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Seleção Sexual Tipos de Seleção Natural A seleção natural é o mecanismo da evolução que molda e seleciona quais mudanças fenotípicas populacionais irão perdurar ou ser eliminadas, ao longo das gerações. Uma seleção positiva se dá com o aumento da frequência de indivíduos portadores de uma determinada característica vantajosa. Uma seleção negativa ocorre quando há a eliminação ou a redução de frequência de indivíduos portadores de características deletérias (como, por exemplo, disfunção genética). Os tipos de seleção positiva pode, ser: ● Direcional: quando uma extremidade de um caráter contínuo é selecionada (pela seleção positiva) e passa a ter mais frequência em uma população, ao longo das gerações. ● Estabilizadora : quando as extremidades de um caráter contínuo são eliminadas e os estados intermediários são mais vantajosos, eles são selecionados. ● Disruptiva: quando duas extremidades de um caráter contínuo são selecionadas, pois as duas possuem vantagens adaptativas se comparadas aos estados intermediários. Está associada com especiação simpátrica a devido à especialização de nicho. Além disso, a seleção pode ocorrer afetando caracteres discretos e genótipos. Nesse caso, ela pode ser negativa (purificadora), eliminando alelos deletérios ao longo das gerações de uma população, ou positiva quando alelos correspondentes a caracteres vantajosos são fixados ao longo das gerações, e alelos neutros ligados a ele também acabam sendo fixados pelo efeito carona (hitchhiking). Outro tipo de seleção é a balanceadora. Ela costuma estar associada ao aumento da diversidade alélica, embora nem sempre isso aconteça. Ocorre quando duas ou mais variantes alélicas são vantajosas, e portanto, têm sua frequência mantida ou expandida ao longo das gerações das populações. Entenda mais sobre isso: Seleção natural | Biologia | Khan Academy Todos esses tipos de seleção produzem variabilidade e diversificação, mas podemos dar uma atenção especial à seleção sexual quando o assunto é esse. https://www.youtube.com/watch?v=69m7_L_gfLE 💡 Todos esses tipos de seleção culminam na fixação ou na eliminação de adaptações, mas o que são elas? As adaptações são características mantidas nas populações ou nas espécies pela seleção natural porque são importantes para a reprodução e/ou para a sobrevivência dos seres vivos diante de determinadas condições ambientais. ● Exaptação: característica que inicialmente era uma adaptação para uma certa função e posteriormente sua função passou a ser outra. O adaptacionismo extremo, hoje não aceito, era um pensamento do século XX que defendia que a maioria das características fenotípicas eram resultado de adaptação. Alguns dos seus maiores equívocos são: “os fenótipos produzidos pelo processo adaptativo são perfeitos; todas as características evoluem de forma independente; a maioria das variantes genotípicas presentes nas populações são mantidas por seleção natural”. A seleção natural sempre atua a partir da variabilidade pré-existente gerada por mutações estocásticas (aleatórias). Dessa forma, não é possível que a partir de algum período os fenótipos sejam sempre perfeitos diante de condições ambientais específicas; além disso, é sempre possível que surjam características com maior valor adaptativo que as anteriores. Características que hoje são consideradas adaptações podem, no passado, ter sido variantes neutras ou até mesmo deletérias que foram mantidas por deriva genética. Atualmente, sabe-se que a maioria das variantes alélicas geradas por mutação é neutra, principalmente em genomas nos quais a maioria do DNA tem regiões não codificadoras. Segundo a aula 5 do Fascículo (UFMG), “algumas características fenotípicas são codificadas por genes que, quando selecionados, afetam também as frequências das características codificadas por genes vizinhos no genoma, chamado de efeito carona (hitchhiking), portanto as características não são tão independentes." O mesmo acontece com características morfológicas. Sexo, reprodução e consequências da reprodução sexuada ● Sexo: é a combinação de genes de dois indivíduos em um novo indivíduo. ● Reprodução: é a produção de novos indivíduos a partir daqueles de uma geração anterior. Com base nesses conceitos, podemos definir agora os seguintes fenômenos: Reprodução sem sexo A reprodução na ausência de sexo é característica de organismos que produzem novos indivíduos por fissão, como ocorre em amebas ou em hidras, que produzem propágulos que originam novas colônias. Sexo sem reprodução Característico entre organismos unicelulares, como nas bactérias, que podem transferir material genético através de mecanismos especiais, tais como a conjugação e a transformação. ● Conjugação bacteriana → dois organismos unem seus citoplasmas por meio da estrutura tubular “pilus”, por onde ocorre a transferência de DNA do doador para o receptor, sem gerar descendentes. ● Transformação → organismos incorporam DNA existente no meio em que vivem. Reprodução sexuada É a reprodução que se dá através da troca genética e é a chave da seleção sexual. Podemos citar como consequências da reprodução sexuada: ● A reprodução sexuada evita o que ocorre frequentemente em populações que se reproduzem assexuadamente: o fenômeno da Catraca de Muller, no qual há um acúmulo irreversível de mutações deletérias, ou seja, desfavoráveis à sobrevivência dos organismos. Na reprodução sexuada, isso é evitado por meio da recombinação de genes. ● O sexo proporciona recombinação de mutações benéficas que ocorrem em diferentes linhagens, aumentando a velocidade de adaptação às condições ambientais e diminuindo a competição entre diferentes mutações. 💡 A origem do sexo Há bilhões de anos, dois seres unicelulares fizeram troca de material genético, e isso levou a uma vantagem reprodutiva, sendo portanto um padrão que passou a ser mais repetido na natureza devido à seleção dessa vantagem. Uma mudança aleatória levou ao surgimento de células bastante móveis e velozes, que se tornaram gametas masculinos, e de outras que seriam mais imóveis, que se tornaram gametas femininos. Os machos produzem milhões de espermatozoides, mas fêmeas produzem relativamente poucos óvulos. Enquanto a estratégia dos espermatozóides é tentar fertilizar o máximo de óvulos possível, mas para óvulos - mais complexos e com maior demanda de energia -, a melhor estratégia é selecionar quais espermatozoides devem ou não passar pela sua membrana. Essa diferença contribui para a explicação da diferença no comportamento sexual entre fêmeas e machos. Meiose A meiose é um processo de divisão celular que ocorre na maioria dos organismos eucarióticos para a formação de gametas. Veja como acontece: Meiose: Onde começa o sexo | Biologia | Khan Academy A partir de uma determinada etapa, mitose e meiose são diferentes, mas ambas se iniciam com a replicação dos cromossomos na fase inicial. Na meiose, diferentemente da mitose, os cromossomos se emparelham após a replicação. A semelhança entre os dois processos, no entanto, indica que a meiose deve ter sido uma derivação de um processo mitótico. Coevolução de parasitas e hospedeiros Num modelo, o parasita infecta a população com genótipo predominante quantitativamente, a eliminando. Sobra, então, a população antes minoritária, resistente a esse parasita. Com a queda da população-alvo, os parasitas também morrem, mas um grupo que se adaptou às condições novas, ou seja, à nova população predominante sobrevive e infecta a nova linhagem, de maneira que parasita e hospedeiro coevoluam. https://www.youtube.com/watch?v=zV1cPECjdv4 O papel da reprodução sexuada, nesse caso, se encontra na produção da variabilidade que leva às adaptações necessárias para a sobrevivência das espécies, tanto do parasita, quanto do hospedeiro. 💡 A hipótese da Rainha Vermelha Na obra escrita por LewisCarroll (Alice no País das Maravilhas), Alice questiona a Rainha Vermelha o motivo de todos correrem e não saírem do lugar, então ela a responde: “Pois aqui, como vê, você tem de correr o mais rápido que puder para continuar no mesmo lugar”. Essa situação serve de alegoria para o que ocorre na evolução: as espécies estão sempre evoluindo e se adaptando às adversidades oferecidas pelo ambiente; aquelas que não se adaptam são eliminadas pela seleção natural. A Seleção Sexual Charles Darwin questionava como os pavões evoluíram para forma contemporânea na qual os machos têm penas pesadas e ornamentadas que prejudicam a sobrevivência desses animais, já que demandam muita energia para crescer e são pesadas, o que reduz a velocidade deles, além de os tornar mais chamativos para predadores. A carapaça ornamentada de alguns besouros, a extravagância de asas de borboleta e cantos de pássaro são outras características observáveis semelhantes às penas dos pavões, no sentido de que sob a perspectiva unicamente de sobrevivência elas não são vantajosas. Esses fenômenos ocorrem devido à seleção sexual, que pode ser definida, segundo Freeman e Herron, como “sucesso reprodutivo diferencial resultante de variações no sucesso no acasalamento”. Em palavras mais simples, esse tipo de seleção prioriza a reprodução da espécie, mesmo que as adaptações selecionadas em questão não sejam necessariamente propícias à sobrevivência dos indivíduos. Sabemos que se um ser vivo não consegue se reproduzir, ele não repassa seus genes, e, portanto, não contribui para a evolução de sua espécie. Os ornamentos, como os citados anteriormente, são encontrados principalmente em machos. Isso se deve ao fato de que os machos geralmente têm o papel de procurar várias parceiras para reprodução, enquanto as fêmeas escolhem com quais machos irão gerar descendentes. Assim, enquanto o macho prioriza quantidade, a fêmea prioriza qualidade. Os ornamentos são uma forma dos machos conquistarem as fêmeas, ostentando “qualidade”. No entanto, nem sempre a dinâmica é essa, embora seja a mais conhecida. Algumas espécies possuem fêmeas que priorizam quantidade, indo atrás de machos que possam cuidar de sua prole. Nesses casos, são as fêmeas que apresentam características ornamentais, como por exemplo tamanho médio maior que os machos, ou ainda maior agressividade para competir com outras fêmeas pela conquista de machos. Esse é o caso, por exemplo, dos jaçanãs, que passaram a mudar sua estratégia reprodutiva com o aumento de ataques de jacarés aos filhotes. Essa e outras espécies com esse tipo de estratégia reprodutiva demonstram que os papéis de gênero não são fixos e universais. Diante disso, podemos dizer que a seleção sexual ocorre de duas maneiras: por meio da seleção intrassexual, em que há competição entre indivíduos do mesmo sexo para acasalar com o sexo oposto, e da seleção intersexual: membros de um sexo (em geral, fêmeas) preferem uns indivíduos do sexo oposto a outros. Para que as espécies evoluam, já há grandes dois desafios: os seres vivos têm que viver tempo o suficiente para chegar à idade reprodutiva e eles têm o esforço da reprodução em si. A reprodução sexuada, por sua vez, oferece um desafio bônus: a procura e a conquista de um parceiro. Esse terceiro desafio é um dos principais fatores sobre os quais a seleção sexual gira em torno. Dimorfismo sexual e os papéis dos sexos A reprodução sexuada impõe diferentes pressões seletivas nas fêmeas e nos machos. É um padrão observável que os membros do sexo sujeito à forte seleção sexual serão competitivos e os membros do sexo sujeito à fraca seleção sexual serão exigentes. Não necessariamente os seres que estão sujeitos à forte seleção sexual são machos, embora isso seja o mais comum. A pressão sobre os seres sujeitos à forte seleção inclui, principalmente, competição por recursos ou pelos indivíduos do sexo oposto, ou, ainda, competição apenas para impressionar o outro sexo. Essas competições podem ser por combate direto, por infanticídio (machos adultos podem matar filhotes de outros machos para que as fêmeas possam voltar a reproduzir e a copular; no caso de fêmeas sujeitas à forte seleção sexual, elas também costumam cometer infanticídio) ou por competição de espermatozoides (uma fêmea pode copular com mais de um macho e os espermatozoides dos parceiros dela podem competir entre si). Nesse vídeo, podemos conferir um exemplo de um gorila macho tentando impressionar uma fêmea: Silverback Showing off to the Female | Mountain Gorilla | BBC Earth A pressão sobre os seres sujeitos à fraca seleção costuma incluir maior energia e tempo de investimento na prole, seja apenas pelo fato de que o gasto energético dos gametas femininos ser maior, seja porque é comum que as fêmeas (ou os machos sujeitos à esse tipo de pressão) ativamente cuidam da prole por um determinado período de tempo. Sobre isso, Freeman e Herron afirmam: “Pelo fato de que as mães proporcionam um cuidado parental tão intensivo, os mamíferos apresentam um exemplo um tanto extremo de disparidade no investimento parental. Na maioria das espécies animais, nenhum dos genitores cuida dos filhotes. Os pares de genitores acasalados mal produzem e fecundam os óvulos e os abandonam. Entretanto, também nessas espécies, as fêmeas geralmente fazem um maior investimento em cada descendente do que os machos. Os óvulos são tipicamente grandes e ricos em vitelo, com grande suprimento armazenado de energia e nutrientes. Pense nos óvulos de uma tartaruga marinha, dos quais alguns são tão grandes como os ovos de galinha. Por outro lado, a maioria dos espermatozóides consiste em pouco mais do que o DNA com um propulsor. Mesmo quando uma única ejaculação libera centenas de milhões de espermatozóides, o sêmen raramente representa mais do que uma fração do investimento contido em uma ninhada de ovos.” https://www.youtube.com/watch?v=wDECqJsiGqw 💡 Algumas espécies são poligâmicas, outras são monogâmicas. A vantagem da monogamia parece estar associada ao cuidado parental dividido pelo macho e pela fêmea, em vez de estar somente a cargo das fêmeas. Um exemplo de animais com comportamento monogâmico são os pássaros canoros. Contudo, muitas vezes é observado que pode ocorrer de fêmeas cruzarem com machos parceiros de outras fêmeas, e estabelecerem união com machos “de qualidade inferior” numa tentativa de que seus filhotes nasçam com bons genes, mas que também tenham cuidado parental. Tendo em vista essas disparidades de pressões, é possível compreender o motivo da ocorrência de dimorfismo sexual, em menor ou maior escala, nas espécies. Pela diferença de pressão sobre cada sexo, fêmeas e machos poderão parecer bastante (ou pelo menos um pouco) diferentes. Um exemplo de dimorfismo sexual bastante aparente é o que acontece com leões: a fêmea não possui juba; os machos possuem. Chimpanzés e bonobos Embora ambas as espécies vivam em selvas semelhantes na África equatorial, o comportamento sexual dos dois grupos é bastante diferente. O documentário “O Porquê do Sexo” explora essa divergência curiosa. Os chimpanzés são altamente agressivos, patriarcais, e muitas vezes cometem infanticídio. É comum que fêmeas sejam agredidas por machos, e que tentem copular com vários machos a fim de evitar o infanticídio de sua prole, de maneira que todos os machos ajam como os pais da prole. As cópulas dos chimpanzés são numerosas porém de curta duração. Os bonobos, por outro lado, são pacíficos. As fêmeas parecem ser solidárias entre si, e não há um patriarcalismo tão evidente quanto o dos chimpanzés. Podem ser observados comportamentos entre fêmeas e machos, machos e machos ou fêmeas e fêmeas. As cópulas parecem ser executadas de diversas maneiras e por tempo maior, demonstrando que há uma relação maior de prazer do que a dos chimpanzés, puramente com fins reprodutivos.Essas diferenças podem ter sido impelidas pela localização de alimento disponível em seus habitats. Nas florestas ocupadas pelos chimpanzés, os gorilas comem o alimento no chão e os chimpanzés buscam alimentos nas árvores. As fêmeas buscam alimento sozinhas, carregando seus filhotes, e não conseguem ser tão rápidas quanto os machos, que conseguem se alimentar primeiro e, portanto, acabam com os recursos primeiro. Assim, as fêmeas se distanciam entre si e também dos machos, para serem capazes de obter alimento. Por outro lado, no habitat dos bonobos os alimentos estão disponíveis no chão e há maior facilidade para obtê-lo, havendo mais integração entre os indivíduos, incluindo entre fêmeas entre si. Isso parece ser causa da maior solidariedade entre fêmeas e da maior capacidade de apaziguamento entre os dois gêneros nos grupos de bonobos. A ciência por trás da atração O documentário “O Porquê do Sexo” explora os múltiplos fatores de atração sexual que ocorrem na espécie humana, como cheiro, aparência (mais viril, mais feminina, etc), inteligência, demonstração de carisma e de humor, e até mesmo expressões artísticas. Há a hipótese, por exemplo, de que a arte seja uma maneira inconsciente dos indivíduos se mostrarem a possíveis futuros parceiros, e que isso tem origem evolutiva. Os humanos, assim como outros animais, possuem comportamentos naturais que os encaixa na corrida para se saírem bem através da seleção sexual, ainda que nem sempre o fim dos esforços seja de fato a reprodução. Nesse vídeo é discutido sobre atração e padrões de beleza, levando em conta fatores biológicos, mas também psicológicos e sociais que influenciam a perspectiva humana sobre esses aspectos: A "ditadura da beleza" (#Pirula 92.1) https://www.youtube.com/watch?v=2igmSurytzA Bibliografia Principais fontes de informação: Fascículo – evolução / Fabrício R Santos e Cayo Dias. – Belo Horizonte : CAED-UFMG, 2013. Aulas 4 e 5. PBS Evolução 4/6 O Porquê do Sexo. Disponível em: . Acesso em: 7 dez. 2022. CAP11_Freeman&Herron-2009_4Ed_Analise Evolutiva Links adicionais citados no fichamento e fontes das imagens: KHAN ACADEMY BRASIL. Seleção natural | Biologia | Khan Academy. Disponível em: . Acesso em: 7 dez. 2022. KHAN ACADEMY BRASIL. Meiose: Onde começa o sexo | Biologia | Khan Academy. Disponível em: . Acesso em: 7 dez. 2022. Pavão voa? Veja estas e outras curiosidades sobre a ave! | Guia Animal. Guia Animal. Disponível em: . Acesso em: 7 dez. 2022. BBC EARTH. Silverback Showing off to the Female | Mountain Gorilla | BBC Earth. Disponível em: . Acesso em: 7 dez. 2022. Leão - características, fotos, ameaças - Animais. InfoEscola. Disponível em: . Acesso em: 7 dez. 2022. CANAL DO PIRULLA. A “ditadura da beleza” (#Pirula 92.1). Disponível em: . Acesso em: 7 dez. 2022. https://virtual.ufmg.br/20222/mod/resource/view.php?id=154033 https://virtual.ufmg.br/20222/mod/resource/view.php?id=154033