes diferençasmorfológicas que nós observamos existam a nãoser como conseqüência de diferenças mais funda-mentais das quais elas seriam uma expressão; e,além disso, a distribuição desigual do “cromos-somo acessório” nos permitiu comparar aspossibilidades de desenvolvimento das célulasque o possuiam e das células onde o “cromos-somo acessório” estava ausente. Considerandoa constituição normal das células femininas exa-minadas e a semelhança do processo de reduçãocromossômica nos dois sexos, tal comparaçãomostra que o “cromossomo acessório” tem umpoder não compartilhado por qualquer dosoutros cromossomos – o poder de imprimir nascélulas que o contêm a estampa de mascu-linidade, de acordo com a hipótese de McClung.

A generalização dessa evidência para o casodos demais cromossomos é mais uma sugestãodo que uma prova, mas ela é feita nesse casocomo um complemento morfológico das belaspesquisas experimentais de Boveri [nós volta-remos a esse assunto em breve]. Nesse trabalhoBoveri mostra como ele obteve artificialmentepara os vários cromossomos de ouriço-do-maros mesmos resultados que a natureza está cons-tantemente nos fornecendo no caso dos “cromos-somos acessórios” de Orthoptera. Ele foi capazde produzir e estudar o desenvolvimento deblastômeros deficientes em certos cromossomosda série normal.

Por série normal entende-se aqui aquela queocorre no núcleo de cada um dos produtos germi-

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nativos maduros, uma vez que foi demonstradoclaramente, pelos bem conhecidos trabalhos defertilização de fragmentos anucleados de óvulose de partenogênese induzida por substânciasquímicas, que ambos os produtos germinativosmaduros são necessários para fornecer toda acromatina necessária para a produção de umalarva normal....

Todo ovo fertilizado, portanto, assim comotoda célula derivada pela divisão dele, precisater cada caráter coberto por dois cromossomos– um de cada genitor....

Se, como os fatos em Brachystola sugeremtão fortemente, os cromossomos são entidadespersistentes, no sentido de que cada um possuiuma relação genética com outro da geraçãoprecedente, é necessário aceitar a probabilidadede que cada cromossomo é da mesma qualidadeque aquele do qual se originou. Um dadotamanho relativo deve, portanto, ser consideradocomo uma característica física de um determi-nado lote de qualidades definidas. Mas cadaelemento da série cromossômica do espermato-zóide tem o seu correspondente na série cromos-sômica do óvulo maduro e disso se conclui queambos cobrem o mesmo campo no desenvolvi-mento. Quando os dois se reúnem, portanto, nasinapse (a sugestão de que cada cromossomomaterno se une a um paterno foi feita primeira-mente por Montgomery, 1901) toda a basecromatínica para um dado conjunto de quali-dades herdadas dos dois genitores fica localizadapela primeira e única vez em uma massa cromatí-nica contínua; e quando, na segunda divisão doespermatócito, as duas partes novamente seseparam, cada uma vai inteiramente para umdos pólos da célula fornecendo às células-filhaso grupo correspondente de qualidades do estoquematerno ou paterno como devia acontecer.

Não ocorre, portanto, em Brachystola qual-quer divisão qualitativa dos cromossomos masapenas uma separação dos dois membros de cadapar, os quais, uma vez que coexistem em ummesmo núcleo, podem ser considerados comocontrolando juntos certas porções restritas dodesenvolvimento do indivíduo. Sob à luz dessaconcepção nós somos capazes de ver uma expli-cação desse até agora problemático processo, asinapse, que faz com que os dois cromossomosque representam os mesmos caracteres especí-

ficos nunca entrem juntos no mesmo núcleo deuma espermátide ou de um óvulo.

Eu devo, finalmente, chamar a atenção paraa possibilidade de que a associação dos cromos-somos paternos e maternos em pares e sua subse-qüente separação durante a divisão reducional,como indicado acima, pode constituir a basefísica das leis mendelianas de herança. A esseassunto eu espero voltar em breve em uma outrapublicação.

Sutton realmente voltou a esse assunto no anoseguinte (1903), em um artigo ainda maisadmirável, The Chromosomes in Heredity (“OsCromossomos na Hereditariedade”).

O TRABALHO DE SUTTON DE 1903

O trabalho de Sutton de 1903 discute o signi-ficado do que ele e outros pesquisadores observa-ram sobre cromossomos e mostra que existe umaimpressionante semelhança entre o comporta-mento dos cromossomos e o comportamento doshipotéticos fatores hereditários postulados porMendel.

As conclusões básicas do estudo de Suttonsobre os cromossomos de Brachystolasp. foram:1. Os cromossomos de uma célula diplóide podem

ser agrupados em dois conjuntos morfologica-mente semelhantes. Isto é, cada tipo decromos-somo está representado duas vezesou, como dizemos atualmente, os cromosso-mos apresentam-se como pares de homólogos.Havia fortes razões para se acreditar que, porocasião da fertilização, um conjunto era deri-vado do pai e o outro, da mãe.

2. Os cromossomos homólogos se emparelhamnuma fase da meiose.

3. A meiose resulta em gametas que portamapenas um cromossomo de cada par dehomólogos.

4. Os cromossomos mantêm sua individualidadeno decorrer da mitose e da meiose, apesar dasgrandes mudanças de aspecto que sofrem du-rante esses processos.

5. Na meiose, a distribuição dos cromossomosde um par de homólogos para as células-filhasé independente da distribuição dos cromosso-mos dos outros pares. Se uma célula recebeum cromossomo de origem paterna de um parde homólogos, poderá receber tanto o cromos-

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somo paterno quanto o materno de um outropar, sendo isso uma questão de probabililidade.A conclusão de Sutton foi que os resultados

de Mendel podiam ser explicados supondo-se queos fatores hereditários fossem parte dos cromos-somos. Por exemplo, supondo que os alelos parasementes lisa e rugosa estudadas por Mendelestivessem em um par de cromossomos homó-logos e que os alelos para sementes amarela everde estivessem em um outro par de cromosso-mos homólogos, como mostrado na figura 17.

Durante a meiose, os gametas do tipo parentalliso-amarelo receberão um cromossomo de cadaum dos dois pares de homólogos considerados eterão o genótipo RV. O tipo parental rugoso-verde formará gametas rv . Assim, todos os indiví-duos em F

1 terão o mesmo genótipo, RrVv . Na

meiose dos indivíduos F1, os cromossomos dos

dois pares de homólogos considerados segregam-se independentemente produzindo quatro tiposde gameta (RV, Rv, rV e rv ) em proporçõesiguais, 25% (ou 1/4) de cada tipo.

A combinação aleatória dos gametas mascu-lino e feminino produzirá na geração F

2 quatro

classes fenotípicas na proporção de 9 : 3 : 3 : 1.como mostrado no quadro (diagrama de Punnett)da figura 17.

Esse rigoroso paralelismo entre os resultadosgenéticos e as observações citológicos davamsuporte a hipótese de Sutton de que os fatoresmendelianos seriam partes dos cromossomos.Essa hipótese fornecia uma explicação formalpara as principais suposições de Mendel. Porexemplo, o problema da “pureza dos gametas”ficaria esclarecido se as unidades hereditáriasfossem partes dos cromossomos. A pureza dosgametas seria, então, resultado da meiose, queao impedir a ida de cromossomos homólogos parao mesmo gameta, evitaria a formação de gametasportadores dos alelos R e r ou V e v.

A segregação independente dos fatoresmendelianos podia ser explicada supondo-se queos cromossomos de dois ou mais pares de homó-logos se segregam independentemente na meiose.Sutton não tinha como verificar isso; ele via aseparação dos cromossomos de cada par dehomólogos, mas não era possível saber se oscromossomos de origem materna e paterna dedois pares de homólogos se segregavam indepen-dentemente. Neste caso, foram os resultadosgenéticos que ajudaram a análise citológica: se

as unidades hereditárias são parte dos cromosso-mos e, se as unidades hereditárias segregam-seindependentemente, os cromossomos tambémdevem ter segregação independente.

Esses resultados não podem ser consideradoscomo uma prova absoluta de que os genes sãoparte dos cromossomos. Os genes poderiam serparte de alguma outra estrutura celular desconhe-cida que tivesse um comportamento semelhanteao dos cromossomos na meiose, mitose e fertili-zação. Assim, temos duas hipóteses alternativas:uma envolvendo fatores conhecidos, os cromos-somos, e outra envolvendo fatores desconhe-cidos, ou seja, algum outro componente celular.

Quando um cientista se confronta com umasituação como esta, o bom senso sugere que ahipótese envolvendo fatores conhecidos seja abase do programa de pesquisa. Seria mais viávelfazer observações e planejar experimentos paratestar o papel dos cromossomos na hereditarie-dade do que procurar primeiramente por estru-turas celulares desconhecidas com comporta-mento semelhante ao dos cromossomos. Osresultados dos testes das previsões deduzidas apartir da hipótese de que “genes são partes decromossomos” logo mostrariam ao pesquisadorse o caminho seguido era promissor.

Apesar da análise requintada de Sutton nãodevemos nos esquecer que este foi apenas umpasso na longa e difícil jornada que levou à con-clusão de que o núcleo celular, ou alguma partedele, era a base física da hereditariedade. Umajornada iniciada cerca de 40 anos antes com aimaginativa suposição de Haeckel, e reforçada20 anos mais tarde pelas análises de Hertwig,Strasburger, Kölliker and Weismann.

Devemos também ressaltar que nos primeirosanos do século vinte, o número de cientistas nosEstados Unidos que ganhavam fama mundial,aumentou rapidamente. De fato, a Genética irialogo se tornar uma Ciência americana.

Deduções a partir da hipótese de Sutton

Sutton formulou uma hipótese frutífera; ouseja, suficientemente específica para permitirprevisões passíveis de serem testadas. A partirda hipótese “genes são partes dos cromossomos”pôde-se procurar outros paralelos entre compor-tamento genético e comportamento cromossô-mico. Se a hipótese fosse correta, qualquer

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Genótiposcromossômicosdos pais

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Geração F1

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Liso - amarelo

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Liso - amareloLiso - amarelo Liso - amarelo

Liso - amarelo

Liso - amarelo Liso - amarelo

Rugoso - verde

Rugoso - verde

Rugoso -amarelo

Rugoso -amarelo

Rugoso -amarelo

Liso - verde

Liso - verde

Liso - verde

Figura 17. Distribuição dos fatoreshereditários postulados por Mendel,admitindo-os como parte doscromossomos.

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variação no comportamento usual dos cromos-somos deveria se refletir nos resultados genéticos.Da mesma forma, se os resultados genéticosobtidos não fossem os esperados de acordo comas leis mendelianas, deveria ser encontrada umabase cromossômica para o desvio.

Algumas das deduções a partir dessa hipótesejá foram mencionadas anteriormente. Outrasestão mencionadas a seguir.

Assumamos como verdade o que Sutton dissesobre os cromossomos e o que Mendel disse sobrehereditariedade. Nesse caso, a segregação dealelos diferentes, A e a por exemplo, deve signi-ficar que também há uma segregação dos cromos-somos meióticos. E isso é realmente observadona primeira divisão da meiose. Além disso, o fatoaparentemente inexplicável da pureza dosgametas, isto é, de cada gameta possuir apenasum alelo de um par contrastante, significa queapenas um membro de cada par de cromossomoshomólogos pode entrar no gameta. Observaçõescitológicas sugerem fortemente a veracidadedesse fato. De modo semelhante, a segregaçãoindependente de alelos de dois ou mais pares degenes pode ser justificada pela segregação inde-pendente dos cromossomos na anáfase daprimeira divisão meiótica. Isto, entretanto, perma-neceu apenas como provável, pois a segregaçãodos cromossomos não pôde ser demonstradaenquanto não foi possível distinguir entre osmembros de um par de cromossomos homólogos.Sutton conclui (1903, negrito dele): “ Assim, osfenômenos da divisão das células germinativase da hereditariedade parecem ter as mesmascaracterísticas essenciais, viz., pureza dasunidades (cromossomos, fatores) e a trans-missão independente dos mesmos; enquantocomo um corolário, segue-se em cada caso quecada uma das unidades antagônicas (cromos-somos, fatores) está contida em exatamentemetade dos gametas produzidos.”

As deduções mencionadas até agora puderamser testadas porque tanto os resultados citológicosquanto os genéticos estavam disponíveis. Suttoncontinuou sua dedução prevendo que resultadosdiferentes do observado por Mendel deveriam seresperados caso sua hipótese estivesse correta:“Nós encontramos razões, nas consideraçõesprecedentes, para acreditar que há uma relaçãodefinida entre cromossomos e alelomorfos ou

unidades de caráter mas nós não nos pergun-tamos se um cromossomo inteiro ou apenas partedele é considerado como base de apenas um ale-lomorfo. A resposta deve ser, inquestionavel-mente, em favor da última possibilidade, poisde outra maneira o número de característicasdiferentes de um indivíduo não poderia excedero número de cromossomos nos gametas: o que éindubitavelmente contrário aos fatos. Nósdevemos, assim, assumir que pelo menos algunscromossomos estão relacionados a um certonúmero de diferentes alelomorfos. Se for esse ocaso, e tendo em vista que os cromossomosmantêm permanentemente sua individualidade,os alelomorfos presentes em um mesmo cromos-somo devem ser herdados juntos. Por outro lado,não é necessário assumir que todos devam semanifestar em um organismo, porque aqui entraa questão da dominância e ainda não é sabidose dominância é uma função de um cromossomointeiro. Pode ser que o cromossomo possa serdivisível em entidades menores (como Weismannassume), as quais representariam os alelomorfose podem atuar como dominantes ou recessivasde modo independente. Nesse caso, o mesmocromossomo pode portar simultaneamente alelo-morfos recessivos e dominantes.”

Assim, Sutton estava deduzindo que deviahaver muitos genes no mesmo cromossomo e, sefosse esse o caso, que eles deveriam ser herdadosjuntos. Se os genes de um mesmo cromossomofossem herdados juntos, não haveria a possibi-lidade de segregação independente e não observa-ríamos, nesse caso, as proporções genéticas dotipo encontrado por Mendel - e por muitos outrosautores na época. Pode-se deduzir então que umaexceção às razões mendelianas originais deveriaocorrer caso existissem mais pares de alelos doque pares de cromossomos homólogos.

SUTTON - WILSON - MORGAN

Sutton tinha 25 anos e era estudante de E. B.Wilson no Laboratório de Zoologia da ColumbiaUniversity, quando publicou seu trabalho em1902. Essa publicação termina assim: “É umprazer expressar aqui minha gratidão ao Prof.E. B. Wilson pelos muitos conselhos valiosos epor sua assistência na pesquisa sobre Brachystolae na preparação da presente publicação”

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Como mencionado anteriormente, Wilsonestava há muito interessado na possibilidade deos cromossomos serem a base física da heredita-riedade. Além disto, ele possuia um grande conhe-cimento de Citologia e Embriologia, já tendopublicado as primeiras duas edições do livro TheCell. Um de seus amigos mais chegados era Th.Boveri, cuja brilhante pesquisa havia contribuídomuito para o conhecimento dos cromossomos esua possível participação na hereditariedade.Wilson foi para a Columbia University direta-mente do laboratório de Bryan Mawr em 1891 efoi seguido por Thomas Hunt Morgan que deixouo mesmo laboratório em 1904 (Crampton, 1942).As complexas e sinergísticas interrelações deWilson, Sutton e Morgan chegaram ao seu clímaxna década seguinte com o trabalho em Drosophilamelanogaster.

Uma vez mais, entretanto, nós iremos notar aenorme dificuldade destes cientistas, neste casoWilson e Morgan, que estavam fazendo “ciêncianormal” dentro do paradigma aceito no momento,para compreender um novo paradigma. Umbrilhante cientista, a despeito de muito jovem,com a mente não saturada por uma tremendaquantidade de hipóteses competidoras e fatosconfusos, foi capaz de ver ordem conceitual ondeos eminentes pesquisadores não conseguiram.

E.B.Wilson descreve como Sutton explicousua hipótese: “Eu me lembro bem, quando, noinício da primavera de 1902 [o primeiro trabalhode Sutton saiu no número de dezembro de 1902do Biological Bulletin, e o segundo no númerode abril de 1903], Sutton mostrou-me pelaprimeira vez suas principais conclusões, dizendoque ele acreditava que realmente havia desco-berto “porque o cachorro amarelo é amarelo”.Eu também me lembro claramente que, naquelemomento, eu não compreendi completamente suaconcepção nem mesmo percebi a enormeimportância de sua descoberta.”

“Nós passamos juntos o verão seguinte (1902)fazendo estudos zoológicos na costa, primeiroem Beaufort, N.C., mais tarde em SouthHarpswell, Me, e foi somente então, no curso demuitas discussões, que eu pela primeira vezpercebi a extensão e o significado fundamentalde sua descoberta. Hoje, a base citológica dasleis de Mendel, da maneira como foi elaboradapor ele, forma a base de nossa interpretação demuitos dos mais intrincados fenômenos da

hereditariedade, incluindo a separação e arecombinação de caracteres em gerações suces-sivas de híbridos, o fenômeno da correlação eligação gênicas, do sexo e da herança ligada aosexo e uma vasta série de processos relacionadosque eram completamente misteriosos antes quesua explicação fosse concebida. Em seguida aoaparecimento das publicações de Sutton, Boveriafirmou, em 1904, que na época em que essestrabalhos foram publicados ele próprio já haviachegado à mesma conclusão geral. Isto, noentanto, não desmerece em nada a façanha deSutton, que tomará seu lugar na história daBiologia como um dos mais importantes avançosde nosso tempo. Ele deixou uma marca indelévelno progresso científico, e seu nome é conhecidoonde quer que se estude Biologia...”

“Durante aquele verão, Sutton trabalhou emtempo integral em sua teoria sobre a relaçãoentre cromossomos e as leis de Mendel e aoretornar a Nova York ele imediatamente preparousua publicação. Seu primeiro trabalho, como jácomentado, foi publicado no final de 1902, e osegundo no início da primavera do ano seguinte.Estes dois curtos trabalhos seriam de naturezapreliminar, uma apresentação mais completa desuas conclusões, juntamente com um grandenúmero de belos desenhos, já concluídos naquelaépoca, seriam apresentados em uma publicaçãoposterior, que ele pretendia apresentar como tesepara a obtenção do título de Ph.D. (doutor emFilosofia) na Columbia University. Foi um grandepesar para nós que as circunstâncias impedirama realização deste plano e provocaram o términode suas investigações citológicas. Apesar de seubrilhante talento como pesquisador – talvez fossemais correto dizer por causa desse talento – acarreira de professor não o atraia. Se tivesse sidopossível assegurar-lhe um apoio financeiro parauma vida devotada apenas à pesquisa, ele nãoteria, eu acredito, hesitado em aceitá-la. Masele teve de seguir seu próprio caminho no mundoe desde o início tinha uma forte inclinação parao estudo da Medicina. A combinação de circuns-tâncias foi irresistível; após um ano ou dois tra-balhando em negócios, ele retornou à ColumbiaUniversity, ingressou na Escola de Medicina egraduou-se com nota máxima dois anos depois.”

Os comentários de Wilson foram extraídos deum volume histórico publicado em 1917 (Sutton,1917). Após uma brilhante carreira como médico,

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Sutton morreu com a idade de 39 anos. Em suabreve vida na pesquisa biológica ele produziu doistrabalhos que podem, provavelmente, ser compa-rados em importância e brilho com os de Mendele de Watson e Crick.

Uma vez convencido da hipótese de Sutton,Wilson tornou-se um forte defensor da idéia.Apesar de antes de 1900, a maioria de seutrabalho ter sido no campo da Biologia do Desen-volvimento, após as publicações de Sutton, apesquisa de Wilson voltou-se para o estudocitológico dos cromossomos.

A clareza e a talentosa explicação da hipótesede Sutton não implicaram em sua imediata aceita-ção. Antes da Segunda Guerra Mundial era muitogrande o intervalo de tempo entre uma importantedescoberta científica e sua aceitação como verda-de acima de qualquer suspeita razoável. Esseintervalo é muito mais curto agora que existemmuito mais cientistas trabalhando nos mesmosproblemas, por isso o progresso é tão rápido.

A CONTRIBUIÇÃO DE BOVERI

Foi mencionado anteriormente, que a Citologiana virada do século era uma Ciência bastantedescritiva. Ela se baseava no tratamento dascélulas com diversos reagentes químicos quecoravam diferencialmente algumas estruturascelulares. Naquela época, não era possível testara hipótese de que a base física da hereditariedaderesidia nos cromossomos com base na previsãoque dela decorre; ou seja, se a hipótese fosseverdadeira, a retirada de cromossomos individuaisdeveria resultar em alguma alteração no orga-nismo. No entanto, Boveri (1902 e, especial-mente, 1907) conseguiu executar tal façanha.

Por mais de uma geração, os ovos e osembriões de equinodermos haviam sido estudadospelos citologistas e embriologistas e sabia-secomo obter artificialmente seus óvulos e esperma-tozóides. Pesquisadores pioneiros haviam obser-vado que se um concentrado de espermatozóidesfosse usado para fertilizar os óvulos, dois esper-matozóides podiam entrar no mesmo óvulo. Cadaespermatozóide carregava um centro de divisão(centríolos e centrossomo) que se dividia. Assim,formavam-se quatro centros de divisão, que sedispunham na forma de um quadrilátero no ovo.As fibras do fuso estendiam-se a partir dessescentros, não apenas ao longo dos lados do

quadrilátero, mas também diagonalmente entrecantos opostos. Os cromossomos eram, então,separados de uma maneira anormal para asprimeiras quatro células resultantes da primeiradivisão. Boveri percebeu que ali estava umprocedimento que podia alterar o conjunto decromossomos que uma célula recebe. (Fig. 18)

Na espécie de ouriço-do-mar utilizada porBoveri, o número diplóide de cromossomos era36. Esses cromossomos eram pequenos e aparen-temente uniformes. Em princípio, não havia razãopara se supôr que os cromossomos individuaisdiferissem uns dos outros. Lembre-se que Weis-mann havia sugerido que cada cromossomocontinha toda a informação hereditária. Entretan-to, Boveri quis testar a hipótese de que os cromos-somos diferiam uns dos outros e que um conjuntocompleto de 36 cromossomos era necessário parao desenvolvimento normal.

Num zigoto monoespermático normal, os 36cromossomos se duplicam antes da primeiradivisão para formar 72 cromossomos e estes sãodistribuídos equitativamente na primeira divisãomitótica, indo 36 para cada célula-filha. Asdivisões mitóticas subseqüentes, durante odesenvolvimento, mantêm este número.

Uma vez que o número monoplóide decromossomos é 18, um embrião diespérmico teria54 cromossomos: 18 de cada um dos dois pro-núcleos espermátidos e 18 do pronúcleo do óvulo.Cada cromossomo se duplicaria antes da primeiradivisão do zigoto originando108 cromossomos.O embrião sofreria então a primeira divisão atípicaque resultaria em quatro células. Não haveriacomo cada uma dessas células receber um

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Figura 18. Fuso quadripolar em ouriço-do-mar, queresulta da fecundação de um óvulo por doisespermatozóides.

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complemento normal de 36 cromossomos: se os108 cromossomos fossem divididos igualmenteentre as quatro células, cada uma delas receberia27 deles. Além disso, a análise de células fixadase coradas mostrou que a distribuição dos cromos-somos entre as quatro células era na maioria doscasos irregular. Assim, se cada célula, realmente,necessitasse do complemento normal de 36cromossomos para que o desenvolvimento fossenormal, estes ovos diespérmicos deveriam ter umdesenvolvimento anormal. Isto foi o que aconte-ceu: de 1500 embriões originados de ovos dies-pérmicos, 1499 eram anormais (o único normalpode ter sido um erro experimental).

Boveri descobriu que se os ovos diespérmicosfossem agitados, um dos centros de divisão podianão se dividir. Neste caso, formavam-se trêscentros de divisão, dispostos em forma de triân-gulo, com fibras entre eles. Um embrião dessetipo, ao se dividir, originaria três células.Novamente, os cromossomos seriam distribuídospara as células-filhas de maneira irregular, mas,nesse caso, existiria pelo menos uma chance decada célula-filha receber um conjunto normal de36 cromossomos – se 108 cromossomos foremdivididos em três lotes, o resultado será 36cromossomos por lote. De 719 embriões dessetipo, 58 desenvolveram-se normalmente. (Fig. 19)

Segundo Boveri, estes resultados concor-davam com o número esperado pela lei das proba-bilidades de embriões que receberiam umconjunto normal de cromossomos em cada célulae dessa forma poderiam se desenvolver normal-mente. A conclusão foi, portanto, que cada célulano embrião precisava ter o conjunto normal de36 cromossomos para que o desenvolvimento

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Figura 19. Fuso tripolar em ouriço-do-mar.

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fosse normal. Isto significava que cada um doscromossomo do conjunto possuia qualidadesespecíficas apesar do fato de morfologicamentetodos eles parecerem idênticos.

COMPARAÇÃO ENTRE AS ABORDAGENS DE

SUTTON E DE BOVERI

Sutton e Boveri usaram dois métodos comple-tamente diferentes para chegar a uma conclusãosemelhante: os cromossomos são a base física dahereditariedade. Eles não mostraram, é claro, queos cromossomos são os únicos portadores dainformação hereditária.

A hipótese de Sutton relacionando genes ecromossomos foi feita e testada sem que ele nuncativesse visto um gene, ele imaginava um genecomo parte de um cromossomo. Ele relacionougenes e cromossomos porque eles se compor-tavam de maneira aparentemente idêntica nameiose e fertilização. Esta foi uma evidênciaindireta, mas descobertas de relações causais emciência, com freqüência, se baseiam no comporta-mento paralelo de fenômenos.

Há muito tempo, o ciclo diário das marés foiassociado com a posição relativa da lua e, emmenor grau, com a posição relativa do sol. Arelação entre a lua e as marés pôde ser checadade várias maneiras e a hipótese foi estabelecidacom tal firmeza que se pode prever, com grandeprecisão, as marés futuras. O único modo práticode estudar a relação entre a lua e a maré é ocomportamento paralelo uma vez que não épossível realizar um experimento onde a lua sejaretirada do sistema solar para que as conse-qüências disso possam ser observadas. Correla-ções, entretanto, não implicam necessariamenteem relações causais. Há muito tempo suspeita-se que a relação entre o ciclo lunar de 28 dias e ociclo menstrual de 28 dias da mulher é causal,mas não há evidências convincentes que permitamrelacionar os dois fenômenos.

Boveri realizou um teste mais direto paraverificar a relação entre cromossomos e herança,alterando os cromossomos e estudando as conse-qüências dessas alterações.

Qual dos métodos é melhor, o direto de Boveriou o correlativo de Sutton? No que se refere aoapoio à hipótese em questão, os dois são aproxi-madamente iguais. Fora isso, há uma grande eimportante diferença. Qual seria o próximo passo

na abordagem de Boveri? É difícil imaginar como,com a metodologia da época, se poderia obtermaiores informações sobre a natureza da heredita-riedade seguindo aquela abordagem. Poderia sepensar na remoção de cromossomos individuaismas, não apenas esta metodologia não era pos-sível como também não havia como, no ouriço-do-mar, distinguir um cromossomo do outro.

A abordagem de Sutton, por outro lado, foimuito mais requintada do que a de Boveri. Elefoi capaz de ligar o mendelismo e a Citologia tãoestreitamente, o que Boveri não conseguiu fazer,a ponto de sugerir deduções possíveis de seremtestadas. Sutton lançou as bases conceituais quepermitiram à Genética clássica atingir seu pontomais alto uma década mais tarde, com os trabalhosdo grupo de Morgan em Drosophila melanogaster.E, é interessante notar, que algumas vezes o grupode Morgan foi capaz de manipular cromossomosindividuais por meio de métodos genéticos.

A hipótese de que os genes são parte doscromossomos é, algumas vezes, chamada de ahipótese Sutton-Boveri ou ainda de hipótese deBoveri-Sutton. Isto é surpreendente quando seconsidera a contribuição relativa de ambos osautores em 1902-1903. Boveri apenas sugeriu,mas Sutton elaborou a hipótese e suas implicaçõesde maneira brilhante. Suspeita-se que a citaçãode Boveri como um co-autor tenha ocorrido maisdevido a importância que ele teve na época e nãopelo conteúdo do que ele disse. E Boveri foi real-mente, um grande cientista com uma longa listade descobertas de importância fundamental.

Sutton e, num grau menor, Boveri não foramos únicos, nos anos seguintes à redescoberta dotrabalho de Mendel, a suspeitar que a Citologiairia fornecer os mecanismos para explicar aherança mendeliana. Em 1924, E.B.Wilson disse:“ A possível conecção entre a disjunçãomendeliana e a divisão reducional foi sugeridaquase ao mesmo tempo por vários autores, in-clusive Strasburger, Correns, Guyer and Cannon.Foi, entretanto, Sutton (1902-1903) o primeiroa expor claramente, em todo o seu significado,a explicação citológica dos fenômenosmendelianos que é mostrado pelo comporta-mento dos cromossomos, iniciando assim oformidável movimento na direção que se seguiu.”

Foi o mesmo Correns um dos primeiros acompreender o trabalho de Mendel. O caso deW.A.Cannon é especialmente interessante. Ele

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também era um estudante na Columbia Universitymas pertencia ao Departamento de Botânicaenquanto Sutton era do Departamento de Zoolo-gia. Cannon estava estudando a citologia deplantas híbridas de algodão e observou a divisãoreducional, vendo nela uma possível relação coma herança mendeliana. Essa hipótese era “umassunto quente” e a questão da prioridade certa-mente iria acontecer. Os dois estudantessolicitaram a Wilson que publicasse um curtotrabalho anunciando o que eles haviam feito, oque ocorreu em 1902.

“Uma vez que estes pesquisadores, ambosestudantes desta Universidade, chegaram àmesma explicação por meios diferentes, eupreparei, por sugestão dos dois interessados, estabreve comunicação a fim de colocar suasconclusões, obtidas de maneira independente, deum modo adequado para chamar a atenção sobreeste assunto.”

O primeiro trabalho de Cannon foi publicadoem dezembro de 1902, assim como o de Sutton.Em 1903, Sutton publicou mais dois trabalhosadicionais. Uma vez mais um importante conceito“estava no ar”. Quando o mendelismo surgiu em1900, a Citologia estava num estágio dedesenvolvimento capaz de explicá-lo. Esse fatofoi ressaltado por Wilson: “Montgomery (1901),sem ter conheci-mento da fundamental lei dasegregação de Mendel, reuniu quase todos osdados essenciais para essa explicação, ainda quenão os tenha relacionado especificamente comos fenômenos genéticos.” (Wilson, 1924)

Nesse estágio de desenvolvimento científico,Sutton pôde dar um pequeno passo experimentale uma gigantesca contribuição conceitual. Mas,como já vimos, nem todos estavam prontos paraentender o significado da nova hipótese.

A CONTRIBUIÇÃO DE MONTGOMERY

Um dos mais influentes estudos citológicos navirada do século foi a investigação detalhada daespermatogênese e oogênese numa variedade deinsetos hemípteros, realizada por Montgomery(1901). A importância deste trabalho reside narica variedade do material descrito e no fato de,em muitos dos casos, ele ter fornecido evidênciasque permitiram a outros pesquisadores realizarimportantes alterações na teoria vigente. TantoSutton quanto Wilson encontraram muitas coisas

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importantes nas observações e interpretações deMontgomery.

Na época em que nenhuma das hipóteses men-cionadas a seguir era amplamente aceita, Montgo-mery interpretou seus resultados sugerindo queos cromossomos eram estruturas celulares perma-nentes; que eles existiam em pares de homólogossendo que um deles era herdado do pai e outroda mãe; que a sinapse consistia no emparelha-mento desses cromossomos homólogos; que nameiose cada espermátide recebia um cromossomode cada tipo. Ele descreveu os cromossomosacessórios, mas não os relacionou com a determi-nação do sexo.

As espécies de Hemiptera são, sob váriospontos de vista, ideais para esse tipo de estudo.Os cromossomos não são muito numerosos, comfreqüência diferem estruturalmente uns dosoutros, e a maioria das espécies pode ser facil-mente coletada. Entretanto, uma das caracterís-ticas mais importantes é a organização dos testí-culos. As células imaturas estão localizadas emuma das extremidades do órgão e, à medida quese avança para a extremidade oposta, os váriosestágios da espermatogênese ocorrem em seqüên-cia, finalizando com o espermatozóide maduro.Assim, em um único testículo, pode-se estudar todoo processo da espermatogênese e se ter certeza daordem de ocorrência dos vários estágios.

Montgomery começou pela elaboração de umalista dos problemas de interesse: “o significadodas mudanças no estágio da sinapse, o signi-ficado da cromatina dos nucléolos, as razõespara uma divisão reducional, o significado daseqüência de estágios no ciclo germinativo, e aquestão do porquê diferentes espécies possuemdiferentes numeros de cromossomos...

É impossível responder estes problemas peloexame de uma única espécie e, por esta razão,estão apresentados aqui os resultados de umestudo comparativo da espermatogênese de 42espécies de Hemiptera heteroptera, pertencentesa 12 famílias diferentes. Este estudo comparativoevidenciou certos fenômenos completamenteinesperados como a descoberta de quatroespécies com um número ímpar de cromossomos[refere-se a cromossomos sexuais]; estadescoberta forneceu fatos para explicar-se comoo número de cromossomos pode mudar com aevolução das espécies, e como a cromatina donucléolo deve se originar. E somente tal estudo

comparativo pôde fornecer fatos para mostrar queno estágio de sinapse os cromossomos bivalentessão formados pela união dos cromossomospaterno e materno - ou seja, que há um estágiode conjugação dos cromossomos.

O método comparativo na Citologia não podeser superestimado, a menos que, é claro,cuidadosas e detalhadas observações tenhamsido realizadas simultaneamente. Uma vez queapenas uma análise é raramente capaz de servircomo base de explicação para todos osproblemas, uma investigação de um certo númerode formas sempre mostra que umas são maisfavoráveis que outras para responder certasquestões, e então há chance de que umadescoberta completamente inesperada possa serfeita e que tenha um grande significado.Justifica-se assim a utilização do métodocomparativo em Citologia....” Os comentários deMontgomery chamam a atenção para umimportante princípio de pesquisa científica: comfreqüência enfatizam-se certos tipos de evidênciasao invés de considerar todas as evidênciasindiscriminadamente.

Se os cromossomos de apenas uma espéciede Hemiptera mostraram um comportamentopeculiar, por que usar este fato para apoiar umahipótese em detrimento das outras 41 espéciesque não mostraram tal comportamento? Esteprocedimento pode parecer “não científico”, masnós iremos verificar que o grande sucesso dosgeneticistas foi conseqüência do fato deles teremdado ênfase aos resultados que concordavam coma hipótese de Mendel e ignorado aqueles queestavam em desacordo com aquela hipótese. Nodevido tempo, as exceções foram entendidas eincorporadas na teoria da Genética.

O desenvolvimento conceitual da Genéticapode ser comparado com a formação de um cristalem uma solução supersaturada. Os íons emsolução são como os fatos desorganizados acu-mulados a respeito de cromossomos, de cruza-mentos e de Biologia em geral. Um pequenocristal, a hipótese de trabalho, começa a se formare gradativamente, todos aqueles íons distribuídosaleatoriamente incorporam-se em um todoorganizado.

Montgomery tinha 28 anos de idade quandoseu trabalho clássico foi publicado. Quase amesma idade de Sutton. Ambos morreram antesdos 40 anos.

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PARTE A: REVENDO CONCEITOS BÁSICOS

Preencha os espaços em branco nas frases de1 a 6, usando o termo mais apropriado:

(a) célula diplóide (e) origem paterna(b) células haplóides (f) origem materna(c) espirema (g) meiose(d)fertilização

1. Existe um paralelismo entre o compor-tamento dos cromossomos na ( ) e o comporta-mento previsto por Mendel para as unidadeshereditárias.

2. Em todas as células originadas por mitose, apartir do ovo fertilizado, uma metade doscromossomos é de ( ) e a outra metade é de ( ).

3. Em uma ( ) os cromossomos podem seragrupados em dois conjuntos morfologicamentesemelhantes.

4. Da meiose resultam ( ) que portam apenasum cromossomo de cada par de homólogos.

5. A ( ) resulta na formação de uma célulacom pares de cromossomos homólogos.

6. Muitos citologistas pioneiros acreditavamqua os cromossomos, na intérfase, ficavamunidos pelas extremidades, formando um fiocontínuo ao qual davam o nome de ( ).

Preencha os espaços em branco nas frases de7 a 11, usando o termo mais apropriado:

(a) centro de divisão(b) divisão reducional(c) zigoto diespérmico(d)zigoto monoespérmico(e) disjunção mendeliana

7. A fecundação de um óvulo por um únicoespermatozóide origina um ( ).

8. ( ) é aquele resultante da entrada de doisespermatozóides em um único óvulo.

9. ( ) é a denominação genérica da estruturalocalizada nas extremidades do fuso de umacélula em divisão.

10. Os membros de um par de fatores seseparam no(a) ( ).

11. A segregação dos alelos é conhecidatambém como ( ).

PARTE B: L IGANDO CONCEITOS E FATOS

Indique a alternativa mais apropriada paracompletar as frases 12 a 17.

EXERCÍCIOS

12. Se nas células espermatogoniais dogafanhoto Brachystola sp. existem 22 estruturascromossômicas (sem contar o cromossomoacessório), quantos bivalentes ou tétradesestarão presentes na primeira divisão meiótica?

a. 22. b. 11. c . 44. d. 10.

13. Se nas ovogônias do gafanhoto Brachysto-la sp. existem 24 estruturas cromossômicas(contando o par de cromossomos acessórios),quantos bivalentes ou tétrades estarãopresentes na primeira divisão meiótica?

a. 24. b. 12. c . 48. d. 22.

14. A espermatogênese no gafanhotoBrachystola sp. produz espermatozóides com

a. 11 cromossomos apenas.b. 12 cromossomos apenas.c. 23 cromossomos apenas.d. 11 e com 12 cromossomos.

15. O fundamental na hipótese de Sutton eraque

a. cada cromossomo portava um único gene.b. genes faziam parte dos cromossomos.c. genes se segregavam na meiose.d. cromossomo era sinônimo de gene.

16. De acordo com a hipótese de Sutton, apureza dos gametas se deve ao fato de

a. apenas um cromossomo de cada par dehomólogos entrar em cada gameta.

b. cada par de cromossomos portar apenasum gene.

c. os alelos de dois ou mais genes podereminteragir.

d. os cromossomos homólogos se empare-lharem na prófase I da meiose.

17. Indique a alternativa que combinacorretamente as observações I e II com asconclusões A e B.

Observações :I - Em uma espécie de Ascaris o número

diplóide de cromossomos é 2 (2n = 2).II - Ovos de uma espécie de ouriço-do-mar

com número diplóide de cromossomos (2n =36) desenvolvem-se normalmente.Conclusões :

A - Os cromossomos de uma célula diferemgeneticamente entre si.

B - Um único cromossomo pode portar todosos genes de uma espécie.

a. A conclusão A pode ser tirada daobservação I e a conclusão B , da observação II .

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b . A conclusão A pode ser tirada daobservação II e a conclusão B , daobservação I .

c . A conclusão A pode ser tirada daobservação I , mas a conclusão B não temsuporte em nenhuma das observações.

d . A conclusão B pode ser tirada daobservação I , mas a conclusão A não temsuporte em nenhuma das observações.

e. A conclusão B pode ser tirada daobservação II , mas a conclusão A não temsuporte em nenhuma das observações.

PARTE C: QUESTÕES PARA PENSAR E DISCUTIR

18. Qual foi a hipótese proposta por Sutton?

19. No que Sutton se baseou para formular suahipótese?

20. Quais eram duas das premissas da hipótesede Sutton?

21. O que Sutton observou na espermatogê-nese de Brachystola?

22. Que tipos de gameta seriam produzidospelos machos de Brachystola, com relação aonúmero de cromossomos? Por que?

23. Partindo-se da hipótese de que os genesestavam nos cromossomos, como se explicavao fato de um indivíduo duplo-heterozigóticoformar quatro tipos de gameta?

24. Que tipo de previsão pode ser feita a partirda hipótese de Sutton?

25. Qual seria um teste da hipótese de Suttonnão realizável na época?

26. O que levou Sutton a supor que cadacromossomo portaria diversos genes?

27. Segundo Sutton, como seria a segregaçãode genes localizados em um mesmocromossomo?

28. Por que Wilson achou importante o trabalhode Sutton?

29. Como se pode obter ovos de ouriço-do-marfecundados por mais de um espermatozóides?

30. O que acontece na primeira divisão de umovo de ouriço-do-mar diespérmico?

31. Que hipótese Boveri queria testar em seusexperimentos com ovos diespérmicos?

32. Qual a dedução feita por Boveri e que foitestada em seus experimentos?

33. Como Boveri obtinha ovos com fusosmitóticos tripolares?

34. Que resultados Boveri obteve em seusexperimentos com ovos de ouriço-do-mar tri etetra polares?

35. Qual a conclusão final de Boveri?

36. Por que se considera que a abordagem deSutton foi melhor do que a de Boveri?

37. Quais as principais conclusões de Montgom-ery sobre cromossomos?

38. Por que Montgomery escolheu insetoshemípteros para seus estudos cromossômicos?

39. Por que Montgomery defendia anecessidade de se estudar um grande númerode espécies para se tirar conclusões sobrecromossomos?

40. Onde ocorre mitose e meiose nos seguintesorganismos: samambaia, musgo, goiaba,pinheiro, cogumelo, rã, mosca e caracol?

41. Considere uma célula heterozigótica quan-to a três genes (Aa Bb Dd) localizados em trêspares de cromossomos homólogos. Quaisserão os genótipos das células resultantes deuma mitose e de uma meiose?

42. Considere que os alelos para semente rug-osa e lisa da ervilha estejam no par 1 decromossomos homólogos. Suponha tambémque os alelos para semente amarela e verdeestejam no par 2. Faça um esquema dadistribuição desses alelos, juntamente com oscromossomos portadores, em F1 e F2 de umcruzamento em que os parentais eram liso-verde e rugoso-amarelo.

43. Que tipos de células, em termos de númerode cromossomos, são esperados na divisão deovos tripolares de uma espécie com 2n = 2?

44. Em Drosophila melanogaster, o alelo quecondiciona a cor castanha (selvagem) do corpoé dominante sobre o que condiciona cor preta;e o alelo que condiciona asa normal édominante sobre o que condiciona asa vesti-gial. Quando fêmeas de corpo preto e asasvestigiais são cruzadas com machos selvagenspuros, toda a descendência apresenta fenótiposelvagem. Quando os machos dessa geraçãoF1 são retrocruzados com as fêmeas parentais,50% da descedência apresenta corpo castanhoe asas longas e 50% apresenta corpo preto easas vestigiais. Explique esses resultados combase na hipótese de Sutton.