A Rainha e o Sexo

Luiz Max Fagundes de Carvalho,
Setor de Epidemiologia de Doenças Infecciosas, UFRJ.

O sexo faz parte de nossas vidas de diversas e profundas formas. Ao mesmo tempo em que gera a vida, √© alvo das mais acirradas pol√™micas nos √Ęmbitos moral e √©tico. Em diversas culturas √© tido como um ritual, um evento divino em que homem e mulher se tornam um s√≥ para trazer ao mundo um novo ser humano. √Č visto nos animais como um instinto inexor√°vel na busca do objetivo √ļltimo da exist√™ncia: a perpetua√ß√£o da esp√©cie.

A id√©ia de sexo est√° diretamente associada √† reprodu√ß√£o. Contudo, nem sempre sexo resulta em reprodu√ß√£o. Se considerarmos que √© preciso que o n√ļmero de indiv√≠duos aumente ao final do processo reprodutivo, nem sempre h√° reprodu√ß√£o quando h√° sexo. Bact√©rias e ciliados praticam uma modalidade de sexo n√£o reprodutivo, na medida em que apenas trocam material gen√©tico. No entendimento da biologia moderna, o sexo √© a atividade caracterizada pelo interc√Ęmbio de material gen√©tico entre indiv√≠duos. H√° seres que se reproduzem sem este interc√Ęmbio, isto √©, apenas dividindo-se (reprodu√ß√£o assexuada), outros misturam material gen√©tico durante a reprodu√ß√£o (reprodu√ß√£o sexuada).

Conjugação Bacteriana

Esquema do sexo em bactérias, também chamado conjugação (fonte: Wikimedia Commons)

Observando a natureza, por√©m, constatamos que o sexo √© de longe a forma de reprodu√ß√£o mais disseminada entre os seres vivos atuais. Isso √© espantoso, j√° que o sexo √© um processo oneroso para o indiv√≠duo que o pratica como forma de reprodu√ß√£o. Para entender porque, imaginemos que uma f√™mea pode gerar sozinha um filho ‚Äď que ter√° todos os seus genes ‚Äď, ou contribuir com metade de seus genes para a forma√ß√£o de um novo indiv√≠duo. Se concordarmos que o ‚Äúobjetivo‚ÄĚ da f√™mea √© passar o maior n√ļmero de genes para a pr√≥xima gera√ß√£o, a melhor op√ß√£o se torna √≥bvia. A f√™mea que escolher gerar um filho com apenas metade de seus genes pagar√° o custo dobrado pela op√ß√£o sexual¬Ļ.

A sua quase universalidade, a despeito da desvantagem intr√≠nseca, sugere que o sexo tem de concederalguma vantagem valiosa √†queles que o usam. Mas qual? V√°rias teorias foram desenvolvidas para explicar o aparente paradoxo do sexo. Uma delas argumenta em favor da sele√ß√£o de grupo. De acordo com essa teoria, grupos que realizassem reprodu√ß√£o sexuada teriam vantagem na competi√ß√£o com outros, na medida em que evoluiriam mais rapidamente ‚Äď e se extinguiriam menos -, j√° que teriam maior diversidade gen√©tica.

O argumento apesar de coerente n√£o √© convincente. Isso porque h√° diversos seres, como af√≠deos, plantas e rot√≠feros que podem se reproduzir tanto sexuada quanto assexuadamente. Desta forma, o sexo tem de ser vantajoso para o indiv√≠duo, do contr√°rio uma popula√ß√£o que realizasse apenas reprodu√ß√£o sexuada seria facilmente invadida por variantes que se reproduziriam assexuadamente, aumentando a freq√ľ√™ncia dos genes destes √ļltimos nas gera√ß√Ķes seguintes. Como se pode perceber, a sele√ß√£o de grupo no sexo n√£o constitui uma estrat√©gia segura a longo prazo, isto √©, n√£o √© uma estrat√©gia evolucionariamente est√°vel¬≤.

Outras duas teorias procuram mostrar as vantagens do sexo. S√£o elas: a teoria mutacional do sexo e a hip√≥tese da Rainha Vermelha (ou Rainha de Copas), cunhada por Leihg Van Valen em 1973, que foi a inspira√ß√£o para o t√≠tulo deste texto. A teoria mutacional ‚Äď proposta por Kondrashov em 1988 – diz que a vantagem do sexo para as f√™meas a curto prazo seria a de diminuir o n√ļmero de muta√ß√Ķes delet√©rias na prole. Essa tese √© convincente, por√©m apenas quando assumimos que a taxa de muta√ß√Ķes delet√©rias √© alta. Infelizmente os dados quanto a essas taxas ainda s√£o conflitantes¬≥. Al√©m disso essa hip√≥tese deixa no ar a d√ļvida de como seres assexuados lidam com o ac√ļmulo de muta√ß√Ķes delet√©rias*.

A explica√ß√£o mais s√≥lida para o sexo vem do estudo da coevolu√ß√£o antag√īnica entre parasitas e hospedeiros. Essa perspectiva se encaixa exatamente num ponto que ainda n√£o analisamos: a influ√™ncia do ambiente no processo evolutivo. Se o ambiente fosse pouco vari√°vel n√£o haveria justificativa para o sexo porque a variabilidade gen√©tica que ele traz n√£o constituiria uma vantagem sens√≠vel. Por√©m, se o meio estivesse em constante e r√°pida transforma√ß√£o, faria sentido combinar uma parte do genoma com um parceiro para aumentar as possibilidades de adapta√ß√£o e sobreviv√™ncia da prole. A segunda situa√ß√£o √© que mais se aproxima da realidade, e na maior parte dos ecossistemas o elemento mais vari√°vel s√£o os parasitas.

Por serem, em sua maioria, estrategistas r, os parasitas tem ciclos de vida curtos e altas taxas de replica√ß√£o, o que acelera sua evolu√ß√£o. Isso faz deles um elemento extremamente vari√°vel do ambiente e for√ßa seus antagonistas (os hospedeiros) a modificarem constantemente suas defesas. Numa rela√ß√£o bilateral, o aperfei√ßoamento dos sistemas de defesa dos hospedeiros for√ßa os parasitas a se modificarem para infectar seus alvos. O tempo de replica√ß√£o do parasita pode ser bem menor que o do hospedeiro, portanto este ultimo precisa ter op√ß√Ķes de r√°pida variabilidade: o sexo.

Como numa corrida armamentista, cada advers√°rio imp√Ķe ao outro condi√ß√Ķes desafiadoras para a pr√≥xima gera√ß√£o. Como conseq√ľ√™ncia, temos o equil√≠brio entre as taxas evolutivas de parasitas e hospedeiros ‚Äď exemplo disso √© o ajuste do rel√≥gio molecular de v√≠rus aos de seus hospedeiros4 -, criando uma esp√©cie de ‚Äúesteira rolante‚ÄĚ evolutiva, em que os participantes correm sem nunca sa√≠rem do lugar. E √© dessa peculiaridade que vem o nome Rainha Vermelha: do livro de Lewis Caroll, Alice Atrav√©s do Espelho em que a rainha de copas diz a Alice: ‚Äúaqui neste pa√≠s Alice, voc√™ precisa correr o m√°ximo que puder para permanecer no mesmo lugar‚Ķ‚ÄĚ.

Alice e a Rainha Vermelha A rainha puxa Alice na incansável corrida para não sair do lugar. (fonte: Wikimedia Commons)

A hip√≥tese da Rainha Vermelha n√£o foi formulada para explicar o sexo, mas sim o comportamento de curvas de sobreviv√™ncia de v√°rias esp√©cies expostas a parasitas. William D. Hamilton (1936-2000) explicou que isto podia ser decorrente do potencial de varia√ß√£o gen√©tica introduzida pela reprodu√ß√£o sexuada, mesmo com o custo dobrado que ela representa. Ele ent√£o juntou fatos que apoiassem sua teoria e formulou modelos matem√°ticos que apoiassem a hip√≥tese da din√Ęmica da Rainha Vermelha. V√°rias de suas publica√ß√Ķes mostram fortes ind√≠cios de que a luta para escapar √† virul√™ncia dos parasitas pode ter mesmo dados origem ao sexo.

Desde Hamilton, muitos trabalhos foram publicados mostrando evidencias experimentais da hip√≥tese da Rainha Vermelha, tanto da perspectiva dos parasitas como dos hospedeiros. Joachim Kurtz5, por exemplo, publicou uma revis√£o em que mostra a din√Ęmica evolucion√°ria entre t√™nias, cop√©podes (um tipo de crust√°ceo) e o esgana, um peixe parente do cavalo-marinho. No artigo, Kurtz mostra que ovos de t√™nia gerados por fecunda√ß√£o cruzada t√™m maior poder infeccioso. Ora, a t√™nia √© hermafrodita, o que significa que pode se reproduzir assexuadamente. Mas como o autor mostra, os ovos competem pelo hospedeiro (apenas um tipo √© encontrado infectando o mesmo indiv√≠duo), o que significa que a t√™nia que se reproduza sexuadamente levar√° vantagem sobre as outras e aumentar√° sua prole.

Existem tamb√©m trabalhos que mostram existir seres que realizam reprodu√ß√£o sexuada apenas quando est√£o infestados de parasitas. A forte evid√™ncia experimental posiciona o efeito Rainha Vermelha para explicar o surgimento do sexo. √ą bom que se diga, no entanto, que nada est√° definido e que a literatura sugere que a teoria mutacional pode ser v√°lida em alguns casos. Desta maneira, uma explica√ß√£o mais completa para um assunto t√£o complexo quanto a origem e a distribui√ß√£o taxon√īmica do sexo talvez deva levar em conta a multifatorialidade.

A evolução do sexo tem sido um quebra-cabeças (e uma dor de cabeça!) para os biólogos há tempos e essa história ainda promete ainda encher muitos livros.

Luiz Max √© microbiologista (UFRJ), assistente estat√≠stico no Centro Panamericano de Febre Aftosa (OPAS/OMS), onde pesquisa como aplicar toda sorte de m√©todos matem√°ticos e estat√≠sticos aos problemas das ci√™ncias da vida. Seus principais interesses cient√≠ficos s√£o Evolu√ß√£o Molecular, Redes Complexas e Estat√≠stica Espacial. Nas horas vagas gosta de n√£o fazer nada, treinar jud√ī e ficar com a namorada. Perfil no¬†ResearchGate¬†(em ingl√™s).
Leituras Recomendadas

O blog Rainha Vermelha, traz dois textos muito bons sobre o assunto e ainda ótimos textos sobre temas diversos relacionados à biologia celular e molecular. O texto Parasitas, evolução e sexo, também é uma boa leitura para quem quiser a visão mais leve e descontraída do genial Sergio Pena. Para os mais técnicos recomendo dois textos de Hamilton: Sexual reproduction as an adaptation to resist parasites (A Review) e Sex against virulence: the coevoluton of parasitic diseases.

 

* Existe uma teoria, a catraca de Muller, que prop√Ķe a acumula√ß√£o irrevers√≠vel de muta√ß√Ķes delet√©rias nos genomas assexuados. Essas muta√ß√Ķes, no entanto, acabam sendo eliminadas atrav√©s de processos de recombina√ß√£o.

 

Referências
1- Lewis, W.M. in The Evolution of Sex and its Consequences. Birkhauser Verlag, Basel, Switzerland, 1988.

2- Dawkins, C.R. O Gene Egoísta. 2ed. São Paulo, Companhia da Letras, 2007.

3- Ridley, M. Evolution.3ed. Porto Alegre, Artmed, 2006.

4- Villareal, L.P. Viruses and The Evolution of Life. 1ed. Washington, ASM Press, 2005.

5- Kurtz, J. Sex, parasites and resistance ‚Äď an evolutionary approach. Deutsche Zoologische Gesellschaft 106 (2003) 327-339.