Seminário:As vantagens da reprodução sexuada e a Hipótese da Rainha Vermelha

 Petiana: Yasmini Oliveira

Cerca de 99% dos seres multicelulares se reproduzem sexuadamente, através da união dos gametas ou esporos masculinos e femininos, formando o zigoto que dará origem a um novo ser. A partir dela, é assegurado a perpetuação das espécies. Esse tipo de reprodução existe há mais de 1,2 bilhão de anos, sendo o registro fóssil mais antigo os esporos sexuais masculinos e femininos evidencia que o primeiro ser a se dividir sexuadamente teria sido a alga vermelha (hoje extinta) Banlogiomorpha pubescens. O período em que es viveu foi marcado por alterações nos ciclos do oxigênio e gás carbônico que resultaram em um ambiente hostil, devido à variação da oxigenação do meio, afetando os seres vivos. Para estudiosos, esse ambiente, possivelmente, foi um fator que favoreceu a reprodução sexuada em seres multicelulares e as vantagens associadas à mesma.

Uma dessas vantagens foi descrita em 1887, pelo biólogo August Weismann. Segundo ele, "a reprodução sexuada pode ser considerada uma fonte de variabilidade individual, favorecendo material para a operação da seleção natural", o que denota a variabilidade genética. Isso pode ser entendido como: a reprodução sexuada permite gerar diferentes combinações, ao acaso, que resultam em um repertório maior de respostas ao meio e, assim, possibilita mais chances de adaptação ao meio e mais chances de sobrevivência.

Podemos ver essa relação de favorecimento, atualmente, quando observamos as poucas espécies capazes de realizar tanto a reprodução sexuada como a assexuada. Elas se reproduzem, preferencialmente, de maneira sexuada em situações de perturbação do ambiente. Por exemplo, experimentos com o caramujo Potamopyrgus antipodarum demonstraram o predomínio de reprodução sexuada quando existiam parasitas no ambiente. Na ausência de parasitas, estes caramujos se reproduziam por clonagem. O mesmo já foi descrito para peixes do gênero Poeciliopsis.  

Para o pesquisador Chris Adami, a reprodução sexuada melhora a rapidez de resposta da população a mudanças no ambiente. Segundo ele, a evolução pode ser entendida como a capacidade de aprender e acumular “informações” para sobreviver. Logo, o processo de aprendizado é otimizado pelo compartilhamento dessas “informações genéticas”. Outros autores apontam esse compartilhamento de informações como crucial para a manutenção dos organismos multicelulares, pois, implica na variabilidade genética e em outras vantagens, que serão apresentadas a seguir.

    O processo de escolha de parceiro sexual, a seleção sexual, reduz a probabilidade dos animais com menor adaptação se reproduzirem. Essa probabilidade de sucesso em se reproduzir denota o valor adaptativo dos animais. Quanto maior esse valor, mais chances de se reproduzir o indivíduo possui. A seleção sexual varia entre as espécies. Os pavões machos, por exemplo, exibem suas penas da cauda e quanto mais chamativas, maiores são suas chances de reprodução.

Em experimentos, se observou que machos de pererecas (Hyla versicolor) parasitados possuíam dificuldade em emitir o chamado nupcial e assim tinham suas chances de acasalamento reduzidas. Machos de galinhas selvagens (Gallus gallus),  por sua vez, quando parasitados possuíam cristas menores que a média populacional  e o mesmo acontecia, ou seja, eles possuíam menor sucesso em atrair fêmeas.

Essa relação permite inferir que relações ecológicas como o parasitismo, também exercem pressão seletiva sobre os animais. Isso pode parecer óbvio, mas, essas relações foram ignoradas por teorias evolucionistas.  Uma das primeiras hipóteses evolucionistas a considerar essas relações foi a da “Rainha Vermelha.

O nome “Hipótese da Rainha Vermelha” é inspirado na afirmação da Rainha Vermelha no livro “Alice através do espelho”, escrito por Lewis Carroll: “Pois aqui, como vê, você tem de correr o mais que pode para continuar no mesmo lugar”. A hipótese se baseia nos estudos de Leigh Van Valen e de outros autores. Segundo ele, o ambiente físico possui recursos limitados e, por consequência, há sempre uma “luta por sobrevivência” entre as espécies que ocupam o mesmo ambiente. Dessa forma, quando uma determinada espécie consegue aumentar seu valor adaptativo, outra espécie relacionada é prejudicada e, por isso, tem seu valor adaptativo diminuído. 

Portanto, de acordo com a Hipótese da Rainha Rainha, supostamente haveria uma compensação de ganho e perda de valor adaptativo entre as espécies, devido as limitações de alimentação, água, parceiros e relações de predação e parasitismo. Essas limitações evitariam o crescimento exponencial de uma espécie e assim, a sobrecarga do ambiente.

Por exemplo, os parasitas infectam hospedeiros suscetíveis e causam sua morte ou redução de valor adaptativo. Isso seria balanceado pelo favorecimento da reprodução de indivíduos imunes ou não infectados. Logo, de acordo com a hipótese da Rainha Vermelha haveria uma pressão seletiva tanto sobre os parasitas quanto sobre os hospedeiros, promovendo um equilíbrio.

A hipótese Rainha Vermelha foi considerada viável para explicar a origem e manutenção da reprodução sexuada pelos autores William D. Hamilton et al. (1990). Eles realizaram simulações de cruzamentos dentro de uma população virtual por meio de modelos matemáticos, que são simplificações do que aconteceria na realidade. Houve uma coincidência entre a presença de parasitismo e reprodução sexuada.

Os autores interpretaram como uma relação direta entre a presença de parasitismo e reprodução sexuada e, para eles, seria a comprovação de que a pressão seletiva gerada pelo parasitismo seria forte o suficiente para manter e, provavelmente, originar essa reprodução. Entretanto, esse experimento foi contestado. O modelo matemático usado no experimento era muito simples. Ao utilizar modelos mais complexos não foi detectado uma relação direta como a vista por Hamilton. Isso mostrou que o parasitismo sozinho não exerceria a pressão seletiva necessária para a manutenção da reprodução, por consequência, a hipótese da Rainha Vermelha também foi contestada.

Apesar dessa contestação, a hipótese da Rainha Vermelha foi importante para a evolução dos estudos sobre a origem da reprodução sexuada, por considerar os fatores bióticos. Em 2017, a pesquisadora Maurine Neil, em uma revisão ressaltou o efeito das mutações danosas e a presença de parasitas como possíveis motivos para a manutenção da reprodução sexuada, o que reafirma o potencial da referida Hipótese.

Além da Hipótese da Rainha Vermelha, outras teorias e hipóteses foram propostas para tentar explicar a origem e manutenção da reprodução sexuada. Porém, até hoje, ainda existem várias lacunas sobre o tema e, mais estudos são necessários para se avaliar “todos” os fatores envolvidos neste processo.

Logo, a reprodução sexuada oferece vantagens importantes para a manutenção dos organismos multicelulares, permitindo a eles responderem a mudanças do ambiente, de maneiras específicas. Sua origem e manutenção não são completamente elucidadas. A hipótese da Rainha Vermelha, apesar de considerar fatores bióticos como fontes de pressão seletiva, não é suficiente para explicar este processo. Assim, outros estudos são necessários para se concluir quais forças seletivas estão envolvidas na a origem e manutenção da reprodução sexuada.

Referências principais:

·         BUTTERFIELD, Nicholas. (2000). Bangiomorpha pubescens n. gen., n. sp.: implications for the evolution of sex, multicellularity, and the Mesoproterozoic/Neoproterozoic radiation of eukaryotes. Paleobiology. 26. 386-404.10.1666/0094 8373(2000)026<0386:BPNGNS>2.0.CO;2.

·         CUMMING, Vivien. The real reasons why we have sex: What is the real story of the birds and the bees?. BBC, 4 jul. 2016.Disponível em: http://www.bbc.com/earth/story/20160704-the-real-reasons-why-we-have-sex. Acesso em: 19 ago. 2020.

·         Ochoa, G. & Jaffe, K. On sex, mate selection and the Red Queen. J. Theor. Biol. 199, 1–9 (1999).

·         VAIANO, Bruno. As origens evolutivas do sexo. Super interessante. 23 set. 2019. Disponível em: https://super.abril.com.br/especiais/o-misterio-do-reprodução-sexuada/. Acesso em: 19 ago. 2020.

·         WAIZBORT, Ricardo et al. Origens do(s) sexo(s) e a rainha dos problemas da biologia evolutiva. Semina: Ciências Biológicas e da Saúde, Londrina, ano 2, v. 39, n. ., ed. ., p. 171-180, 2018. DOI 10.5433/1679-0367.2018v39n2p171. 

      Disponível em: 

 http://www.uel.br/revistas//uel/index.php/seminabio/article/viewFile/34061/24767.Acesso em: 19 ago. 2020