A reprodução sexual foi uma inovação evolutiva inicial após o aparecimento de células eucarióticas. O fato de que a maioria dos eucariotos se reproduzem sexualmente é evidência de seu sucesso evolutivo. Em muitos animais, é o único modo de reprodução. E, no entanto, os cientistas reconhecem algumas desvantagens reais na reprodução sexual. Na superfície, descendentes que são geneticamente idênticos aos pais podem parecer mais vantajosos.
Se o organismo pai estiver ocupando com sucesso um habitat, os descendentes com os mesmos traços seriam igualmente bem-sucedidos. Há também o benefício óbvio para um organismo que pode produzir descendentes por brotamento assexual, fragmentação ou ovos assexuados. Esses métodos de reprodução não requerem outro organismo do sexo oposto. Não há necessidade de gastar energia para encontrar ou atrair um parceiro.
Essa energia pode ser gasta na produção de mais descendentes. De fato, alguns organismos que levam um estilo de vida solitário mantiveram a capacidade de se reproduzir assexuadamente. Além disso, as populações assexuadas têm apenas indivíduos do sexo feminino, de modo que todo indivíduo é capaz de se reproduzir.
Em contraste, os machos em populações sexuais (metade da população) não estão produzindo descendentes. Por causa disso, uma população assexuada pode crescer duas vezes mais rápido que uma população sexual em teoria. Isso significa que, na competição, a população assexuada teria a vantagem.
Todas essas vantagens para a reprodução assexuada, que também são desvantagens da reprodução sexual, deveriam significar que o número de espécies com reprodução assexuada deveria ser mais comum. alguns organismos que levam um estilo de vida solitário mantiveram a capacidade de se reproduzir assexuadamente.
Além disso, as populações assexuadas têm apenas indivíduos do sexo feminino, de modo que todo indivíduo é capaz de se reproduzir. Em contraste, os machos em populações sexuais (metade da população) não estão produzindo descendentes.
Por causa disso, uma população assexuada pode crescer duas vezes mais rápido que uma população sexual em teoria. Isso significa que, na competição, a população assexuada teria a vantagem. Todas essas vantagens para a reprodução assexuada, que também são desvantagens da reprodução sexual, deveriam significar que o número de espécies com reprodução assexuada deveria ser mais comum. alguns organismos que levam um estilo de vida solitário mantiveram a capacidade de se reproduzir assexuadamente.
Além disso, as populações assexuadas têm apenas indivíduos do sexo feminino, de modo que todo indivíduo é capaz de se reproduzir. Em contraste, os machos em populações sexuais (metade da população) não estão produzindo descendentes.
Por causa disso, uma população assexuada pode crescer duas vezes mais rápido que uma população sexual em teoria. Isso significa que, na competição, a população assexuada teria a vantagem. Todas essas vantagens para a reprodução assexuada, que também são desvantagens da reprodução sexual, deveriam significar que o número de espécies com reprodução assexuada deveria ser mais comum. os machos em populações sexuais (metade da população) não estão produzindo descendentes.
Por causa disso, uma população assexuada pode crescer duas vezes mais rápido que uma população sexual em teoria. Isso significa que, na competição, a população assexuada teria a vantagem. Todas essas vantagens para a reprodução assexuada, que também são desvantagens da reprodução sexual, deveriam significar que o número de espécies com reprodução assexuada deveria ser mais comum. os machos em populações sexuais (metade da população) não estão produzindo descendentes.
Por causa disso, uma população assexuada pode crescer duas vezes mais rápido que uma população sexual em teoria. Isso significa que, na competição, a população assexuada teria a vantagem. Todas essas vantagens para a reprodução assexuada, que também são desvantagens da reprodução sexual, deveriam significar que o número de espécies com reprodução assexuada deveria ser mais comum.
No entanto, organismos multicelulares que dependem exclusivamente da reprodução assexuada são extremamente raros. Por que a reprodução sexual é tão comum? Esta é uma das questões importantes em biologia e tem sido o foco de muitas pesquisas da segunda metade do século XX até agora.
Uma explicação provável é que a variação que a reprodução sexual cria entre os filhos é muito importante para a sobrevivência e a reprodução desses descendentes. A única fonte de variação nos organismos assexuados é a mutação.
Esta é a melhor fonte de variação nos organismos sexuais. Além disso, essas diferentes mutações são continuamente embaralhadas de uma geração para outra quando pais diferentes combinam seus genomas únicos, e os genes são misturados em diferentes combinações pelo processo de meiose.
Meiose é a divisão do conteúdo do núcleo que divide os cromossomos entre os gametas. A variação é introduzida durante a meiose, assim como quando os gametas se combinam na fertilização.
EVOLUÇÃO EM AÇÃO
A hipótese da Rainha Vermelha.
Não há dúvida de que a reprodução sexual fornece vantagens evolutivas a organismos que empregam esse mecanismo para produzir descendentes. A questão problemática é por que, mesmo diante de condições razoavelmente estáveis, a reprodução sexual persiste quando é mais difícil e produz menos descendentes para organismos individuais?
A variação é o resultado da reprodução sexual, mas por que as variações contínuas são necessárias? Digite a hipótese da Rainha Vermelha, proposta inicialmente por Leigh Van Valen em 1973. 1 O conceito foi nomeado em referência à raça da Rainha Vermelha no livro de Lewis Carroll, Through the Looking-Glass, no qual a Rainha Vermelha diz que é preciso correr a toda velocidade Apenas para ficar onde está.
Todas as espécies coevolvem com outros organismos. Por exemplo, os predadores coevolvem com suas presas e os parasitas coevolvem com seus hospedeiros. Um exemplo notável de coevolução entre predadores e suas presas é a coadaptação única de morcegos voadores noturnos e suas presas de mariposas.
Os morcegos encontram suas presas emitindo cliques agudos, mas as traças desenvolveram ouvidos simples para ouvir esses cliques para evitar os morcegos. As mariposas também adaptaram comportamentos, como voar longe do morcego quando o ouvem pela primeira vez, ou cair de repente no chão quando o morcego está sobre eles.
Os morcegos evoluíram com cliques “quietos” na tentativa de escapar da audição da mariposa. Algumas traças evoluíram a capacidade de responder aos cliques dos morcegos com seus próprios cliques como estratégia para confundir as habilidades de ecolocalização dos morcegos.
Cada pequena vantagem obtida pela variação favorável dá à espécie uma vantagem sobre concorrentes próximos, predadores, parasitas ou mesmo presas. O único método que permitirá que uma espécie coevolvente mantenha sua própria parcela dos recursos é também melhorar continuamente sua capacidade de sobreviver e produzir descendentes.
Como uma espécie ganha uma vantagem, outras espécies também devem desenvolver uma vantagem ou serão ultrapassadas. Nenhuma espécie avança muito adiante porque a variação genética entre a progênie da reprodução sexual fornece a todas as espécies um mecanismo para produzir indivíduos adaptados. Espécies cujos indivíduos não conseguem acompanhar se tornam extintas.
O slogan da Rainha Vermelha era: “É preciso todo o trabalho que você pode fazer para permanecer no mesmo lugar”. Essa é uma descrição adequada da co-evolução entre espécies concorrentes.
Ciclos de Vida de Organismos Sexualmente Reprodutores
Fertilização e meiose se alternam nos ciclos de vida sexual . O que acontece entre esses dois eventos depende do organismo. O processo de meiose reduz o número de cromossomos do gameta resultante pela metade. A fertilização, a junção de dois gametas haploides, restaura a condição diploide.
Existem três categorias principais de ciclos de vida em organismos multicelulares: dominante diploide , em que o estágio diplóide multicelular é o estágio de vida mais óbvio (e não há estágio haploide multicelular), como acontece com a maioria dos animais, incluindo seres humanos; haploide dominante , em que o estágio haploide multicelular é o estágio de vida mais óbvio (e não há estágio diploide multicelular), como com todos os fungos e algumas algas; e alternância de gerações, em que os dois estágios, haploide e diploide, são aparentes para um grau ou outro, dependendo do grupo, como com plantas e algumas algas.
Quase todos os animais empregam uma estratégia de ciclo de vida dominante diploide, na qual as únicas células haploides produzidas pelo organismo são os gametas. Os gametas são produzidos a partir de células germinativas diploides , uma linha celular especial que produz apenas gametas.
Uma vez que os gametas haploides são formados, eles perdem a capacidade de se dividir novamente. Não há estágio de vida haploide multicelular. A fertilização ocorre com a fusão de dois gametas, geralmente de indivíduos diferentes, restaurando o estado diploide ( Figura a ).
Se uma mutação ocorre para que um fungo não seja mais capaz de produzir um tipo de acasalamento negativo, ele ainda será capaz de se reproduzir?
A maioria dos fungos e algas emprega uma estratégia de ciclo de vida em que o “corpo” multicelular do organismo é haplóide. Durante a reprodução sexual, células haplóides especializadas de dois indivíduos se juntam para formar um zigoto diplóide. O zigoto imediatamente sofre meiose para formar quatro células haploides chamadas esporos ( Figura b ).
O terceiro tipo de ciclo de vida, empregado por algumas algas e por todas as plantas, é chamado de alternância de gerações. Estas espécies têm organismos multicelulares haploides e diploides como parte de seu ciclo de vida. As plantas multicelulares haploides são chamadas de gametófitos porque produzem gametas.
A meiose não está envolvida na produção de gametas, neste caso, já que o organismo que produz gametas já é haploide. A fertilização entre os gametas forma um zigoto diploide. O zigoto passará por muitos ciclos de mitose e dará origem a uma planta multicelular diploide chamada esporófito . As células especializadas do esporófito sofrerão meiose e produzirão esporos haploides. Os esporos se desenvolverão nos gametófitos ( Figura c ).
Resumo da seção
Quase todos os eucariontes sofrem reprodução sexual. A variação introduzida nas células reprodutivas pela meiose parece ser uma das vantagens da reprodução sexual que a tornou tão bem sucedida. Meiose e fertilização se alternam nos ciclos de vida sexual. O processo da meiose produz células reprodutivas geneticamente únicas, chamadas gametas, que têm metade do número de cromossomos que a célula-mãe. A fertilização, a fusão de gametas haploides de dois indivíduos, restaura a condição diploide. Assim, os organismos sexualmente reprodutores alternam entre os estágios haploide e diploide.
No entanto, as maneiras pelas quais as células reprodutivas são produzidas e o tempo entre a meiose e a fertilização variam muito. Existem três categorias principais de ciclos de vida: dominante diploide, demonstrado pela maioria dos animais; dominante haploide, demonstrado por todos os fungos e algumas algas; e alternância de gerações, demonstrada por plantas e algumas algas.
Glossário
- alternância de gerações
- um tipo de ciclo de vida em que os estágios diploide e haplóide se alternam
- diplóide dominante
- um tipo de ciclo de vida em que o estágio diplóide multicelular é prevalente
- dominante haplóide
- um tipo de ciclo de vida em que o estágio haploide multicelular é prevalente
- gametófito
- um estágio do ciclo de vida haplóide multicelular que produz gametas
- célula germinativa
- uma célula especializada que produz gametas, como óvulos ou espermatozóides
- ciclo da vida
- a seqüência de eventos no desenvolvimento de um organismo e a produção de células que produzem descendentes
- meiose
- um processo de divisão nuclear que resulta em quatro células haplóides
- esporófito
- um estágio de ciclo de vida diploide multicelular que produz esporos
