Muitos organismos dedicam toda a sua vida adulta a encontrar um parceiro e produzir descendentes. Os ritmos do sexo governam as ações e escolhas de tantos animais que parece ser uma regra da biologia: o sexo é importante.

Mas a diversidade da vida produz algumas exceções. Uma pequena porcentagem de animais se reproduz sem o sexo (assexuadamente), embora muitos deles também recorram ao sexo de vez em quando. Esses outliers assexuados têm diferentes técnicas de reprodução: alguns pequenos invertebrados criam prole por brotamento, desenvolvendo pequenas versões de si mesmos que eventualmente se desprendem; outros, como alguns corais, podem se dividir em dois. Algumas espécies de peixes precisam de machos por perto apenas porque precisam de esperma para iniciar seu processo reprodutivo, embora raramente incorporem qualquer material genético desses machos.

E há os lagartos partenogenéticos: espécies inteiramente femininas que produzem ovos sem a necessidade de machos. Esses lagartos incomuns  —  existem dezenas dessas espécies  —  evitam muitas das armadilhas do sexo.

As espécies sexuais podem se purificar de mutações prejudiciais por meio da recombinação genética. As espécies assexuadas não têm oportunidade de recombinação e, portanto, acumulam novas mutações prejudiciais a cada geração. No longo prazo, esse acúmulo, conhecido como catraca de Muller, pode levar a espécie assexuada à extinção.

Mas a reprodução assexuada tem seus próprios problemas, como a bióloga evolutiva Sonal Singhal, da Universidade do Estado da Califórnia, Dominguez Hills, e seus colegas descrevem em um artigo sobre partenogênese na 2020 Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics. Ao estudar esses lagartos, os pesquisadores buscam entender como eles inventaram a capacidade de se reproduzir assexuadamente, e com isso esperam descobrir verdades ocultas sobre a biologia e o próprio sexo. Singhal conversou com a Knowable Magazine sobre o que essas exceções à regra podem nos ensinar. Esta conversa foi editada em termos de duração e clareza.

Por que estudar lagartos que não fazem sexo?

A maioria dos animais se reproduz sexualmente. Se quisermos entender como funciona a reprodução sexual e por que ela é importante, é difícil estudar analisando os animais em geral, porque todo mundo está fazendo isso. Portanto, temos que olhar para os outliers, os organismos que optaram por sair desse padrão e acabaram fazendo algo diferente. E, em particular, a partenogênese é, de certa forma, a forma mais extrema de assexualidade em animais.

Assim, os lagartos partenogenéticos são quase um grupo de controle para sexo.

Isso! Acho que as pessoas discutiriam isso, mas vou dizer que sim.

Os biólogos se intrigam com a existência da reprodução sexuada há gerações. Por quê? Existe algo de errado com o sexo?

O sexo é ineficiente, simplesmente. Do ponto de vista prático, você tem que encontrar um companheiro; é preciso recursos para encontrar um parceiro. Encontrar um companheiro pode ser caro, porque muitas vezes, quando você está acasalando, você está se expondo a predadores. E também pode ser caro porque fazer tantas coisas só para atrair um parceiro também é algo caro. Você tem que investir toda essa energia para fazer a cauda de um pavão, ou qualquer outra característica que você possa usar para atrair uma companheira. E então, é claro, há o risco de pegar uma doença durante o acasalamento.

Além disso, também é ineficiente porque a taxa de crescimento populacional é mais lenta. Digamos que comecemos com uma fêmea e suponhamos que ela tenha dois filhos. Em uma população assexuada, os dois serão fêmeas. Cada uma dessas crias terá duas crias fêmeas. Você vai de um, para dois, para quatro. Então você tem esse crescimento populacional exponencial em populações assexuadas. Enquanto isso, nas populações sexuais a fêmea produz um macho e uma fêmea. Em sua segunda geração, o macho e a fêmea se acasalarão e, novamente, apenas a fêmea se reproduzirá. Nessas condições, a população sexual permanece do mesmo tamanho.

Claro, isso é mais um experimento mental, mas mostra por que a reprodução sexual pode ser tão deprimente.

Todo o resto sendo igual, as espécies assexuadas deveriam se reproduzir muito mais rápido do que as sexuais. Isso porque, em uma espécie assexuada, todo indivíduo é fêmea e pode ter filhotes, enquanto cerca de metade da prole da maioria das espécies sexuais são machos.

Considerando o quão comum o sexo é, também deve haver alguns benefícios significativos para ele, evolutivamente falando.

A principal razão pela qual pensamos que o sexo é bom é que ele cria variação. Se as condições ambientais mudam, o sexo permite que os organismos respondam rapidamente a essa mudança porque eles têm a variação genética para fazer isso. Então é por isso, em um nível muito fundamental, que pensamos que sexo é bom.

Outra razão está em um nível muito mais microscópico. Vamos imaginar um caso em que você tem uma boa mutação. E está bem próximo a uma mutação ruim em um cromossomo. Se não houver sexo, essas duas mutações sempre viajarão juntas, porque estão no mesmo cromossomo. A mãe vai transmitir a mutação boa e a mutação ruim para o filho e assim por diante.

Mas, por causa do sexo, você pode realmente separar essas duas mutações. E é por meio desse processo chamado recombinação, onde as mutações podem, por meio do sexo, se separar, e podemos então obter um novo indivíduo que só tem a mutação boa. A seleção natural eliminará os indivíduos com a mutação ruim, e então a mutação boa pode começar a aumentar. Antes, eles estavam presos um ao outro. Quando você os separa, eles podem fazer suas próprias coisas.

Você pode explicar um pouco melhor esse processo de como o sexo cria variação?

O sexo cria variação de duas maneiras. Variação independente é o processo pelo qual você mistura e combina a variação genética na criação da próxima geração. A maioria dos organismos tem dois conjuntos de cromossomos, e um indivíduo herda um conjunto de cromossomos de um pai e um conjunto de cromossomos de outro pai. Portanto, para cada cromossomo, a prole irá essencialmente herdar um ou outro cromossomo de cada um de seus pais. Assim, os cromossomos são divididos em gametas  —  óvulos ou células espermáticas  —  de maneira diferente.

A segunda maneira pela qual a variação é introduzida acontece por meio do crossing-over, que para mim ainda é uma das coisas mais malucas que acontecem em todo o mundo biológico. Na meiose, o processo pelo qual os organismos produzem gametas, os cromossomos do pai um combinam com os cromossomos do pai dois. E, literalmente, o DNA se quebra ao meio no mesmo lugar em cada cromossomo, e então eles trocam pedaços do cromossomo.

Então você cria novos cromossomos que nunca existiram antes. Pessoas que realmente calcularam isso disseram que um único indivíduo pode criar mais gametas geneticamente diferentes do que estrelas no céu. Isso é o quão poderosa é a recombinação.

Então, no final das contas, os benefícios do sexo superam os custos?

Se você pensar sobre isso, os argumentos para a reprodução assexuada são muito fortes. Mas é muito raro. E quando a partenogênese evolui, ela desaparece. Isso condena a espécie à extinção. Todas as espécies assexuadas de lagartos são bastante jovens, evolutivamente  — elas evoluíram nos últimos milhões de anos. É muito raro encontrar uma linhagem antiga de lagartos assexuados, onde uma espécie se reproduz assexuadamente há muito tempo.

Os organismos estão constantemente recebendo novas mutações. E é muito raro que as mutações sejam benéficas. A maioria não afeta sua capacidade de deixar descendentes, nem a diminui. Essa capacidade é basicamente o quão bom você é na vida  — sobrevivendo, fazendo bebês. Então, se você é um organismo assexuado, está constantemente recebendo novas mutações a cada geração, e você vai apenas acumular essas mutações ligeiramente negativas  —  até o ponto em que seu genoma é uma zona de desastre.

Existe uma metáfora realmente convincente para este fenômeno chamado catraca de Muller. Uma catraca é basicamente um processo que não pode ser revertido. Nesse caso, isso se refere à escalada de mutações ruins que afetam negativamente sua aptidão ao longo do tempo. E não há como reverter ou eliminar essas mutações da sua constituição genética, porque você não faz sexo, e sexo é considerado uma forma realmente eficaz de se livrar de mutações ruins, por meio de recombinação.

É difícil quantificar custos-benefícios, mas claramente os benefícios do sexo superam seus custos.

Quais perguntas você espera responder ao estudar esses lagartos?

Na reprodução sexual, você tem que fazer seu espermatozoide e seus óvulos, e então combiná-los, e isso leva à formação de um organismo, um zigoto que se tornará um embrião e assim por diante. Todas essas são etapas fundamentais no início da vida de um organismo. Uma vez que você muda da forma de reprodução que a maioria das espécies na Terra faz, para esta forma que muito poucas fazem, quais são as consequências evolutivas e fisiológicas disso? Esses lagartos não passam pela meiose da maneira normal, então eles estão quebrando uma das principais coisas que os organismos fazem para persistir. Isso é uma novidade evolutiva, e isso é geralmente interessante, tanto de uma perspectiva celular quanto de uma perspectiva evolutiva.

E com os lagartos, é legal, porque evoluiu várias vezes. Acho que estudá-los nos dirá mais sobre o processo fisiológico da meiose. Ao entender o que acontece quando o quebramos, podemos entender como funciona.

Além disso, como os genomas desses lagartos assexuados são intimamente relacionados aos de seus ancestrais que faziam sexo, podemos comparar os genomas e observar as regiões que podem estar mostrando sinais de mudanças recentes. Então, podemos entender quais tipos de genes estão sendo afetados na transição para a assexualidade. Isso, para mim, é uma questão muito legal.

Eu também estaria muito interessada em manter uma colônia desses lagartos em laboratório, para que possamos sequenciar seus genomas através das gerações e ver como as mutações se acumulam. Temos algumas hipóteses de como as coisas deveriam ser em genomas assexuados. A primeira é essa ideia da catraca de Muller que mencionei anteriormente, onde esperamos mais e mais dessas mutações ruins a cada geração. Além disso, devemos ver menos evidências de evolução adaptativa. A mudança ecológica geralmente não permite que você apenas se sente e espere que as boas mutações se alinhem. Essa é outra ideia que você poderia testar observando em genomas assexuados: há evidências de que eles não podem se adaptar rapidamente às mudanças nas condições ecológicas?

A partenogênese não é exclusiva dos lagartos  — há muitos insetos e outros invertebrados que também são partenogenéticos. Por que, então, estudar lagartos?

Os genomas das pulgas d’água ou dos bichos-pau são muito diferentes dos genomas dos vertebrados. Então, estamos estudando genomas que se parecem mais com os que mais nos interessam. Mas, honestamente, a resposta número um é que eles são legais. No fundo, somos biólogos de lagartos.


Tradução do texto The weird biology of asexual lizards, escrito por Geoffrey Giller e disponível em Knowable Magazine.

Mário Pereira Gomes
Mário Pereira Gomes

Graduado em História (UFPE), transhumanista e divulgador científico.

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