As aves, as abelhas, os chimpanzés, os humanos – todos o fazemos, mas poucas pessoas se apercebem que a reprodução sexual evoluiu primeiro em criaturas muito diferentes de nós próprios.
Então o que eram e como tudo começou? Qual é a verdadeira história das aves e das abelhas?
O início da reprodução sexual sempre foi um quebra-cabeças para os cientistas. Hoje em dia na Terra 99% das criaturas multicelulares – os grandes organismos que podemos ver – reproduzem-se sexualmente. Todos têm os seus mecanismos únicos, mas porque é que este processo evoluiu é na verdade um assunto de grande mistério.
Mesmo para Darwin, o pai da evolução, o sexo era confuso
>Para Darwin, o pai da evolução, o sexo era confuso. Ele escreveu em 1862: “Nós nem sequer conhecemos a causa final da sexualidade; por que novos seres devem ser produzidos pela união dos dois elementos sexuais. Todo o assunto ainda está escondido na escuridão”
Muitas espécies estão totalmente preocupadas com o sexo e se esforçarão ao máximo para ganhar um companheiro. O pássaro caçador macho constrói ninhos elaborados para impressionar as fêmeas; a cauda da minhoca brilha brilhante para atrair o macho; mesmo o perfume produzido por uma flor é simplesmente um truque inteligente para atrair insetos que irão pegar pólen e depois fazer uma linha para as plantas vizinhas, fertilizando-as no processo.
Aven com toda essa diversidade do açafrão-da-índia, todos os organismos sexualmente reprodutores seguem o mesmo caminho básico para fazer novas crias – dois membros da mesma espécie combinam seu DNA para produzir um novo genoma.
Antes do sexo evoluir toda a reprodução era feita assexuadamente, o que basicamente significa por divisão celular
Antes do sexo evoluir toda a reprodução era feita assexuadamente, o que basicamente significa por divisão celular – um organismo se divide literalmente ao meio para formar dois.
É um mecanismo simples de copiar e dividir, e é algo que todas as bactérias, a maioria das plantas e mesmo alguns animais fazem pelo menos parte do tempo.
O mecanismo de reprodução assexuada é muito mais eficiente e menos confuso do que a reprodução sexual. Uma espécie assexuada não precisa perder tempo e energia procurando e impressionando um parceiro, eles apenas crescem e se dividem em dois. Contraste isso com o problemático, e às vezes perigoso, processo de atrair um parceiro para a reprodução sexual.
Uma espécie assexuada não tem que perder tempo e energia procurando e impressionando um parceiro
E depois há os outros custos óbvios do sexo. A união de pedaços de dois genomas separados requer um tipo diferente de processo – um ovo deve ser fertilizado. Isso também significa que cada progenitor só passa metade dos seus genes para a prole. Os pais assexuais, em contraste, produzem descendentes que são basicamente cópias de carbono de si mesmos, o que soa como uma abordagem melhor para um mundo em que nos é dito que nossos genes egoisticamente querem garantir sua sobrevivência.
Então, tendo tudo isso em mente, por que tantas espécies deveriam tomar o longo e sinuoso caminho da reprodução sexual, quando um caminho direto está disponível? O sexo deve oferecer alguma vantagem evolutiva que supere as desvantagens óbvias.
Em 1886, o biólogo evolucionista alemão August Weismann propôs uma dessas vantagens. Ele disse que a reprodução sexual reordena os genes para criar “diferenças individuais” sobre as quais age a seleção natural. Basicamente, o sexo é uma oportunidade para dois organismos da mesma espécie reunirem seus recursos.
Em alguns estudos as espécies de reprodução assexuada têm sido persuadidas a se tornarem sexuais
Alguns de seus descendentes carregarão uma mistura benéfica de bons genes de ambos os pais, o que significa que eles responderão melhor às tensões ambientais que deixariam as espécies assexuadas em grave perigo. De fato, o sexo pode até acelerar o ritmo da evolução – uma vantagem óbvia se as condições ambientais também estiverem mudando rapidamente.
A prova mais evidente destes benefícios do sexo vem de estudos nos quais espécies assexuadamente reprodutivas têm sido coaxadas a se tornarem sexualmente reprodutivas. Os organismos unicelulares primitivos geralmente se dão bem com a reprodução assexuada, mas se o estresse ambiental for alto, eles podem se transformar em espécies sexuais.
O estresse ambiental pode ser qualquer coisa, desde uma pequena mudança no clima até um ataque de meteoros.
A origem da reprodução sexual tem sido um mistério há muito tempo, em parte porque observamos o mundo como ele é agora, onde muitos organismos assexuais prosperam e alguns organismos que podem se reproduzir de ambas as maneiras ainda parecem favorecer a reprodução assexuada. Alguns desses organismos incluem: leveduras, caracóis, estrelas-do-mar e pulgões.
Mas na verdade o método de reprodução que eles escolhem depende das circunstâncias ambientais ao seu redor – a maioria se reproduz sexualmente apenas durante os momentos de estresse e se reproduz assexuadamente o resto do tempo.
Mas o mundo primitivo era um lugar muito mais inóspito, com o ambiente muitas vezes mudando muito rapidamente. Nestas circunstâncias, altas taxas de mutação poderiam ter, sob as condições certas, forçado um organismo assexuado a se tornar sexual.
O registro fóssil mantido dentro das rochas pode nos dizer mais sobre a origem da reprodução sexual, mas os fósseis são esparsos e difíceis de encontrar, então é difícil dizer exatamente o que aconteceu. Chris Adami da Michigan State University olha para o processo teoricamente.
Sexo significa escolher um bom parceiro e, portanto, escolher um futuro melhor para a sua prole
Adami explica que você pode olhar a evolução em termos de informação – as coisas que você precisa saber para ser capaz de sobreviver. A evolução é sobre “preservação e aquisição de informação – quanto mais você sabe, melhor você é”, diz ele.
Então é um processo de “aprendizagem” – um organismo “aprende” nova informação, especialmente num ambiente em mudança, e o organismo passa essas lições (no seu DNA) para a próxima geração para ajudá-los a sobreviver.
Sexo permite que isso aconteça mais eficientemente, oferecendo uma maneira mais fácil para as espécies “lembrarem-se” de informação útil – é codificada nos seus genes. Isto porque o processo envolve a escolha de um parceiro sexual que, por si só, atingiu a maturidade sexual fazendo boas escolhas. Sexo significa escolher um bom parceiro e, portanto, escolher um futuro melhor para a sua prole.
“Aquisição e manutenção de informação são necessárias para que a evolução funcione – lembrando o velho e imaginando o futuro”
Este elemento de escolha ajuda a explicar outro enigma: por que precisamos de machos? Se apenas metade da sua descendência – filhas – irá realmente produzir descendência, porque é que a evolução se preocupou com os filhos? Porque não ter toda a descendência capaz de produzir crias?
A solução para o mistério masculino de Darwin foi sugerir que a selecção natural não era a única pressão evolutiva no trabalho sexual. Havia algo mais acontecendo também – algo que Darwin chamou de seleção sexual. Isto é basicamente uma preferência de um sexo por certas características em indivíduos do outro sexo.
Porque é que a evolução se preocupava com os filhos? Por que não ter todos os descendentes capazes de produzir filhotes?
Um estudo publicado em 2015 descobriu que é vital para os machos competirem pela reprodução e para as fêmeas escolherem entre os machos concorrentes. A seleção sexual através da existência de dois sexos mantém a saúde da população e a proteção contra a extinção.
Ajuda a manter uma variação genética positiva em uma população. Quando se ultrapassa rivais e se atrai parceiros na luta pela reprodução, um indivíduo tem de ser bom na maioria das coisas, por isso a selecção sexual fornece um filtro importante e eficaz para manter e melhorar a saúde genética da população.
Os resultados ajudam a explicar porque é que o sexo persiste como um mecanismo dominante para produzir descendentes. Em última análise dita quem consegue reproduzir os seus genes na geração seguinte.
O sexo como o conhecemos pode ser rastreado pelo menos até um peixe primitivo
O sexo é uma força evolutiva muito difundida e muito poderosa, mas quando é que a evolução do sexo realmente aconteceu e que tipos de criaturas foram as primeiras a começar a fazê-lo?
As pessoas mais pensantes aceitam a teoria da evolução, que os humanos evoluíram de um ancestral comum que compartilhamos com os símios, que por sua vez, evoluíram de organismos ainda mais primitivos. Estes pensamentos datam de 1871 quando Darwin publicou A Descendência do Homem e a Seleção em Relação ao Sexo.
A evolução do sexo como o conhecemos pode, na verdade, ser traçada muito mais longe do que os nossos antepassados símio, no entanto. Ele remonta pelo menos até um peixe primitivo chamado Microbrachius dicki. A evidência fóssil para isto foi encontrada em rochas com 385 milhões de anos na Escócia.
“Microbrachius” significa “braços pequenos”, mas só recentemente é que os cientistas se aperceberam para que eram estes braços pequenos. Há pequenas ventosas nos braços, e uma análise cuidadosa dos fósseis mostrou que as versões femininas tinham pequenas placas que trancavam as versões masculinas, não muito diferente do Velcro: os braços estavam envolvidos na reprodução sexual.
Para entender a verdadeira origem da reprodução sexual, no entanto, temos que voltar no tempo 1,2 bilhões de anos
Não há qualquer tipo de reprodução sexual. Estes peixes foram os primeiros vertebrados que conhecemos que se reproduziram através da fertilização interna, como os humanos fazem. Eles também foram as primeiras espécies a mostrar o que os biólogos chamaram de dimorfismo sexual: machos e fêmeas parecem diferentes uns dos outros.
A maior parte dos peixes hoje em dia reproduzem-se libertando ovos e esperma fora do corpo. Os investigadores não têm a certeza porque é que M. dicki desenvolveu um sistema de fertilização interna, mas o facto de ter aberto o caminho para a reprodução sexual na sua forma mais familiar.
Para compreender a verdadeira origem da reprodução sexual, no entanto, temos de recuar ainda mais no tempo. Sabemos que todos os organismos de reprodução sexual derivados de um ancestral comum, por isso é uma questão de analisar as pistas contidas num registo fóssil escasso para saber onde e quando esse ancestral viveu.
São as rochas do Canadá Árctico que sustentam as pistas que os cientistas estão à procura. As rochas foram depositadas em ambientes marinhos de maré há 1,2 bilhões de anos e contêm fósseis que nos contam sobre a primeira reprodução sexual.
Um fóssil chamado Bangiomorpha pubescens é um organismo multicelular que se reproduziu sexualmente, a mais antiga ocorrência relatada no registro fóssil. B. pubescens não era um peixe, ou mesmo um animal. Era uma forma de algas vermelhas ou algas marinhas. Foi a alga marinha que teve o primeiro sexo.
A evidência de que estes fósseis se reproduziram sexualmente está na descoberta de que os esporos ou células reprodutivas que geraram vieram em duas formas – macho e fêmea. Hoje sabemos que as algas vermelhas não possuem espermatozóides que nadam ativamente. Elas dependem das correntes de água para transportar suas células reprodutivas, que é provavelmente como elas têm feito nos últimos 1,2 bilhões de anos.
Foram as algas marinhas que primeiro tiveram sexo
As algas vermelhas são um dos maiores e mais antigos grupos de algas, com cerca de 5.000 a 6.000 espécies de algas marinhas predominantemente multicelulares, incluindo muitas algas marinhas notáveis.
São um grupo muito diverso, e têm permanecido muito semelhantes na aparência durante 1,2 bilhões de anos. Esta longevidade significa que eles podem ser descritos como “fósseis vivos” – eles são um remanescente do passado para nos lembrar de onde viemos.
É o ambiente invulgarmente duro e mutável em que B. pubescens viveu que pode ter feito o sexo evoluir 1,2 bilhões de anos atrás.
Galen Halverson na Universidade McGill em Montreal, Canadá, explica: “Com respeito ao clima, parece que os fósseis de Bangiomorpha pubescens apareceram na mesma altura em que centenas de milhões de anos de relativa estase ambiental tinha chegado ao fim. Vemos grandes perturbações nos ciclos de carbono e oxigênio nesta época, sugerindo grandes mudanças ambientais”
Nesta época o sexo era crítico para o sucesso e evolução posterior dos organismos multicelulares. Estes fósseis, portanto, marcam avanços significativos na evolução da vida. Halverson acrescenta: “Quais são as conexões entre reprodução sexual, multicelularidade, oxigenação e o ciclo global do carbono permanecem nebulosas, mas é difícil não presumir que esses eventos estejam intimamente ligados””
Estudar essas rochas para entender o tipo de ambiente que permitiu a evolução do sexo e, consequentemente, para entender a origem da multicelularidade em nosso planeta, não só informa nosso passado e de onde viemos, mas também o potencial de vida para evoluir em outros planetas.
É difícil imaginar que as algas marinhas sejam o instigador da revolução sexual, mas foram esses significativos desenvolvimentos evolutivos, há 1,2 bilhões de anos, que abriram o caminho para a vida na Terra como a conhecemos.
Vivien Cumming está no Twitter e Instagram: @drvivcumming
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