Meiose, gametogênese e a base celular da variação genética

1. A célula diploide replica o DNA uma única vez na fase S; a meiose é uma replicação seguida de duas divisões nucleares.
2. Na prófase I os homólogos pareiam (sinapse) e trocam segmentos entre cromátides não irmãs (crossing over), o que dá origem aos quiasmas.
3. Na metáfase I cada par de homólogos se orienta ao acaso no equador, de modo que cada gameta recebe só um membro de cada par, sorteado.
4. Na anáfase I os homólogos são separados e as cromátides irmãs permanecem unidas: surgem duas células haploides, cada cromossomo ainda com duas cromátides.
5. Na meiose II as cromátides irmãs se separam: o resultado são quatro células haploides geneticamente distintas.

A meiose gera variação genética por dois mecanismos independentes: o crossing over entre cromátides não irmãs de homólogos, na prófase I, e a orientação ao acaso de cada par de homólogos no equador, na metáfase I.

O crossing over troca DNA equivalente entre um cromossomo de origem materna e um de origem paterna; a cromátide recombinante que chega a um gameta carrega uma combinação de genes que não existia antes. A orientação ao acaso decide qual membro de cada par vai para cada polo; com 23 pares isso produz um número enorme de combinações de cromossomos paternos e maternos, sem contar o crossing over. Por isso os quatro produtos de uma meiose não são idênticos entre si, ao contrário dos produtos de uma mitose.

A não-disjunção é a falha de separação de pares de homólogos ou de cromátides irmãs durante a meiose, e resulta em gametas com número anormal de cromossomos.

Um gameta com duas cópias do cromossomo 21, fecundado por um gameta normal com uma cópia, dá um zigoto com três cópias (trissomia do 21); um gameta sem o cromossomo daria um zigoto com uma só cópia (monossomia). A sinapse desalinhada ou incompleta e a disfunção do fuso podem causar a não-disjunção, e o risco aumenta com a idade materna.

Na espermatogênese cada espermatócito primário dá quatro espermátides, e o processo começa na puberdade e segue de modo contínuo. Na ovogênese os ovócitos primários se formam antes do nascimento e ficam parados na meiose I, que só é retomada anos depois, a partir da puberdade.

Antes da ovulação, um pico de LH retoma a meiose do ovócito primário; a divisão reparte o citoplasma de modo desigual, e a célula maior é o ovócito secundário, que sai do ovário. A menor é o primeiro corpúsculo polar. A meiose II só se completa se um espermatozoide penetrar o ovócito secundário, e então resulta um único óvulo haploide. Assim, embora a ovogênese produza até quatro células, só uma sobrevive.

Os gametas de uma mesma pessoa diferem entre si e dos de qualquer outra: duas crianças do mesmo casal herdam combinações diferentes dos mesmos pais, e a mitose, que produz núcleos geneticamente idênticos ao original, não gera essa variação.

A síndrome de Down é a trissomia do 21 e se caracteriza por baixa estatura, dedos curtos, crânio largo, língua grande e atraso significativo do desenvolvimento; a incidência de fetos com trissomia do 21 aumenta com a idade materna. Monossomias de autossomos não chegam ao nascimento.

O número de ovócitos primários cai de um a dois milhões num recém-nascido para cerca de 400 mil na puberdade e a zero ao fim da menopausa, enquanto os espermatozoides são produzidos continuamente durante a vida.