O DNA dentro de uma célula nunca está de uma forma dispersa e desorganizada, ou com a dupla hélice exposta, como costumamos ver nos livros didáticos. As moléculas de DNA estão sempre associadas e/ou enroladas a uma grande quantidade de proteínas, formando um complexo DNA-proteína que chamamos de cromatina.
A maior parte das proteínas na cromatina tem como função realizar e manter o enovelamento do DNA, isto é, sua compactação. As moléculas de DNA vão literalmente se enrolando nessas proteínas e formando alças e espirais bem organizadas, permitindo que, apesar de tão longas, elas caibam dentro da célula.
Durante a divisão celular, a cromatina se compacta em estruturas bem características denominadas cromossomos. Cada cromossomo representa uma única molécula de DNA associada a proteínas, tão intensivamente compactada que é possível visualizar no microscópio. Os organismos podem ter vários cromossomos (porque seu DNA está fragmentado em vários longos pedaços) e cada cromossomo tem tamanho, forma e características específicas.
Os cromossomos foram descobertas no final do século XIX, e foram relacionados à transmissão de informação nos seres vivos. São estruturas fundamentais para divisão celular, pois as moléculas de DNA precisam ser organizadas e compactadas ao máximo para ocorrer a divisão igual entre as duas células filhas.
Vamos dar uma olhada um pouco mais a fundo no universo dos cromossomos e passar por alguns fatos interessantes e importantes que sabemos sobre eles.
1 – Cromossomos podem ser circulares ou lineares
Cromossomos podem existir no formato circular em organismos procariotos, isto é, que não possuem núcleo, o caso das bactérias e arqueas. Eucariotos (organismos com células com núcleo), por outro lado, sempre possuem cromossomos lineares e quase sempre, mais de um cromossomo.
Cada caso, circular ou linear, apresenta algumas dificuldades para as células superarem (cromossomos circulares podem ficar interligados após a replicação, e cromossomos lineares precisam proteger as extremidades contra degradação, por exemplo).
Até não muito tempo atrás, acreditava-se que todos os procariotos apresentavam apenas um único cromossomo circular. Contudo, ao se estudar novas espécies foi descoberto que existem procariontes com mais de um cromossomo e/ou com cromossomo linear (você pode conferir um pouco mais nesse artigo em inglês).
Dessa forma, quando falamos do DNA humano, é errado pensar em apenas uma única grande molécula. O nosso DNA, assim como de outros animais, é um conjunto de vários fragmentos lineares de material genético, minuciosamente organizados como cromossomos.
2 – O DNA está compactado em mais de 10.000 vezes
Esse talvez seja um dos dados mais interessante sobre cromossomos: a intensidade da compactação do DNA. Se todo os pedaços de DNA de cada cromossomo humano fossem ligados um ao outro de ponta a ponta, e depois completamente esticados, o comprimento dessa única molécula seria de aproximadamente 2 metros! Detalhe: essa quantidade corresponde ao material genético de uma única célula (com exceção dos gametas).
Devido a todos os processos de enovelamento, o nosso DNA, com cerca de 3,2 bilhões de nucleotídeos, consegue ser acomodado dentro de um núcleo celular que possui cerca de 10 μm (estamos falando de 0,00001 metros). Usando uma analogia, é como guardar 40 km de uma linha fina de costura dentro de uma bola de tênis. Também podemos pensar na quantidade de informação armazenada: cerca de 0,75 GB de dados/célula. Leia nossa publicação para saber saber mais sobre armazenamento de dados no DNA!
3 – Metade da massa molecular de um cromossomo é proteína
Ao contrário do que se pensa, cromossomos são estruturas muito mais complexas do que um simples grande “carretel” de DNA. Para conseguir organizar várias moléculas de DNA tão extensas, as nossas células realizam uma grande operação mediada por uma variedade de proteínas, tudo muito bem coordenado.
O principal grupo de proteínas nesse contexto são as histonas. Na figura abaixo, podemos ver um exemplo da interação DNA-histonas. A dupla fita de DNA forma uma espiral ao redor dessas proteínas, estrutura que chamamos de nucleossomo. Esse é o primeiro nível de enovelamento. Várias espirais formam alças ordenadas, e as alças também são comprimidas formando alças maiores, e assim sucessivamente.
Outras proteínas são menos abundantes do que as histonas, mas também ajudam a manter a estrutura do cromossomo. Todo esse conjunto de proteínas mostra o quanto é complexo manter e organizar cromossomos. Por esse motivo, nessas estruturas, o DNA em si corresponde apenas a cerca de 50% da massa total.
4 – O número de cromossomos varia – e muito – entre os seres vivos
Organismos vivos podem ter desde um único cromossomo – o que ocorre em quase todos os procariotos – a centenas de cromossomos. O recorde até agora vai para Ophioglossum reticulatum, uma espécie de samambaia que pode chegar a 1260 cromossomos!
O número de cromossomos não é algo exclusivo. Isso significa que o mesmo número pode ocorrer em mais de uma espécie. Por exemplo, o ser humano possui 46 cromossomos no total (23 pares), assim como a espécie animal Hippotragus niger, um antílope que habita a savana africana.
Em organismos eucarióticos, o número de cromossomos geralmente varia de 2 a 50, mas há vários casos fora dessa faixa. Além do caso extremo da samambaia, existem outros exemplos como da borboleta Agrodiaetus shahrami, com um total de 268 cromossomos, ou até mesmo os cachorros, que possuem mais cromossomos do que o ser humano (78 no total, 39 pares).
5 – Cromossomos estão diretamente relacionados à definição do sexo biológico
Em mamíferos, o sexo biológico feminino possui cromossomos XX (homogamético, isto é, dois cromossomos idênticos) enquanto que o masculino possui XY (heterogamético, dois cromossomos diferentes). Essas letras se referem ao par de cromossomos sexuais do sistema sexual XY. Nesse sistema, o gameta masculino (espermatozóide) é o determinante do sexo biológico do embrião.
Porém, além do XY, você sabia que existem outros sistemas de determinação sexual? Aves, por exemplo, possuem o sistema sexual ZW. Nesse sistema, os sexos biológicos acontecem de uma maneira oposta: fêmeas são ZW (heterogamético), enquanto machos são ZZ (homogamético). Isso significa que, no caso das aves, as fêmeas determinam o sexo, e não os machos.
Uma curiosidade é que nem todos os animais possuem cromossomos sexuais. Abelhas e formigas, por exemplo, tem o sexo determinado pela fertilização: ovos fertilizados, ou seja, fruto do cruzamento macho e fêmea, geram indivíduos de um sexo (em geral fêmeas, operárias ou rainhas), enquanto ovos não fertilizados se desenvolvem no sexo oposto (em geral machos).
Gostou dessas curiosidades sobre os cromossomos? Não perca a segunda parte onde vamos falar de mais outras 5 informações super interessantes!
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