Por que o sexo evoluiu? As teorias geralmente enfocam a diversidade das gerações futuras, mas alguns pesquisadores encontram explicações convincentes nos benefícios imediatos para os indivíduos.
Sexo pode ser o enigma mais difícil da biologia. As desvantagens de depender do sexo para se reproduzir são inegáveis: são necessários dois indivíduos, cada um dos quais passa adiante apenas parte de seu genoma. Como esses indivíduos geralmente precisam ficar bastante íntimos, eles se tornam vulneráveis a danos físicos ou infecções de seus parceiros. A reprodução assexuada, ou autoclonagem, não tem nenhuma dessas desvantagens. Os clones podem ser feitos em qualquer lugar e a qualquer hora, e eles recebem o complemento total dos genes de um indivíduo.
No entanto, apesar de todos os seus benefícios, a reprodução assexuada é a exceção, não a norma, entre os organismos que possuem células compartimentadas (eucariotos). Em plantas, por exemplo – que são conhecidas por sua flexibilidade genética – acredita-se que menos de 1% das espécies se reproduzem assexuadamente com freqüência. Entre os animais, apenas uma em cada mil espécies conhecidas é exclusivamente assexuada. Durante séculos, os biólogos refletiram sobre esse aparente paradoxo.
Em 1932, o geneticista Hermann Muller, cujo trabalho em mutações induzidas por radiação acabaria ganhando o Prêmio Nobel, acreditava ter a resposta. “A genética finalmente resolveu o antigo problema da razão para a existência (ou seja, a função) da sexualidade e do sexo”, ele se gabou em The American Naturalist. Ele continuou explicando: “A sexualidade, por meio da recombinação, é um meio de fazer o máximo uso das possibilidades de mutações genéticas.”
Em outras palavras, o propósito do sexo é simples: aumenta a diversidade genética no conjunto de descendentes. Essa diversidade poderia, então, aumentar a aptidão das gerações futuras, tornando-as mais fortes, mais rápidas, mais resistentes a parasitas ou mais adaptáveis. Muller não foi o primeiro biólogo a sugerir isso, mas sua influência foi tão grande que seu nome esteve para sempre ligado à ideia, que ainda prevalece hoje.
Mas talvez não devesse ser. Afinal, a justificativa da diversidade não explica como ou por que os organismos unicelulares desenvolveram um componente essencial do sexo: a meiose, o processo de reduzir o genoma pela metade que permite a produção de óvulos e espermatozoides.
“O foco da seleção sexual e das hipóteses sexuais tende a realmente se concentrar nas gerações futuras”, disse Caitlin McDonough, que estuda a evolução dos sistemas reprodutivos na Syracuse University. O trabalho de McDonough sobre a evolução dos comportamentos sexuais encontrou evidências de que as teorias centradas exclusivamente em ideias sobre o que é bom para a prole ou para a espécie como um todo estão incompletas. “A pesquisa frequentemente negligencia o potencial de benefícios diretos para o indivíduo” ao fazer sexo, eles disseram.
McDonough e outros pesquisadores estão agora reexaminando como o sexo e seus processos celulares e fisiológicos associados afetam os indivíduos. Seus resultados sugerem que a razão pela qual os biólogos têm lutado para encontrar uma explicação verdadeiramente unificadora para o sexo é que ela não existe. Em vez disso, há uma verdadeira miscelânea de benefícios potenciais do sexo, e os organismos podem se envolver nisso para aqueles que mais os ajudem.
Todo mundo faz isso
De certa forma, o sexo é universal – quase todos os organismos eucarióticos fazem sexo. Mas também é uma experiência única para cada espécie. A aparência do sexo é diferente se você estiver falando sobre uma planta, um protozoário unicelular, uma mosca da fruta ou um ser humano.
Mesmo a ideia de que o sexo é para reprodução não se aplica a toda a faixa de eucariotos. Para as algas estudadas por Aurora Nedelcu, bióloga da Universidade de New Brunswick, no Canadá, sexo não significa gerar mais descendentes. “Eles se reproduzem melhor assexuadamente”, disse ela. As espécies de Volvox com as quais ela trabalha são facultativamente sexuais, o que significa que elas escolhem se clonam a si mesmas ou fazem sexo. Quando eles optam pelo sexo, é para aumentar suas chances de sobrevivência.
Durante a maior parte de suas vidas, essas algas vivem com o que seria considerado meio genoma pelos padrões humanos: elas têm apenas uma cópia de cada cromossomo e, portanto, são haplóides. Nesse estado, podem sofrer mitose, processo de clonagem que todas as células realizam. Primeiro, eles fazem uma cópia de cada um de seus cromossomos, depois essas cópias se alinham na linha central da célula e são separadas em duas novas células-filhas idênticas à mãe.
Às vezes, porém, quando o ambiente fica muito quente ou falta o nitrogênio necessário, as algas se reproduzem de maneira diferente. As algas haplóides se fundem para formar células com duas cópias de cada cromossomo. Com efeito, as algas “fazem sexo” e tornam-se diplóides como nós.
As algas seguem a rota sexual apenas quando a vida fica difícil, entretanto. Nedelcu e seus colegas descobriram que se você aliviar seu estresse fisiológico – fornecendo-lhes um aumento de antioxidantes – eles não fazem sexo. Os pesquisadores concluíram que o objetivo primário do sexo nessas algas não é produzir descendentes, mas torná-las mais resistentes e capazes de lidar com o estresse.
O benefício imediato do sexo para as algas é que elas formam esporos diplóides resistentes que podem sobreviver a um ambiente ruim. Quando melhores condições retornam, as células de algas voltam ao estado haplóide por meio da meiose. Mas, como Nedelcu e seus colegas apontam, o processo de meiose também oferece oportunidades únicas para o melhoramento genômico que vai além da diversidade.
Como todos os organismos multicelulares, essas algas têm maneiras de curar pequenas quebras ou erros em seu DNA. Mas se o dano for ruim o suficiente, esses mecanismos se esforçam para repará-lo com precisão. Nesses casos, ter uma segunda cópia dessa fita de DNA para usar como modelo para os reparos pode ser um salva-vidas. “Isso é basicamente o que a maioria dos organismos tem por ser diplóide”, explicou Nedelcu.
Em uma célula haplóide, geralmente não há maneira fácil de copiar e colar para curar uma região ferida de DNA porque apenas um cromossomo está presente. A exceção, entretanto, é durante a meiose, quando os pares de cromossomos recém-formados se alinham com as versões do outro pai antes de serem puxados para células separadas. “Achamos que é uma oportunidade para o dano ao DNA ser reparado”, disse Nedelcu.
Durante a meiose, os cromossomos de cada pai haplóide se alinham e podem trocar seções entre si, um fenômeno conhecido como recombinação. Esta etapa aumenta muito a diversidade genética, mas também dá aos cromossomos a capacidade de essencialmente copiar e colar seções do outro genoma haplóide para reparar qualquer dano que possa ter ocorrido com eles.
Os cientistas sabem sobre o benefício do reparo do DNA da meiose há décadas, e alguns trabalhos anteriores também sugeriram que isso pode explicar por que mutações prejudiciais são menos comuns do que se poderia esperar. Mas a pesquisa de Nedelcu chama a atenção para o motivo pelo qual pode ter sido significativo na evolução inicial do sexo. O fato de essas algas pertencerem a algumas das linhagens mais antigas de eucariotos, disse Nedelcu, pode sugerir que “o papel ancestral do sexo não era para a reprodução”. Em vez disso, “o sexo parece ter evoluído como um meio de responder de forma adaptativa ao estresse”.
De Plantas, Protistas e Pessoas
A ideia de que o sexo evoluiu para ajudar os organismos a enfrentar tempos difíceis não é inteiramente nova. Harris e Carol Bernstein, ambos professores de biologia celular e anatomia da Universidade do Arizona, propuseram-no no início dos anos 1980. Mas foi um pouco esquecido pela biologia evolutiva dominante, de acordo com o biólogo evolucionista Francesco Catania, da Universidade de Münster. “Não entendo por que [sua hipótese] pode não ter recebido muito mais crédito e importância do que tem”, disse ele.
Catania tropeçou na ideia enquanto trabalhava com o protozoário chamado paramecia. Esses organismos unicelulares são cobertos por projeções minúsculas, móveis e semelhantes a cabelos, que lhes permitem nadar em água doce. Eles também se reproduzem sexualmente quando estressados. Como Catânia começou a perceber, quando os paramécios fazem sexo, geralmente o fazem sozinhas.
“Há algumas evidências anedóticas que sugerem que a autofecundação [entre os paramécios] é bastante difundida”, disse ele. Essa é provavelmente parte da razão pela qual, em geral, as espécies de paramécios têm muito pouca diversidade genética, um fato que não se alinhava com a teoria predominante de que o benefício do sexo é uma prole diversa. Então Catania decidiu olhar um pouco mais de perto.
Quando o fez, ele descobriu que, como as algas de Nedelcu, os paramécios parecem se beneficiar direta e individualmente ao passar pelo processo de sexo. Aqueles que se autofecundaram sobreviveram a condições estressantes melhor do que aqueles que não o fizeram. Paramecia que recentemente se tornou capaz de fazer sexo eram igualmente resistentes. Essas descobertas levaram Catania e seus colegas a acreditarem não apenas que o estresse induz o sexo, mas que a ativação dos processos necessários para o sexo pode ajudar os paramécios a lidar com o estresse. Sexo, como um processo, não é apenas genético – é celular e envolve ligar ou desligar todo um conjunto de genes que têm outras funções celulares.
Embora mais experimentos sejam necessários para examinar completamente essa ideia, Catania acredita que os mecanismos celulares para sexo e para resposta ao estresse estão intrinsecamente ligados. Além do benefício de sobrevivência da autofertilização e maturidade sexual, ele e seus colegas descobriram que o estresse térmico também ativa vários genes que conduzem os paramécios à maturidade reprodutiva. O mero ato de se preparar para a fusão dos genomas – mesmo que esse evento não aconteça de fato – simultaneamente prepara o paramécio para responder bem a eventos estressantes.
Paramecia e algas não são animais, é claro, então sua experiência de sexo não é garantia de nos ensinar sobre os benefícios do sexo para outras linhagens de vida. Nedelcu tem o cuidado de não extrapolar muito: mesmo que a meiose tenha evoluído primeiro para reparar danos no DNA, observou ela, “a origem do sexo pode ser diferente do papel adaptativo do sexo nas espécies atuais”.
Ainda assim, é possível que benefícios do sexo não diretamente ligados à reprodução, como reparo de DNA, ocorram em fungos, plantas ou animais também. E mesmo que o sexo seja o único meio de reprodução de um animal ou planta, esses benefícios indiretos do sexo podem influenciar por que, como, quando e com que frequência isso acontece.
Esses benefícios indiretos podem se estender muito além da meiose. “Sexo também se refere à cópula e aos comportamentos sexuais”, disse McDonough. Os pesquisadores que estudam de tudo, desde grilos a ratos, estão começando a ver que fazer sexo pode ter todos os tipos de vantagens inesperadas.
Inesperado, isto é, porque geralmente se assume não só que o sexo é ineficiente em comparação com a reprodução assexuada, mas que impõe uma carga de energia aos indivíduos envolvidos. Produzir óvulos ou espermatozóides, encontrar um parceiro, o ato de acasalar – tudo isso consome energia e recursos. Consequentemente, há uma troca entre a reprodução e outras coisas que um organismo pode fazer para sobreviver por mais tempo, como crescer ou fortalecer seu sistema imunológico.
Mas muito da nossa compreensão dos custos e benefícios do sexo em animais vem de organismos-modelo como as moscas-das-frutas Drosophila, e os resultados em animais de laboratório podem ser enganosos, disse Teri Markow, professora emérita de biologia celular e do desenvolvimento na Universidade da Califórnia, San Diego. “A imagem que você pode obter na natureza pode ser muito diferente do que você vê no laboratório porque as condições são muito diferentes”, disse ela.
Grande parte da literatura sobre mosca-das-frutas sugere, por exemplo, que há um custo para o acasalamento. Mas quando Markow e seus colegas observaram as moscas-das-frutas na natureza, encontraram o oposto – o que chamaram de “custo da virgindade”. As fêmeas que acasalaram viveram mais do que as que não o fizeram. Embora ela não tenha feito os experimentos detalhados para confirmar isso, Markow suspeita que é porque as fêmeas se beneficiam de mais maneiras do que receber a ejaculação de um homem.
Amy Worthington, pesquisadora de biologia que estuda fisiologia reprodutiva e ecologia comportamental na Creighton University, viu algo semelhante em grilos de campo. Pode-se esperar que uma fêmea de grilo se torne mais vulnerável à infecção após o acasalamento, quando ela provavelmente está direcionando a maior parte de sua energia para fazer ovos, mas em vez disso ela se torna mais resistente. “Vemos em todas as espécies que há uma tendência de fêmeas acasaladas terem maior sobrevivência e respostas imunológicas mais fortes em relação às virgens”, embora a força dessa tendência varie, disse ela.
Worthington suspeita que compostos semelhantes a hormônios chamados prostaglandinas desempenham um grande papel nisso. Eles são importantes no desenvolvimento de ovos, mas também ajudam a regular o sistema imunológico. “Sabemos que a prostaglandina está nos fluidos seminais”, disse ela. Pode ser que as fêmeas possam usar a prostaglandina que recebem dos machos para aumentar seu sucesso reprodutivo e suas chances de sobrevivência.
Amigos com benefícios
A prostaglandina não é exclusiva dos grilos, nem mesmo dos insetos. É encontrado em todos os tipos de animais. Portanto, receber a ejaculação pode estimular o sistema imunológico de um indivíduo, disse Worthington, seja esse indivíduo “um inseto, um mamífero ou um lagarto”.
Os neurocientistas descobriram que há muito mais nesta história ao observar os animais machos. Em 2018, Leah Pyter, professora de psiquiatria e neurociência do Wexner Medical Center na Ohio State University, e seus colegas mostraram que ratos machos obtêm um reforço imunológico em seus cérebros após fazerem sexo. Isso pode significar que o sexo ajuda a protegê-los de infecções. O sexo também pode alterar o funcionamento do cérebro. Outros cientistas descobriram que os ratos têm um desempenho melhor em certos testes cognitivos após o acasalamento, e que o acasalamento regular pode retardar o declínio da função cerebral associado à idade.
“Acho que definitivamente há consequências secundárias [para a atividade sexual] que são menos exploradas”, disse Pyter, mas “é um assunto complicado”. Não apenas a pesquisa sobre os benefícios do sexo costuma ser tecnicamente difícil de fazer, ela explicou, mas suas conclusões podem ser prontamente mal interpretadas, o que pode ter consequências culturais ou sociais. Até mesmo Nedelcu observou que os repórteres perguntaram se seu trabalho com algas significa que o estresse induz sexo nas pessoas – ao que ela respondeu: “Não, a menos que você seja uma alga haplóide”.
É claro que essas consequências ocorrem em ambos os sentidos: as crenças e visões culturais sobre o sexo influenciam o modo como estudamos e interpretamos os resultados da pesquisa em outros organismos. Nossos preconceitos em relação à atividade sexual – como quais tipos são ou não “normais” ou adequados – “afetaram essencialmente o que consideramos importante estudar em animais”, disse Worthington.
McDonough concorda que nossos preconceitos de como o sexo deve ser e as razões pelas quais um indivíduo deve ou não deve ter influenciado nossa compreensão do comportamento animal. Eles apontam para a pesquisa sobre comportamentos do mesmo sexo em animais como um excelente exemplo disso. McDonough e seus colegas notaram que o discurso científico em torno dos comportamentos do mesmo sexo envolve uma série de suposições fracas ou infundadas – por exemplo, que se envolver em atos sexuais é inerentemente caro, então as interações sexuais entre pessoas do mesmo sexo devem fornecer alguns benefícios esmagadores, como um grande aumento na produção reprodutiva ao longo da vida, para que o comportamento surja e permaneça por meio da seleção natural. Mas “em muitas situações, não é caro e pode ter algum tipo de benefício que não entendemos”, disse McDonough.
Em vez de perguntar por que os comportamentos do mesmo sexo iriam evoluir, McDonough e seus colegas “viraram a questão de cabeça para baixo” e perguntaram por que os comportamentos não evoluíram. Quando fizeram isso, perceberam que é possível e talvez até provável que comportamentos do mesmo sexo tenham ocorrido o tempo todo; eles simplesmente não são caros o suficiente para serem selecionados. Afinal, a separação de sexos verdadeiramente distintos – indivíduos distintos que produzem gametas de tamanhos diferentes – provavelmente ocorreu após a evolução da meiose e a fusão dos gametas. Os organismos podem, então, ter se beneficiado de limitar suas apostas e tentar se reproduzir com qualquer membro de sua espécie, como a equipe explicou em seu artigo Nature Ecology & Evolution no ano passado.
Pode até ser que, se os custos de aptidão do ato sexual são baixos o suficiente e os benefícios são altos o suficiente, nem sempre vale a pena procurar um parceiro adequado de outro sexo. Os indivíduos podem, em última análise, viver mais e transmitir mais de seus genes fazendo sexo cedo e frequentemente com qualquer membro de sua espécie que encontram, ou mesmo praticando a masturbação com frequência. É provável que tais hipóteses tenham ficado inexploradas porque nossas visões sobre o sexo em outras espécies são moldadas por nossas visões sobre o sexo na nossa.
Mas, à medida que mais pesquisas são conduzidas sobre como o sexo afeta diferentes organismos, os cientistas estão abandonando esse preconceito e descobrindo que o sexo pode ter uma miríade de efeitos positivos, qualquer um dos quais pode sutilmente moldar como uma espécie o faz. “Absolutamente qualquer coisa que tenha um mínimo de benefício em termos do número de descendentes que podem ser produzidos ou da qualidade dos descendentes que podem ser produzidos será selecionado pela seleção natural”, disse Worthington.
Faz sentido que a evolução do sexo seja guiada pelo menos um pouco por essas vantagens. “Ter filhos diversos não é incompatível com a existência de um benefício direto em passar por esse processo [sexual]”, disse McDonough. A difusão do sexo faria muito sentido se o ato aumentasse a reprodução direta e indiretamente, por exemplo, aumentando a longevidade – uma situação em que todos ganham, você poderia dizer, em termos de evolução.
Publicado em 01/01/2021 13h00
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