Sexo pode ser o enigma mais difícil da biologia. As desvantagens de confiar no sexo para se reproduzir são inegáveis: são necessários dois indivíduos, cada um dos quais repassando apenas parte de seu genoma. Como esses indivíduos geralmente têm que ficar bastante íntimos, eles se tornam vulneráveis a danos físicos ou infecções por parte de seus parceiros. A reprodução assexuada, ou auto-clonagem, não apresenta nenhuma dessas desvantagens. Os clones podem ser criados em qualquer lugar e a qualquer momento, e recebem o complemento completo dos genes de um indivíduo.
Apesar de todos os seus benefícios, a reprodução assexuada é uma exceção, e não a norma, entre os organismos que possuem células compartimentadas (eucariotos). Nas plantas, por exemplo – que são conhecidas por sua flexibilidade genética -, acredita-se que menos de 1% das espécies se reproduzem assexuadamente. Entre os animais, apenas uma em cada mil espécies conhecidas é exclusivamente assexuada. Durante séculos, os biólogos ponderaram sobre esse aparente paradoxo.
Em 1932, o geneticista Hermann Muller, cujo trabalho sobre mutações induzidas por radiação acabaria por receber um Prêmio Nobel, acreditava que ele tinha a resposta. “A genética finalmente resolveu o antigo problema da razão da 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 aproveitar ao máximo as possibilidades de mutações genéticas”.
Em outras palavras, o objetivo do sexo é simples: aumenta a diversidade genética no grupo de filhos. Essa diversidade poderia, então, elevar a aptidão das gerações futuras, tornando-as mais fortes, mais rápidas, mais resistentes a parasitas ou de outra forma mais adaptáveis. Muller não foi o primeiro biólogo a sugerir isso, mas sua influência foi tão grande que seu nome sempre esteve ligado à idéia, que ainda prevalece hoje.
Mas talvez não deva ser. Afinal, a justificativa da diversidade não explica como ou por que organismos unicelulares desenvolveram um componente essencial do sexo: meiose, o processo de reduzir pela metade o genoma que permite a produção de óvulos e espermatozóides.
“O foco da seleção sexual e das hipóteses sexuais tendem a se concentrar realmente nas gerações futuras”, disse Caitlin McDonough, que estuda a evolução dos sistemas reprodutivos na Universidade de Syracuse. O trabalho de McDonough sobre a evolução dos comportamentos sexuais encontrou evidências de que as teorias centradas exclusivamente em idéias sobre o que é bom para a prole ou a espécie como um todo são incompletas. “A pesquisa muitas vezes negligencia o potencial de benefícios diretos para o indivíduo” ao fazer sexo, disseram eles.
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 se esforçado para encontrar uma explicação verdadeiramente unificadora para o sexo é que não existe. Em vez disso, há uma quantidade enorme de benefícios potenciais do sexo, e os organismos podem se envolver nele, para os que mais os ajudarem.
Todo mundo faz
De certa forma, o sexo é universal – quase todo organismo eucariótico faz sexo. Mas também é uma experiência única para cada espécie. A aparência de sexo é diferente se você está falando de uma planta, um protozoário unicelular, uma mosca da fruta ou um ser humano.
Mesmo a ideia de que sexo é para reprodução não se sustenta em toda a faixa de eucariotos. Para as algas estudadas por Aurora Nedelcu, bióloga da Universidade de New Brunswick, no Canadá, o sexo não é criar mais filhos. “Eles se reproduzem melhor assexuadamente”, disse ela. As espécies Volvox com as quais trabalha são facultativamente sexuais, o que significa que elas escolhem se clonar ou fazer sexo. Quando eles optam pelo sexo, é para melhorar suas chances de sobrevivência.
Na 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, eles podem sofrer mitose, o 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 às de seus pais.
O protozoário Paramecium, em forma de chinelo, se reproduz sexualmente sob condições estressantes, mas não parece derivar muita diversidade genética. É uma das muitas espécies de organismos que levam os biólogos a repensar algumas teorias sobre por que e como o sexo evoluiu.
Às vezes, porém, quando o ambiente fica muito quente ou carece de 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 se tornam diplóides como nós.
As algas só seguem a rota sexual quando a vida piora. Nedelcu e seus colegas descobriram que, se você aliviar o estresse fisiológico – fornecendo a eles um aumento de antioxidantes – eles não fazem sexo. Os pesquisadores concluíram que o principal objetivo do sexo nessas algas não é produzir descendentes, mas tornar as algas mais duras e mais capazes de lidar com esses estresses.
O benefício imediato do sexo para as algas é que elas formam esporos diplóides resistentes que podem sobreviver a um ambiente ruim. Quando as melhores condições retornam, as células das algas retornam ao seu estado haplóide através da meiose. Mas, como Nedelcu e seus colegas apontam, o processo de meiose também oferece oportunidades únicas de aprimoramento genômico que vão 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 já é ruim o suficiente, esses mecanismos lutam para repará-lo com precisão. Nesses casos, ter uma segunda cópia dessa cadeia 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 do DNA, porque apenas um cromossomo está presente. A exceção, no entanto, ocorre 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 no DNA ser reparado”, disse Nedelcu.
Durante a meiose, os cromossomos de cada progenitor haploide se alinham e podem trocar seções entre si, um fenômeno conhecido como recombinação. Essa etapa aumenta bastante a diversidade genética, mas também dá aos cromossomos a capacidade de copiar e colar seções do outro genoma haplóide para reparar qualquer dano que possa ter acontecido por conta própria.
Os cientistas sabem sobre o benefício de reparo do DNA da meiose há décadas, e alguns trabalhos anteriores também sugeriram que isso poderia explicar por que mutações prejudiciais são menos comuns do que se poderia esperar. Mas a pesquisa de Nedelcu chama 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 a reprodução”. Em vez disso, “o sexo parece ter evoluído como um meio de responder adaptativamente ao estresse”.
De plantas, protistas e pessoas
A idéia de que o sexo evoluiu para ajudar os organismos a enfrentar tempos difíceis não é totalmente nova. Harris e Carol Bernstein, ambos professores de biologia celular e anatomia da Universidade do Arizona, propuseram-no de volta no início dos anos 80. Mas tem sido um pouco esquecido pela biologia evolutiva convencional, de acordo com o biólogo evolucionário Francesco Catania, da Universidade de Münster. “Não entendo por que [a hipótese deles] pode não ter recebido muito mais crédito e importância do que tem”, disse ele.
Catania tropeçou na idéia enquanto trabalhava com os protozoários chamados paramecia. Esses organismos unicelulares são cobertos por pequenas projeções móveis, semelhantes a cabelos, que lhes permitem nadar em água doce. Eles também se reproduzem sexualmente quando estressados. Como Catania percebeu, quando os paramecia fazem sexo, costumam fazer isso sozinhos.
“Existem evidências anedóticas que sugerem que a auto-fertilização [entre os paramecis] é bastante difundida”, disse ele. Essa é provavelmente a razão pela qual, em geral, as espécies de paramecium têm muito pouca diversidade genética, fato que não se alinhava à teoria predominante de que o benefício do sexo é uma descendência diversa. Então Catania decidiu olhar um pouco mais de perto.
Quando o fez, ele descobriu que, como as algas de Nedelcu, os paramecia parecem se beneficiar direta e individualmente ao passar pelo processo de sexo. Aqueles que se aut fertilizaram sobreviveram a condições estressantes melhor do que aqueles que não sobreviveram. Parâmetros que recentemente se tornaram capazes de fazer sexo eram igualmente resistentes. Essas descobertas levaram Catania e seus colegas a acreditar não apenas que o estresse induz o sexo, mas que a ativação dos processos necessários para o sexo pode ajudar os paramecia a lidar com o estresse. O sexo, como processo, não é apenas genético – é celular, e envolve ativar ou desativar todo um conjunto de genes que têm outras funções celulares.
Embora sejam necessárias mais experiências para examinar completamente essa idéia, Catania acredita que as máquinas celulares para sexo e resposta ao estresse estão intrinsecamente ligadas. Além do benefício de sobrevivência da aut fertilização e da maturidade sexual, ele e seus colegas descobriram que o estresse térmico também ativa vários dos genes que direcionam os parâmetros para a maturidade reprodutiva. O mero ato de se preparar para a fusão de genomas – mesmo que esse evento não ocorra – inicia simultaneamente o paramecium para responder bem a eventos estressantes.
Paramécias e algas não são animais, é claro, portanto, sua experiência com o sexo não é garantida para nos ensinar sobre os benefícios do sexo para outras linhagens da vida. Nedelcu toma cuidado para não extrapolar demais: mesmo que a meiose tenha evoluído para reparar os danos no DNA, ela observou que “a origem do sexo pode ser diferente do papel adaptativo do sexo nas espécies atuais”.
Ainda assim, é possível que os benefícios do sexo não diretamente relacionado à reprodução, como o reparo do DNA, ocorram também em fungos, plantas ou animais. 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.
Tais benefícios indiretos podem se estender muito além da meiose. “Sexo também se refere à cópula e comportamentos sexuais”, disse McDonough. Pesquisadores que estudam tudo, de grilos a camundongos, estão começando a ver que fazer sexo pode ter todos os tipos de vantagens inesperadas.
Inesperado, isto é, porque geralmente se supõe que não apenas o sexo é ineficiente em comparação com a reprodução assexual, mas que impõe uma carga de energia aos indivíduos envolvidos. Produzir óvulos ou esperma, encontrar um parceiro, o ato de acasalar – tudo isso exige energia e recursos. Consequentemente, existe uma troca entre reprodução e outras coisas que um organismo pode fazer para sobreviver por mais tempo, como crescer ou fortalecer seu sistema imunológico.
Mas grande parte da nossa compreensão dos custos e benefícios do sexo em animais vem de organismos-modelo como as moscas da fruta Drosophila, e os resultados em animais de laboratório podem enganar, disse Teri Markow, professora emérito de biologia celular e de desenvolvimento da Universidade. da Califórnia, San Diego. “A imagem que você pode ter na natureza pode ser muito diferente da que você pode ver no laboratório, porque as condições são muito diferentes”, disse ela.
Grande parte da literatura da mosca da fruta sugere, por exemplo, que há um custo para o acasalamento. Mas quando Markow e seus colegas observaram as moscas da fruta na natureza, encontraram o contrário – o que chamavam de “custo da virgindade”. As fêmeas que se acasalaram viviam mais do que aquelas que não tinham. Embora ela não tenha feito os experimentos detalhados para confirmá-lo, Markow suspeita que seja porque as mulheres se beneficiam de mais de uma maneira de receber a ejaculação de um homem.
Amy Worthington, pesquisadora de biologia que estuda fisiologia reprodutiva e ecologia comportamental na Universidade de Creighton, viu algo semelhante nos grilos de campo. Pode-se esperar que um críquete feminino se torne mais vulnerável à infecção após o acasalamento, quando ela presumivelmente está direcionando a maior parte de sua energia para a produção de ovos, mas, em vez disso, ela se torna mais resistente. “Vimos nas espécies que há uma tendência de fêmeas acasaladas terem uma sobrevivência mais forte e respostas imunológicas mais fortes em relação às virgens”, embora a força dessa tendência varie, disse ela.
Worthington suspeita que compostos hormonais chamados prostaglandinas desempenhem um grande papel nisso. Eles são importantes no desenvolvimento dos óvulos, 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 ejaculação pode impulsionar o sistema imunológico de um indivíduo, disse Worthington, seja esse indivíduo “um inseto, mamífero ou lagarto”.
Os neurocientistas descobriram que há muito mais na história observando animais machos. Em 2018, Leah Pyter, professora de psiquiatria e neurociência do Centro Médico Wexner da Universidade Estadual de Ohio, e seus colegas mostraram que ratos machos recebem um impulso imunológico em seus cérebros depois de fazer sexo. Isso pode significar que o sexo ajuda a protegê-los contra infecções. O sexo também pode alterar o desempenho de seus cérebros. Outros cientistas descobriram que os ratos têm melhor desempenho em certos testes cognitivos após o acasalamento e que o acasalamento regular pode retardar o declínio da função cerebral associada à idade.
“Acho que há definitivamente consequências secundárias [à atividade sexual] que são menos exploradas”, disse Pyter, mas “é um assunto complicado”. Não só a pesquisa sobre os benefícios do sexo costuma ser tecnicamente difícil, explicou ela, mas suas conclusões podem ser prontamente mal interpretadas, o que pode ter consequências culturais ou sociais. Até Nedelcu observou que os repórteres perguntaram se o trabalho dela com algas significa que o estresse induz o sexo nas pessoas – ao que ela respondeu: “Não, a menos que você seja uma alga haplóide”.
Evidentemente, essas conseqüências têm dois lados: crenças culturais e pontos de vista sobre o sexo influenciam a maneira como estudamos e interpretamos os resultados de pesquisas em outros organismos. Nossos preconceitos em relação à atividade sexual – como tipos que são ou não são “normais” ou adequados – “afetaram essencialmente o que consideramos importante estudar em animais”, afirmou Worthington.
McDonough concorda que nossos preconceitos sobre como deve ser o sexo e as razões pelas quais um indivíduo não deve ou não tê-lo influenciaram 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 observaram que o discurso científico em torno dos comportamentos do mesmo sexo envolve muitas suposições fracas ou infundadas – por exemplo, que o envolvimento em atos sexuais é inerentemente caro, portanto as interações sexuais do mesmo sexo devem fornecer benefícios impressionantes, como grande aumento na produção reprodutiva ao longo da vida, para que o comportamento surja e permaneça na 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 evoluiriam, McDonough e seus colegas “jogaram a pergunta de cabeça para baixo” e perguntaram por que os comportamentos não mudariam. Quando fizeram isso, perceberam que é possível e talvez até provável que comportamentos do mesmo sexo tenham ocorrido o tempo todo; eles 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 ter se beneficiado com a cobertura de suas apostas e tentado se reproduzir com qualquer membro de sua espécie, como a equipe explicou em seu artigo no Nature Ecology & Evolution no ano passado.
Pode até ser que, se os custos de adequação do ato sexual forem baixos o suficiente e os benefícios forem altos o suficiente, nem sempre vale a pena procurar um parceiro adequado de outro sexo. Em última análise, os indivíduos podem viver mais e transmitir mais de seus genes fazendo sexo cedo e freqüentemente com qualquer membro de sua espécie que encontrar, ou mesmo praticando masturbação com frequência. Tais hipóteses provavelmente não foram exploradas porque nossos pontos de vista sobre sexo em outras espécies são moldados por nossos pontos de vista sobre sexo.
Mas, à medida que mais pesquisas são realizadas sobre como o sexo afeta diferentes organismos, os cientistas estão descartando esse viés e descobrindo que o sexo pode ter inúmeros efeitos positivos, qualquer um dos quais pode moldar sutilmente como uma espécie o faz. “Absolutamente qualquer coisa que tenha um mínimo de benefício em termos do número de filhos que podem ser produzidos ou da qualidade dos filhos que poderiam ser produzidos será selecionada pela seleção natural”, afirmou Worthington.
Faz sentido que a evolução do sexo seja guiada pelo menos um pouco por essas vantagens. “Ter filhos diversos não é incompatível com o benefício direto de passar por esse processo [sexual]”, disse McDonough. A difusão do sexo faria muito sentido se o ato aumentasse a reprodução direta e indiretamente, como por exemplo, aumentando a longevidade – um ganha-ganha, você poderia dizer, em termos de evolução.
Publicado em 26/04/2020 17h39
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