A NATUREZA PREFERE CASAIS, MESMO EM LEVEDURAS.

Algumas espécies têm o equivalente a muitos mais de dois sexos, mas a maioria não. Um novo modelo sugere que a razão depende da freqüência com que uma espécie recorre à reprodução sexual.

O cogumelo Schizophyllum tem mais de 23.000 tipos de acasalamento. (©age fotostock/AGF)

Nós tendemos a pensar em dois sexos biológicos: masculino e feminino. Mas antes da evolução dos óvulos e espermatozóides – antes que as células sexuais começassem a divergir em tamanho e forma – os organismos não podiam ser classificados por gênero. O mesmo acontece hoje com muitos fungos, algas e protozoários. Em vez dos sexos, essas espécies têm tipos de acasalamento em que as células sexuais diferem no nível molecular, mas não anatomicamente. E esses tipos de células não são necessariamente dois.

Vamos pegar a ameba social  Dictyostelium discoideum, que tem três: cada tipo pode acasalar com os membros dos outros dois. Coprinellus disseminatus, um cogumelo com um manto branco, tem 143, cada um dos quais é capaz de encontrar um parceiro entre os outros 142. O fungo Schizophyllum commune, com fios em forma de leque, possui mais de 23 mil tipos de acasalamento (embora sua complexa estratégia reprodutiva implica que nem todos os tipos podem acasalar um com o outro).

No entanto, a maioria das espécies ainda possui apenas dois tipos de acasalamento. George Constable, um pesquisador da Universidade de Bath, e Hanna Kokko, biólogo evolucionista da Universidade de Zurique, queria saber por que. Em um artigo recentemente publicado na “Nature Ecology & Evolution, desenvolveram um modelo que oferece muitos tipos emergir par em uma espécie com base em apenas três elementos ecológicos básicos: a taxa de mutação (que introduz novos tipos), tamanho da população e – talvez mais surpreendentemente – a freqüência de reprodução sexual. Seu trabalho não apenas fornece informações sobre a biologia desses tipos de organismos, mas também pode contribuir para a nossa compreensão de como, em última análise, o sexo masculino e feminino evoluiu.

Muitos cientistas acreditam que os tipos de acasalamento evoluíram cedo na história de vida como uma barreira contra comportamentos tais como endogamia que pode ser prejudicial para uma população ou espécie. Se um organismo tem relações sexuais com um tipo sexual incompatível (incluindo o seu próprio), geralmente não produz descendentes.

Além dessa restrição, a lógica sugere que as espécies devem se beneficiar de ter tantos tipos de acasalamento quanto possível. Com dois tipos, apenas metade da população é elegível como parceiro para qualquer indivíduo. Com três, sobe para dois terços, e assim por diante, com o crescimento dos tipos de acoplamento que entram no mix. Se uma mutação poderia levar ao surgimento de um novo tipo, não é bloqueada pelo problema de encontrar um parceiro na população, mas seria capaz de acasalar com outro, produzindo descendentes assim mais rápido e aumentando em número.
“A expectativa intuitiva é que isso deve acontecer para um número crescente de tipos de acasalamento, até ter milhares”, disse Constable.

Até hoje, as hipóteses sobre por que o número de tipos de acoplamento raramente atinge valores enormes giram em torno de considerações de estabilidade. Manter apenas dois tipos poderia ser o melhor caminho a percorrer: permite redes de sinalização de feromônios mais simples e eficientes e um sistema de seleção mais simples para a passagem de organelas das células-mãe para as da prole. Mas essas teorias não explicam uma série de exceções.

Então Constable teve uma intuição. “Estávamos especulando que essas espécies tinham relações sexuais constantes”, diz ele. Essa hipótese tem fortes implicações em suas previsões sobre como as populações evoluiriam, porque durante períodos sem sexo, o tipo de acasalamento se torna um traço neutro: eventos aleatórios ditam a dominância de alguns tipos e o desaparecimento de muitos outros.
De acordo com o modelo, grandes populações que dependem mais frequentemente da reprodução sexuada podem suportar um maior número de tipos de acasalamento, enquanto aqueles que têm menos sexos não conseguem. Constable e Kokko se perguntaram quão deveria ter sido a reprodução sexuada rara para explicar a presença de apenas dois tipos de acasalamento. Muito, muito raro, como se viu: apenas uma vez a cada poucos milhares de gerações.

“No começo, fiquei um pouco desapontado”, disse Constable. “Parecia muito pouco”. Mas quando ele e Kokko se voltaram para os exemplos na natureza, descobriram que as previsões de seu modelo resistiam bem. “Esta é a beleza do modelo”, disse Bart Nieuwenhuis, biólogo evolucionista da Universidade de Munique. Amebas, fungos e outros organismos que têm dois tipos sexuais tendem a se reproduzir sexualmente muito raramente, optando, na maioria das vezes, por um processo mais rápido e menos intensivo em energia: a reprodução assexuada. Algumas espécies de leveduras, por exemplo, têm relações sexuais uma vez a cada 1000-3000 gerações, quando as condições ambientais estressantes tornam a mistura de seus genes benéfica e melhoram suas chances de desenvolver novas características benéficas.

O fungo Coprinellus disseminatus possui 143 tipos de acasalamento. (© Arco Images/AGF)

Espécies que têm centenas ou milhares de tipos de acasalamento – observa Constable – são conhecidas como alguns dos “cogumelos mais sexuais do seu reino”. Seu modelo também parece explicar outros modelos sexuais observados, como a capacidade de algumas espécies de mudar seu tipo sexual ou de se reproduzir com membros de seu próprio tipo.

“Levou algum tempo para entender este mistério de longa data e propor uma solução que é muito simples, e que se conecta direta e claramente com a biologia desses organismos”, disse Jussi Lehtonen, biólogo evolucionista da Universidade de Sydney.

Desta forma, de acordo com Kokko, o modelo também destacou que o que entendemos por biologia básica – baseado em um punhado de organismos modelo (como camundongos, moscas da fruta ou Escherichia coli) – não consegue captar a diversidade real das funções mais básicas que ocorrem na natureza. “Os pesquisadores podem ser um pouco míopes quando se trata de entender a diversidade. Nem toda a vida obedece às regras mais familiares “, escreveu Kokko em um email. Ela espera que sua pesquisa inspire mais estudos empíricos sobre essas espécies menos “ortodoxas”. (Este trabalho também pode ajudar os cientistas a refinar seu modelo, adicionando mecanismos específicos para diferentes espécies, como a sinalização de feromônios e a herança de organelas, que continuam sendo partes importantes da história).

As regras aparentemente esotéricas seguidas por esses organismos também podem nos ajudar a entender os traços que achamos familiares. “Podemos ver a existência de dois tipos de acasalamento como um fator desencadeante da evolução dos sexos masculino e feminino”, disse Sylvain Billiard, biólogo da Universidade de Lille, na França. O modelo de Constable e Kokko poderia fornecer uma ideia das condições necessárias para estabelecer as bases para que isso aconteça. Nieuwenhuis levantou a hipótese de que, porque dois tipos de acasalamento dominam quando a taxa de reprodução sexual é baixa, podem ter ocorrido situações em que era difícil encontrar um parceiro. Essas condições poderiam ter favorecido a seleção de gametas menores mas especializados e capazes de alcançar um parceiro mais facilmente.

Nieuwenhuis está tentando observar alguns desses fenômenos em seu laboratório: ele trabalhou na reprodução partindo-se da levedura para criar um terceiro tipo de acoplamento capaz de se reproduzir com os dois tipos que já existem. “Mas é muito difícil”, disse ele, que até agora não teve sucesso.
Constable também acha que o trabalho poderia ter mais aplicações diretas. Nos fungos patogênicos que infectam as culturas, um tipo de acasalamento é geralmente particularmente destrutivo e os genes que o determinam podem estar ligados, por exemplo, à sua forte resistência aos anti-micóticos. Entender por que essas características coexistem poderia ajudar a controlar ou evitar danos.
A descoberta de Constable e Kokko, disse Zena Hadjivasiliou, da Universidade de Genebra, “de alguma forma … começa com uma idéia bastante simples e intuitiva. Mas às vezes as obras mais bonitas vêm desse tipo de inspiração “.

Fonte: Le Scienze

Deixe um comentário

Preencha os seus dados abaixo ou clique em um ícone para log in:

Logotipo do WordPress.com

Você está comentando utilizando sua conta WordPress.com. Sair /  Alterar )

Foto do Google

Você está comentando utilizando sua conta Google. Sair /  Alterar )

Imagem do Twitter

Você está comentando utilizando sua conta Twitter. Sair /  Alterar )

Foto do Facebook

Você está comentando utilizando sua conta Facebook. Sair /  Alterar )

Conectando a %s