Ancestralidade Materna polimorfismos matrilínea DNA Mitocondrial (mtdna).

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Anderson Brezinski Vilarinho
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1 Ancestralidade Materna A atual população dos países latino-americanos foi gerada por um complexo processo de mistura genética entre ameríndios, europeus e africanos. As porcentagens relativas destas três ancestralidades variam de país para país. Por exemplo, os nossos estudos genéticos com DNA de brasileiros brancos revelam que a maioria das linhagens paternas da população branca do Brasil veio da Europa, mas que 60% das linhagens maternas são ameríndias ou africanas. Assim as linhagens maternas são mais heterogêneas e mais informativas quanto ao nosso passado histórico. Pesquisas com o DNA das células humanas revelaram uma abundante quantidade de variações entre indivíduos normais, que são chamadas de polimorfismos. Há diferentes tipos de polimorfismo de DNA, que podem ser classificados de acordo com a sua natureza molecular e sua localização no genoma. Os polimorfismos do DNA mitocondrial (mtdna -- DNA presente em organelas celulares denominadas mitocôndrias; ver mais detalhes abaixo) apresentam propriedades únicas que o tornam especialmente útil para reconstruções genealógicas. Em primeiro lugar, ele é herdado exclusivamente do óvulo materno, tendo assim herança matrilínea. Há milhares de cópias do DNA mitocondrial em cada célula, mas todas são idênticas. DNA Mitocondrial (mtdna). O óvulo acima está esquematizado mostrando o núcleo e, no citoplasma, as mitocôndrias. Uma mitocôndria está magnificada e seu DNA, circular, mais ampliado ainda. O espermatozóide que vai fertilizar o óvulo tem uma única mitocôndria, enquanto o óvulo tem milhares, todas idênticas, em seu enorme citoplasma. A mitocôndria paterna pode penetrar no óvulo, mas perde-se por diluição. Assim, apenas o DNA mitocondrial materno vai ser herdado pelos filhos.

2 2 Em segundo lugar, o DNA mitocondrial não troca genes com nenhum outro segmento genômico (isto é, não se recombina ), sendo transmitido às gerações seguintes como blocos de genes (denominados haplótipos ). Estes blocos de DNA mitocondrial permanecem inalterados em matrilinhagens (Figura 2) até que ocorra uma mutação. Matrilinhagem A figura mostra o heredograma de uma família. Os círculos indicam mulheres e os quadrados são os homens. Todas as pessoas em verde pertencem à mesma matrilinhagem, isto é, estão conectadas por relações matrilíneas e possuem DNA mitocondrial idêntico. Observe que os homens de fora que se casam com mulheres da família trazem matrilinhagens diferentes (vermelho, marrom, rosa e amarelo), mas não as transmitem para seus filhos. Por outro lado as mulheres que se casam com homens da matrilinhagem (bonina e azul) transmitem seu DNA mitocondrial aos filhos. Mutações ocorridas durante a evolução humana geram variações ( polimorfismos ) dos haplótipos que servem como marcadores das linhagens. Assim, o DNA mitocondrial fornece informações que permitem traçar matrilinhagens que alcançam dezenas de gerações no passado. Deve ser ressaltado que embora os haplótipos de DNA mitocondrial nos proporcionem informação genealógica muito preciosa, eles constituem uma parcela muito pequena da contribuição genética global dos antepassados de um indivíduo, porque este tem quatro avós, oito bisavós, 16 trisavós, 32 tetravós e assim por diante. O estudo do DNA mitocondrial revela informações sobre uma única antepassada, não fornecendo nenhum dado sobre todos os outros antepassados com seus milhares de genes.

3 3 O DNA mitocondrial humano é circular, muito pequeno ( pares de bases) e situa-se no citoplasma, dentro das mitocôndrias, as usinas energéticas das células. Ele possui duas regiões com propriedades evolutivas diferentes. A maior região (mais de 90% do total), é codificadora, ou seja, é usada como molde para síntese de genes mitocondriais. A taxa de mutação nesta região é aproximadamente cinco vezes maior do que a do DNA nuclear. A segunda região, chamada de região controle, tem em torno de pares de bases, não é codificante e evolui cinco vezes mais rápido que o resto da molécula (portanto, 25 vezes mais rápido que o DNA nuclear). Em geral, estudam-se ambas as regiões, seqüenciando o DNA mitocondrial nos dois trechos mais variáveis da alça D e procurando polimorfismos de sequência em posições específicas da região maior. A busca de polimorfismos é feita com enzimas de restrição, que cortam o DNA em seqüências específicas (com quatro a seis bases) -- alterações na seqüência do DNA mitocondrial podem eliminar sítios de restrição ou criar um novo onde não havia nenhum. Polimorfismos estudados com enzimas de restrição recebem o nome especial de RFLPs (do inglês restriction fragment length polymorphisms, ou seja, polimorfismos de tamanho de fragmentos de restrição). O melhor exemplo de reconstrução da evolução a partir do DNA mitocondrial foi feito em 1987 pelo grupo de Allan Wilson, na Universidade da Califórnia (em Berkeley). Eles estudaram RFLPs no DNA mitocondrial de 147 indivíduos de várias origens geográficas e elaboraram uma árvore filogenética que apontava apenas um ancestral comum: o DNA mitocondrial de uma mulher que viveu na África há cerca de 200 mil anos. Embora a metodologia estatística desses estudos tenha sido posteriormente criticada e a estimativa de idade reduzida para 150 mil anos, a conclusão básica, de que o homem moderno emergiu na África em época recente, foi amplamente corroborada por outros estudos genéticos e em junho de 2003 foi ratificada pela descoberta na

4 4 Etiópia de três crânios datados de anos atrás e apresentando toda a morfologia do homem moderno. À medida que a espécie humana emigrou da África e ocupou progressivamente as várias regiões geográficas da terra, ocorreram mutações sucessivas no DNA mitocondrial. Mutações ocorridas em determinada região geográfica passam assim a ser marcadores da origem da matrilinhagem naquela região específica. Embora cada matrilinhagem seja caracterizada por um haplótipo diferente, elas apresentam características e distribuições geográficas em comum, podendo então ser agregadas em grupos de haplótipos que recebem o nome de haplogrupos. Desta maneira, as linhagens de DNA mitocondrial de todo o mundo dividem-se em três grandes conjuntos, os chamados super-haplogrupos L1, L2 e L3. Os dois primeiros são especificamente africanos, enquanto o último ocorre em todos os continentes, mas pode ser subdividido em haplogrupos típicos de populações africanas, européias, asiáticas e ameríndias. Como exemplo, mostramos a tabela com a classificação dos haplogrupos mitocondriais encontrados em uma amostra de quatro regiões geográficas do Brasil (dados em porcentagem). Tabela extraída de: S.D.J. Pena e colaboradores. Ciência Hoje 27 (159): 16-25, abril de 2000.

5 5 Cenário de uma origem recente do homem moderno na África (modelo out-of-africa ). Há aproximadamente anos ocorreu uma propagação de grupos da África Oriental para o resto da África. Entre anos atrás ocorreu uma expansão da mesma área para a Ásia, provavelmente por duas rotas, uma ao Sul e a outra mais ao Norte. A partir da Ásia foram povoadas a Oceania, a Europa e as Américas, nesta ordem

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