Cromossomo Y pode desaparecer em 11 milhões de anos - e o rato espinhoso mostra uma alternativa

O sexo de bebés humanos e de outros mamíferos é definido por um gene que direciona o desenvolvimento masculino no cromossomo Y. O problema é que o cromossomo Y humano está em processo de degeneração e, dentro de alguns milhões de anos, pode sumir - o que levantaria a possibilidade de extinção da nossa espécie, a menos que surja um novo gene de determinação sexual.

A parte animadora é que duas linhagens de roedores já passaram por isso: perderam o cromossomo Y e, ainda assim, continuaram existindo.

Um estudo de 2022 publicado nos Anais da Academia Nacional de Ciências (PNAS) descreve como o rato espinhoso evoluiu um novo gene determinante masculino.

Como o cromossomo Y determina o sexo humano

Em humanos, como em outros mamíferos, fêmeas têm dois cromossomos X, enquanto machos carregam um X e um cromossomo pequeno, o Y. Os nomes não têm relação com o formato; o X significava “'desconhecido'”.

O cromossomo X reúne cerca de 900 genes, com funções variadas e, em grande parte, sem ligação direta com sexo. Já o Y possui poucos genes (cerca de 55) e uma grande quantidade de ADN não codificante - ADN simples e repetitivo que, ao que parece, não desempenha função.

Mesmo assim, o cromossomo Y é decisivo porque abriga um gene essencial que dá início ao desenvolvimento masculino no embrião.

Por volta de 12 semanas após a conceção, esse gene “mestre” ativa outros genes que controlam a formação de um testículo. O testículo embrionário produz hormonas masculinas (testosterona e derivados), o que garante que o bebé se desenvolva como menino.

Esse gene mestre do sexo foi identificado em 1990 como SRY (região sexual no Y). Ele atua disparando uma via genética que começa com um gene chamado SOX9, fundamental para a determinação masculina em todos os vertebrados - embora não esteja localizado em cromossomos sexuais.

O Y que está a desaparecer

A maior parte dos mamíferos tem cromossomos X e Y semelhantes aos nossos: um X rico em genes e um Y que carrega o SRY, além de alguns outros genes. Porém, esse arranjo traz complicações, já que a “dose” de genes do X é diferente em machos e fêmeas.

Como um sistema tão estranho surgiu? Um dado surpreendente é que o ornitorrinco da Austrália apresenta cromossomos sexuais completamente distintos, mais parecidos com os das aves.

No ornitorrinco, o par XY é apenas um cromossomo comum, composto por dois membros equivalentes. Isso indica que o X e o Y dos mamíferos eram, até relativamente pouco tempo atrás, um par ordinário de cromossomos.

Se assim for, o cromossomo Y deve ter perdido 900–55 genes ativos ao longo dos 166 milhões de anos desde que humanos e ornitorrincos passaram a evoluir separadamente. Isso equivale a uma perda de cerca de cinco genes por milhão de anos. Mantido esse ritmo, os últimos 55 genes desapareceriam em 11 milhões de anos.

A nossa afirmação de que o Y humano está perto do fim (em termos evolutivos) gerou uma grande controvérsia e, até hoje, surgem argumentos a favor e contra sobre a longevidade do cromossomo Y - com estimativas que vão de infinito a poucos milhares de anos.

Roedores sem cromossomo Y

Felizmente, já se conhecem duas linhagens de roedores que perderam o cromossomo Y - e continuam a sobreviver.

As ratazanas-toupeira do leste europeu e os ratos espinhosos do Japão incluem espécies em que o cromossomo Y, assim como o SRY, desapareceu por completo. O cromossomo X permaneceu, em dose simples ou dupla, em ambos os sexos.

Ainda não se sabe com certeza como as ratazanas-toupeira determinam o sexo sem o gene SRY. Já no caso do rato espinhoso, um grupo liderado pela bióloga Asato Kuroiwa, da Universidade de Hokkaido, conseguiu avançar mais - trata-se de um conjunto de três espécies em ilhas diferentes do Japão, todas ameaçadas de extinção.

A equipa de Kuroiwa mostrou que a maior parte dos genes que estavam no Y dos ratos espinhosos foi transferida para outros cromossomos. No entanto, não encontrou vestígios do SRY nem, de imediato, do gene que o teria substituído.

Em 2022, publicaram no PNAS uma identificação bem-sucedida. Primeiro, localizaram sequências presentes nos genomas de machos, mas ausentes em fêmeas; depois, refinaram essas regiões e verificaram a sequência em cada rato individualmente.

O que apareceu foi uma diferença minúscula perto do gene sexual crucial SOX9, no cromossomo 3 do rato espinhoso. Uma pequena duplicação (apenas 17.000 pares de bases de um total de mais de 3 bilhões) existia em todos os machos e em nenhuma fêmea.

A hipótese é que esse fragmento duplicado de ADN contenha o “interruptor” que, normalmente, liga o SOX9 em resposta ao SRY. Quando essa duplicação foi introduzida em camundongos, observou-se um aumento da atividade do SOX9 - sugerindo que a alteração pode permitir que o SOX9 funcione sem o SRY.

O que isto significa para o futuro dos homens

O desaparecimento - iminente em escala evolutiva - do cromossomo Y humano alimentou especulações sobre o nosso futuro.

Alguns lagartos e cobras formam espécies exclusivamente femininas e conseguem produzir ovos a partir do próprio material genético, num processo chamado partenogénese. Mas isso não pode ocorrer em humanos nem em outros mamíferos, porque temos pelo menos 30 genes cruciais “"imprinted"” que só funcionam quando são herdados do pai por meio do espermatozoide.

Para nos reproduzirmos, precisamos de espermatozoides e precisamos de homens; assim, o fim do cromossomo Y poderia sinalizar a extinção da espécie humana.

A nova descoberta sustenta uma alternativa: a possibilidade de humanos evoluírem um novo gene de determinação sexual. Ufa!

Mesmo assim, a evolução de um novo gene determinante do sexo traz riscos. E se mais de um novo sistema surgisse em regiões diferentes do mundo?

Uma “"guerra"” de genes do sexo poderia levar ao surgimento de novas espécies separadas - exatamente o que aconteceu com as ratazanas-toupeira e os ratos espinhosos.

Portanto, se alguém visitasse a Terra dentro de 11 milhões de anos, talvez não encontrasse humanos - ou encontrasse várias espécies humanas distintas, isoladas entre si por sistemas diferentes de determinação do sexo.

Jenny Graves, Professora Emérita de Genética e Fellow da Vice-Reitoria, Universidade La Trobe

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.

Uma versão anterior deste artigo foi publicada em dezembro de 2022.