Arrasto de ligação – porque é que um gene introduzido traz a sua vizinhança

Arrasto de ligação (linkage drag) é o pedaço de material genético alheio que fica preso a um gene introduzido por cruzamento e de que não é possível livrar-se. O nome descreve exatamente o que acontece: o gene-alvo é trazido para dentro e arrasta consigo os seus vizinhos.

Porque é que um gene não pode mudar-se sozinho

Suponha-se que uma landrace antiga resiste a um fungo. Esta característica deve passar para uma variedade existente que, de resto, já traz tudo o que se quer. Cruzam-se as duas, escolhem-se entre os descendentes os que têm a resistência e voltam a cruzar-se com a variedade própria. Isto repete-se. Em termos técnicos, esta incorporação de uma característica alheia numa variedade existente chama-se introgressão, e na linguagem corrente fala-se de introduzir por cruzamento.

Pelas contas, a landrace perde-se depressa neste processo. Após a primeira ronda, em média três quartos do material genético voltam a vir da variedade própria. Após a segunda, são sete oitavos. Mas isto só vale para a média de todo o genoma.

A razão está na forma como o material genético se transmite. Os genes estão alinhados nos cromossomas. Na formação das células reprodutoras, estes cromossomas não são misturados gene a gene. São cortados apenas em poucos pontos e montados de novo. Este corte chama-se recombinação. Por isso, um descendente não herda uma coleção de genes isolados, mas segmentos inteiros de uma só peça.

Com isto a armadilha está montada. Em cada ronda escolhem-se as plantas que têm o gene-alvo, e escolhe-se forçosamente também o segmento em que ele se encontra. Enquanto o resto do material genético do dador se reduz a metade a cada cruzamento, mantém-se justamente a vizinhança imediata do gene-alvo. Só encolhe se, por acaso, um ponto de corte cair suficientemente perto do gene-alvo, e essas plantas são raras.

Que tamanho mantém o pedaço arrastado

Numa simulação detalhada em colza, este pedaço media em média 15,9 milhões de pares de bases após o primeiro retrocruzamento. Após o segundo, ainda media 5,4 milhões. Para comparação: um conjunto haploide de cromossomas da canábis tem cerca de 750 milhões de pares de bases. O pedaço arrastado corresponde, nesta ordem de grandeza, a cerca de dois por cento de um genoma inteiro. E fica precisamente no sítio onde não se queria nada alheio.

Mais adiante no programa, isto torna-se ainda mais claro. Após três retrocruzamentos seguidos de autofecundação, 98 % de todo o material genético do dador ainda presente vinham deste único segmento do dador. O resto da landrace tinha desaparecido, mas não a sua vizinhança em torno do gene-alvo.

Porque é que o sítio decide mais do que o número de rondas

A recombinação não acontece em todo o lado com a mesma frequência. Há segmentos em que se corta muitas vezes e segmentos em que praticamente nunca cai um ponto de corte. Se o gene-alvo estiver numa zona com muita troca, o mesmo segmento encolhe na mesma simulação. Fica reduzido a frações de uma megabase, ou seja, a um pequeno resto.

O caso mais estudado na canábis mostra como a diferença pode ser extrema. O segmento onde se encontra a CBDA sintase fica numa zona pobre em genes e em recombinação, com cerca de 39 milhões de pares de bases. Entre 99 descendentes analisados, não houve aí um único evento de corte. Uma zona destas desloca-se como um bloco: o que está dentro vem todo ou não vem.

Para o planeamento, isto significa que, antes de fixar o número de gerações, convém esclarecer onde se encontra afinal a característica desejada. Cinco rondas num sítio desfavorável trazem menos do que duas num sítio favorável.

O que se pode fazer contra isso

O recurso habitual são marcadores à esquerda e à direita do gene-alvo. Não se verifica só se uma planta tem o gene-alvo, mas também se os dois pontos vizinhos já voltaram a vir da variedade própria. Se ambas as coisas se confirmarem, nessa planta o corte deu-se perto do alvo. Estas plantas são raras, mas encontram-se entre algumas centenas de descendentes.

Isto reduz o segmento, mas não o elimina. Onde não há recombinação nenhuma, nem o melhor marcador ajuda. Aí, a planta que ele procura simplesmente não existe.

Fontes