Como surgiu a reprodução sexual?, por Gustavo Gollo

Por um longo tempo, todos os seres existentes reproduziam-se assexualmente; foi assim até que o aparecimento de um estranho modo de reprodução acabou por causar uma surpreendente revolução em toda a vida no planeta. Nas linhas a seguir, elucidarei o inusitado surgimento desse estranho processo, que embora ineficiente e perdulário, acabou adquirindo enorme importância no desenrolar da vida no planeta.

Como surgiu a reprodução sexual?, por Gustavo Gollo

O surgimento das espécies

Costumamos usar a palavra “espécie” para nos referir a tipos, uma designação imprópria. De fato, o surgimento das espécies, “conjuntos de populações, real ou potencialmente, intercruzantes, direta ou indiretamente, e reprodutivamente isoladas de outros grupos” é uma consequência do surgimento da reprodução sexual, um modo absurdo e extremamente custoso de reprodução que acabou por se constituir em uma estrondosa fonte geradora de complexidade e diversidade. Sem reprodução sexual haveria diversos tipos de seres mas, de fato, nenhuma espécie.

Um humano contemporâneo pesa perto de 80 kg, o que nos coloca entre as grandes criaturas do planeta. Por essa razão, o mundo ao qual prestamos atenção, e do qual falamos cotidianamente, envolve fundamentalmente as criaturas relativamente grandes. Embora a existência de criaturas tão minúsculas que invisíveis sem o auxílio de aparelhos ampliadores de imagens seja conhecida há mais de 3 séculos, a imagem que nos vem à mente quando falamos dos seres vivos, em geral, é a de criaturas visíveis a olho nu, quase todas elas oriundas de reprodução sexual.

Todos os mamíferos e aves reproduzem-se sexualmente, e se eventualmente podemos encontrar vertebrados cujos tipos reproduzem-se exclusivamente de modo assexual, acabamos por descobrir tratarem-se de tipos que perderam o modo de reprodução sexual, executado outrora por seus ancestrais. O mesmo vale para os invertebrados e plantas, e apenas os seres muito simples não tiveram entre seus ancestrais linhagens de seres sexuados.

Existe uma clara relação entre sexualidade e complexidade. A reprodução sexual é excessivamente onerosa e pouco prolífica, o que a torna improfícua para as criaturas mais simples. Apesar disso, eras atrás, a sexualidade se impôs em algumas, e induziu nelas um enorme aumento de complexidade, propiciando o desenvolvimento dos seres complexos existentes hoje. Como os seres mais complexos tendem a ser, também, maiores que os outros, o mundo macroscópico, pelo qual efetivamente nos pautamos na vida diária, encontra-se povoado exclusivamente por seres oriundos de reprodução sexual. Caso fôssemos seres microscópicos, no entanto, teríamos a sensação oposta, da assexualidade reinante ao redor. Fôssemos seres microscópicos e a sexualidade nos pareceria um fenômeno raro e estranhíssimo.

Sobre o absurdo da meiose

A reprodução sexual envolve um fenômeno intrigante e inexplicável à luz das crenças contemporâneas, a meiose. (Na discussão a seguir, deixarei de fora os vegetais haplodiplobiontes). Entre os animais, esse fenômeno absurdo consiste fundamentalmente na repetição da divisão celular precedente à formação dos gametas. Quase todos os animais são diploides, ou seja, suas células carregam informações genéticas aos pares, oriundas uma de cada um de seus progenitores (machos himenópteros costumam ser haploides). Durante as divisões celulares usuais, a célula duplica todas as estruturas que a compõe, incluindo seus cromossomos, antes de se dividir em duas. Dessa maneira, a célula duplica seus 2n cromossomos para, em seguida, alocar a metade deles em cada célula resultante da divisão, de modo a manter os 2n cromossomos originais em cada uma delas. Essa forma usual de divisão celular que replica uma célula transformando-a em duas cópias da original é chamada mitose.

A formação dos gametas, as células especiais que executam a reprodução sexual, envolve uma segunda divisão celular, após a duplicação dos cromossomos, resultando em células haploides, ou seja, possuidores de n cromossomos. Ao se juntarem, durante a fecundação, a reunião das células haploides dos gametas resulta em uma célula diploide, restituindo, com isso, a condição original do indivíduo.

Dado estarmos acostumados com essa descrição, consideramo-la natural e necessária, apesar de completamente absurda e desnecessária. Muito mais simples seria a produção de gametas diploides que ao se fundir durante a fecundação, induzissem a divisão celular imediata, antes da duplicação de seus cromossomos. A divisão se processaria normalmente, como uma divisão mitótica usual, do mesmo modo que todas as outras divisões celulares, não tendo sido necessário gerar um processo novo e complexo, a meiose, para ser usado exclusivamente uma única vez durante toda a vida da criatura.

O absurdo desse processo assemelha-se a outro que tem sido apontado como evidência do percurso evolutivo percorrido pelos seres. Em muitas espécies, o nervo laríngeo dá uma volta absurdamente longa para conectar pontos próximos, devido a restrições evolutivas decorrentes da história evolutiva dos seres. Analogamente, a invenção do processo complexo, desnecessário, e absurdo, que consiste na meiose, atesta o caminho evolutivo enviesado transposto pelos seres para chegar à reprodução sexual, como mostrarei um pouco mais abaixo.

O absurdo da reprodução sexual

O maior absurdo da reprodução sexual consiste em sua ineficiência atroz. A reprodução sexual exige do indivíduo que a pratica o dobro do esforço necessário para gerar a quantidade de descendentes que ele produziria assexualmente, dado o desperdício com a produção de machos. Em consequência, comparando-se ambos os modos de reprodução, conclui-se que o modo assexuado produz duas vezes o número de descendentes do outro na primeira geração, 4 vezes na segunda, 8 na terceira e, de modo geral, 2 elevado a n vezes mais descendentes em n gerações, o que significa mil vezes mais descendentes em 10 gerações, 1 milhão de vezes mais, em 20, 1 bilhão de vezes em 30, compondo uma série que agrega 3 zeros ao número de descendentes a cada 10 gerações!

Não bastasse essa imensa ineficiência, a reprodução sexual exige ainda a manutenção de um oneroso e complexo sistema de fecundação, além da necessidade, também custosa, da busca e encontro entre machos e fêmeas seletos e da mesma espécie.

Assim, além do encontro de indivíduos de sexos opostos de mesma espécie, a reprodução sexual exige a efetuação de um ritual de corte como prelúdio da cópula e subsequente fecundação, efetuada por células haploides – portadoras de n cromossomos, ao contrário de todas as outras. Note que, durante essa única etapa, a criatura tem ainda que provar suas habilidades de sobrevivência na condição haploide.

Da condição fundamental de haploidia

Cabe perguntar: como é possível que uma célula portadora de metade, apenas, da informação genética das células comuns consiga sobreviver? A pergunta revela uma conclusão raramente enfocada, nossa condição fundamental (de todos os seres vivos) de haploidia. Quero dizer, embora os seres advindos de reprodução sexual sejam diploides, a diploidia é uma condição secundária decorrente desse modo de reprodução, sendo a condição original, primária, de todos os seres a de haploidia. Seres diploides, tornaram-se diploides em consequência da reprodução sexual. A diploidia é uma consequência secundária da reprodução sexual.

Note que essa conclusão invalida, desde logo, as futuras explicações endógenas para a origem da reprodução sexual. (Creio não haver outra explicação para tão estranho e importante episódio da história dos seres vivos, a reprodução sexual, exceto a que lerão abaixo). O surgimento da reprodução sexual como um fenômeno endógeno pressuporia a existência prévia de criaturas diploides que teriam originado, em uma só tacada, toda a complexa rede de interações que compõe a reprodução sexual, inclusive a meiose. (A diploidia significa a duplicação de toda a informação necessária para a geração e manutenção do ser).

O fenótipo estendido

Livros de ficção costumam nos trazer histórias inventivas e surpreendentes; a mente humana consiste em uma admirável fonte de inovações. Costumamos supor que a virtual inexistência de freios, ou limites, às ficções, aliada ao incentivo às transgressões, que nos fazem admirar e aplaudir histórias francamente inverossímeis, tenda a gerar obras insuperáveis quanto à criatividade. Uma brevíssima vista panorâmica da ciência contemporânea, no entanto, nos deixaria boquiabertos com o exotismo radical das estranhezas idealizadas pelos cientistas. Penso que já há mais de um século a inventividade dos cientistas vem superando vastamente a dos ficcionistas, de modo que os mundos imaginados pelos cientistas têm constituído as fontes precípuas para a inspiração das mais surpreendentes ficções já há muitas décadas. Assim, têm os ficcionistas mais radicais bebido de fontes originadas pelo conhecimento científico, muito mais que o oposto.

Tem sido a física, usualmente, a fonte mais abundante de criações abstrusas, e de sugestões instigantes de mundos inusitados.

O grande biólogo, Richard Dawkins, por sua vez, vislumbrou um fenômeno estranhíssimo, mágico, digno das mais fantásticas histórias de ficção: o fenótipo estendido.

Apresentada em seu magnífico “O gene egoísta”, a ideia mereceu um livro inteiro dedicado a ela: “The extended phenotype”, um dos livros mais importantes do século XX, absurdamente nunca traduzido para o português; não comentarei esse fato.

Quando lançada, a ideia do fenótipo estendido parecia fantasiosa, delirante. Embora gostemos de nos ver como criaturas racionais, somos regidos muito mais pelos costumes que pela razão; surpreendentemente, isso inclui os que exercem profissionalmente a atividade de cientistas.

Existem filmes explorando a ideia; de fato, zumbis e vampiros podem ser interpretados como frutos do fenótipo estendido de algum agente infectante que os faz contagiar outras pessoas. O resultado do fenótipo estendido é comumente chamado “comportamento zumbi”.

O comportamento zumbi se estabelece quando um parasita passa a induzir, ou governar, comportamento anômalo em seu hospedeiro que o leva a agir de “maneira descabida”, agindo tresloucadamente, como as cigarras infectadas por fungos produtores de substâncias alucinógenas que as compelem a copular indiscriminadamente com machos e fêmeas, espalhando, desse modo, a infecção; ou arriscando-se gratuitamente, como larvas do pântano, induzidas por parasitas a se agitar incessantemente, atraindo a atenção de pássaros vorazes que comerão as larvas permitindo a prossecução de nova etapa do ciclo de vida dos parasitas, que logo acabarão disseminados por eles.

Leia também:  História em capítulos de um bem sucedido experimento de jornalismo científico

Há comportamentos suicidas induzidos nos hospedeiros por agentes infectantes que se valem disso para galgar nova fase em seu próprio ciclo de vida. Os suores dos infectados por malária atraem mosquitos ao longe, para se banquetear com o sangue contaminado do doente, passando, então, a disseminar e perpetuar a infecção. Comportamentos anômalos, em geral, efetuados por hospedeiros infectados, capazes de propiciar um aumento na eficiência da infecção, quero dizer, comportamentos das criaturas infectadas capazes de facilitar a promoção da infecção em outros indivíduos, podem ser interpretados à luz do fenótipo estendido, sendo compreendidos como comportamentos zumbis induzidos pelos parasitas com o propósito da disseminação da infecção. O prêmio relativo ao resultado positivo obtido pelo agente infectante é a perpetuação conjunta de sua linhagem, e do comportamento zumbi induzido por ela.

Explicações enviesadas e fáceis para o surgimento da reprodução sexual

Sendo a reprodução sexual uma forma tão absurda, ineficiente, complexa e desnecessária, o que poderia ter causado tamanha extravagância?

A explicação mais óbvia e usual para a quase totalidade dos fatos biológicos, consiste na criação de um enredo capaz de elucidar o conjunto de vantagens seletivas que amparam cada passo que compõe a transição adaptativa entre uma condição ancestral e a variação subsequente. Quero dizer, a composição de uma narrativa capaz de mostrar a plausibilidade de cada passo componente da transição entre duas características, ou fatos biológicos diferenciados, especificando as vantagens adaptativas alcançadas pelas criaturas através de cada uma das transições necessárias até a aquisição da condição final. Tal narrativa pressupõe a indicação dos prêmios correspondentes a cada uma das diferenciações que constituem os passos componentes da transição. O resultado desse feito consiste em uma explicação endógena, explicitando as vantagens adaptativas alcançadas através de cada passo.

Creio não existir uma explicação endógena para o surgimento da reprodução sexual. Creio que esse modo absurdo e ineficiente de reprodução não decorreu de vantagens seletivas, tendo sido outro o motor de fenômeno tão esdrúxulo. Penso não haver vantagens adaptativas parciais, premiando as modificações adquiridas durante as transições componentes das sucessivas etapas que conduziram a esse modo complexo de reprodução, nem tampouco uma vantagem seletiva final, recompensando uma inexistente vantagem adaptativa do bizarro fenômeno.

Ora, dirá o leitor atento, não havendo vantagem seletiva na aquisição do estranho modo de reprodução, nem entre as etapas conducentes à bizarria, o que pode ter induzido o surpreendente fato biológico, tão costumeiro e natural para todos nós?

Antes de apresentar minha resposta, permitam-me criticar brevemente uma crença despropositada, mas compreensível, construída com o propósito de minimizar a estranheza do fenômeno. Confrontados com a pergunta: qual a vantagem seletiva da reprodução sexual?, muitos estudiosos repetirão os ensinamentos constantes nos compêndios biológicos contemporâneos, de que, a despeito das desvantagens extremamente óbvias da reprodução assexual, muitíssimo mais simples e eficiente, a reprodução sexual propiciaria maior diversidade aos seres, reduzindo-lhes, em decorrência disso, a suscetibilidade a ameaças como doenças, ou outras, que caso eliminassem um dos seres da espécie, tenderia a eliminar todos os restantes, criaturas idênticas portadoras das mesmas fraquezas. Afirma-se, assim, sem maiores objeções, em vista da convicção advinda da certeza do resultado – todos sabem que a reprodução sexual existe, fato que garante haver alguma razão para que ela tenha se imposto –, que a vantagem da reprodução sexual, o fato que propiciou a aquisição da bizarria, tenha sido a diversidade obtida em decorrência dela. Não havendo outra explicação para um fato indubitável, nada restaria senão engolir a que há. A expectativa de que a letalidade causada por uma doença em um indivíduo deva surtir o mesmo resultado em todos os seus clones, eliminando, em tal caso, toda a espécie, tem certo apelo, sendo essa a grande justificativa para a crença. Pode-se alegar, inclusive, abundantes provas empíricas da ocorrência, apontando inúmeros casos de clones de culturas domésticas vitimados por catástrofes decorrentes da invariabilidade genética. Note que tais “comprovações” da fragilidade das criaturas decorrentes de reprodução assexual baseiam-se em criaturas sexuais cujos ancestrais recentes perderam a sexualidade. Pode-se alegar que linhagens homogêneas de bactérias, advindas de uma única cepa, compartilhem as mesmas especificidades, entre elas as mesmas resistências e susceptibilidades. Dificilmente se alegará, no entanto, que a espécie padece de tal susceptibilidade, não sendo claro que uma espécie de bactérias que se reproduzissem sexualmente fosse menos suscetível aos percalços que afligem os grupos homogêneos que uma sua espécie irmã, que fosse assexuada.

Nesse sentido, as desejadas comprovações que justificam o fato notório – a existência da reprodução sexual –, ocorrem em criaturas cujas linhagens perderam recentemente a condição de sexualidade, não constituindo tipos selvagens.

Assim, a abundância da tão desejada comprovação manifesta-se apenas em condições especiais, entre criaturas que perderam a condição sexual prévia, não tendo havido provas da extinção de espécies eminentemente assexuais – oriundas de linhagens assexuais em todo o seu passado evolutivo. (A eliminação da varíola seria uma candidata a episódio desse tipo. A delimitação do que seja a espécie, entre seres assexuais, no entanto, complica imensamente a discussão).

Como surgiu a reprodução sexual?

Não havendo uma vantagem seletiva para esse modo de reprodução, mas, ao contrário, sendo essa uma maneira tão absurdamente ineficiente e custosa de reprodução, o que teria levado tantos seres a adotá-la?

Minha resposta é surpreendente, inusitada! A reprodução sexual é um fenômeno coevolutivo resultante de adaptação recíproca, fruto da dinâmica tradicional parasita/hospedeiro. Ou seja, a reprodução sexual consiste no resultado final da evolução de uma relação de parasitismo!

A proposta é bombástica, e baseia-se, em linhas gerais, na suposição da existência prévia de um parasita infectante dos “ovos” de outras criaturas. A palavra “ovo” costuma ser usada em referência às células já fecundadas, originárias dos animais. Usarei a palavra em uma forma abusiva, mas cômoda, para designar células originárias dos seres, indiscriminadamente.

Sabe-se que as dinâmicas que favoreçam criaturas que interagem entre si tendem a coevoluir no sentido de favorecer a sobrevivência e proliferação das criaturas envolvidas na interação.

A dinâmica coevolutiva pode se iniciar com um predador de ovos que se beneficia da redução de seu tamanho e de sua gula, tornando-se um parasita capaz de usufruir de seu recurso – o hospedeiro –, sem destruí-lo, por mais tempo que seus ancestrais. O prolongamento do tempo de vida do hospedeiro traria vantagens, tanto a ele próprio, quanto a seu parasita, tornando esse caminho evolutivo bastante provável. Parasitas que tratem seus hospedeiros com cuidados suficientes para evitar a sua morte são recompensados com a extensão indefinida da disponibilidade do recurso. Tais “cuidados” tendem a ser, por essa razão, premiados pela seleção natural, enquanto os parasitas que exploram excessivamente seus hospedeiros veem-se frequentemente depauperados, despojados de seu recurso – o hospedeiro – eliminado pela voracidade do infectante. Tais condições regem a dinâmica parasita/hospedeiro, patrocinando a coevolução da relação ao longo do tempo, até uma forma mutualística na qual ambas as criaturas emaranhadas na relação favorecem-se mutuamente. Tal condição é naturalmente premiada pela seleção natural, tendendo a se perpetuar e fortalecer constantemente.

Consideremos que o predador de ovos, original, acabava por deixar, ao longo das gerações – o pressuposto é que tudo isso se passa durante longo tempo, tendo transcorrido um grande número de gerações de ambos os seres – uma linhagem de seres que se contentava em sugar pequena quantidade do material de sua vítima, mas sem matá-lo, e que variantes sucessivamente menos deletérias, menos maléficas a seus hospedeiros, fossem surgindo, sendo elas favorecidas pela manutenção de seu hospedeiro, enquanto as linhagens mais ofensivas destruíam seus hospedeiros tendendo, por isso, a ser eliminadas.

O passar das gerações faz surgir um pequeno parasita que infecta o ovo, penetrando em seu interior, para levar ali uma vida serena até o instante em que o hospedeiro põe seus ovos, quando o parasita se multiplica e se lança em busca de ovos, dentro dos quais reiniciarão todo o ciclo.

Uma maneira muito efetiva de se camuflar no interior da célula do hospedeiro consistiria em “dissolver” o próprio corpo, ao penetrar no ovo, libertando em seu interior seu próprio material genético, que se misturaria aos cromossomos do hospedeiro, ao aguardo das instruções recíprocas para a reprodução, quando os ovos do hospedeiro fossem preparados para a postura, simultaneamente aos enxames de parasitas infectantes, ávidos por infestá-los.

Não há um limite de tempo para a continuação da relação de parasitismo, embora se possa esperar uma atenuação lenta e constante na nocividade da infecção, com o passar das gerações, tendendo a uma relação de ajuda recíproca denominada mutualismo.

O evento disparador do grande salto evolutivo, da tão extraordinária quanto absurda sequência de eventos resultante na reprodução sexual, teria transcorrido de uma maneira que pode ser apropriadamente descrita como “retroparasitismo”. A primeira reprodução sexual teria ocorrido quando um dos parasitas tivesse recebido não apenas o material genético de sua linhagem, mas uma cópia de todo o material genético da célula parasitada, ou seja, o conjunto do material genético do parasita e do hospedeiro. Esse parasita portador do material genético de um hospedeiro, teria desse modo se constituído no primeiro espermatozoide a fertilizar um ovo, cuja criatura resultante, e já parasitada, seria compelida, pela cópia do material genético originário do erro, a repeti-lo, gerando uma linhagem de parasitas retroinfectantes, os espermatozoides.

Note que esse acaso absurdo, o erro na construção do parasita que o transformasse em um veículo de transporte do material genético de um indivíduo para outros, o transformaria em um extraordinário difusor do material genético do hospedeiro original, que, se veria, desse modo, e auxiliado pelo parasita original, transformado em um parasita de criaturas análogas a si próprio.

Leia também:  Nicho e interações: Uma introdução à ecologia evolutiva, por Felipe A. P. L. Costa

O evento teria tido um resultado bombástico, uma vez que a ação de retroparasitismo permitiria a reprodução da criatura com um mínimo de esforço, bastando construir um enxame de minúsculos parasitas retroinfectantes, portadores de seu material genético, para obter um resultado multiplicativo – uma taxa de reprodução – muito maior que a dos indivíduos comuns. Podemos comparar o tamanho de espermatozoides e ovos para termos uma estimativa da quantidade relativa na produção de uns e de outros, baseado em determinado esforço. Os recursos gastos para a produção de um ovo resultariam em dezenas, talvez centenas, ou até maiores quantidades das minúsculas criaturas infectantes transportadoras de material genético.

Não bastasse essa façanha – e os rendimentos advindo delas, na forma da multiplicação indiscriminada das criaturas retroinfectantes –, as retroinfecções tenderiam a ocorrer sobre um espectro de linhagens relativamente amplo, tanto quanto o das criaturas sob a mira dos parasitas originais. Tal variação adicionaria material genético diverso, resultando, de imediato, em um grupo heterogêneo de criaturas protossexuais, infectadas pelo mesmo agente causador, ou melhor, propiciador, da retroinfecção. Tal situação tenderia a resultados explosivos decorrentes de sucessivas revoluções genéticas a transcorrer em velocidade nunca vista, até então, fazendo com que possamos adivinhar a ocorrência de uma extraordinária explosão de diversidade – acredito ter sido essa a causa da explosão cambriana, fenômeno surpreendente e inexplicado de outro modo.

A situação teria gerado uma condição bastante explosiva, com a proliferação quase indiscriminada dessa forma inusitada de reprodução. O próprio sucesso da ação, no entanto, acabaria gerando um novo problema igualmente insólito, a multiplicação e abarrotamento do material genético dos seres; o acúmulo indiscriminado da substância decorrente das sucessivas infecções, causadoras da soma do material genético de parasita e hospedeiro. Uma poliploidia generalizada e perdulária deve ter precedido a necessidade de controle da quantidade de material genético que se acumulava em cada célula. Um acréscimo constante e disruptivo do material genético dos seres decorrente do sucesso da retroinfecção acabou por se tornar nefasto, deletério – há limites para tudo.

Em pleno reino da estranheza, uma solução inusitada para o insólito problema já se encontrava pré-delineada nas ações do parasita original. Era o momento de tornar a por em prática a ação de segregação do material genético do parasita, utilizado primordialmente para recompor a criatura que reiniciaria cada novo ciclo de infecção, desvelando a capa de camuflagem com a qual a criatura havia se ocultado entre o material genético do hospedeiro.

A segregação impetrada pelo parasita, dessa feita, impunha-se sobre todo o genótipo, segregando duas metades do material genético com as quais compor tanto ovos quanto espermatozoides que, posteriormente viriam a se juntar, restaurando a condição diploide original, de seus progenitores. Dava-se assim a criação da meiose, esse fenômeno estranho oriundo da transformação de uma atividade parasitária, necessária para a consecução da reprodução sexual.

A sobrevivência das semicriaturas haploides era possibilitada pela poliploidia anterior, decorrente de infecções prévias.

Terminava, com isso, a construção do mecanismo de reprodução sexual.

O novo sistema impunha-se como uma infecção, alastrando-se por outros tipo e espécies, inoculando em ovos variados o material genético da estranha criatura portadora do revolucionário sistema de reprodução parasitário. A revolução genética imediata, resultante da inoculação do material genético da criatura parasitária que se espraiava através de inúmeras infecções subsequentes nos diversos seres produziu, de uma feita, uma grande variedade de tipos novos, portadores do genoma da criatura infectada somado ao da criatura infectante. Como em um filme de terror, os zumbis resultantes das infecções transformavam-se em novos agentes infectantes.

Desse modo, a implementação de uma estratégia parasitária, transformou um modo de reprodução absurdamente ineficiente em uma das mais profícuas ferramentas evolutivas.

Complexidade e abertura de novos nichos

Costumamos acreditar que a complexidade seja intrinsecamente boa, uma vez que coisas complexas tendem a nos parecer mais ricas e sedutoras que as simples. Evolutivamente, no entanto, à primeira vista, a complexidade tende a se assemelhar mais a um fardo que a uma vantagem, em virtude do fato de tender a ser onerosa. Parece muito mais fácil replicar uma bactéria que um mamífero. Em decorrência disso, o tempo necessário para a replicação de um mamífero – e não só o tempo, mas todos os outros recursos –, permite a replicação de inúmeras gerações de bactérias, resultando em uma infinidade delas. Por essa razão, de um ponto de vista evolutivo, criaturas complexas parecem estorvadas pelo enorme peso de sua própria construção; e são. Tal constatação sugeriria um limite para a complexidade dos seres, e a inexistência de criaturas além de tais limites. É provável que tal limite tenha sido respeitado por longas eras, até a ocorrência da explosão cambriana, quando a irrupção da reprodução sexual permitiu a ruptura desse limite, abrindo espaço para a exploração de novos nichos até então desocupados, permitindo que a diversidade de seres que encanta nossos olhos florescesse.

Saturação

Se encontrássemos um novo planeta desabitado, mas com condições de vida idênticas às da Terra e o colonizássemos, conseguiríamos povoá-lo inteiramente com procariotos, como as bactérias, em curto intervalo de tempo, devido às altíssimas taxas de reprodução de tais criaturas, capazes de se replicar em horas. Seres mais complexos precisam, eventualmente, de anos para se reproduzir, fato que imporia a necessidade de séculos para a colonização total do planeta por tais criaturas. Em casos assim, quando criaturas simples e criaturas complexas invadem um nicho, simultaneamente, as mais simples levam uma vantagem extraordinária, no primeiro momento, alastrando-se de maneira espantosa, absolutamente inviável aos seres mais complexos. O desenvolvimento explosivo de tais criaturas atinge, muito rapidamente, um ponto de saturação, impossível de ser transposto pelas criaturas, que se mantêm nesse patamar enquanto vão produzindo alterações no ambiente.

Tendo as criaturas simples atingido o ponto de saturação, durante a colonização do novo planeta, permanecem relativamente estagnadas, à mercê de competições generalizadas que fazem com que criaturas mais prolíficas, mais aptas para a primeira colonização, vão cedendo lugar a outras menos “afoitas” e mais seguras, entre as quais se situam as mais complexas e de longos períodos de reprodução. Ao longo do tempo, as criaturas lentas continuariam ganhando terreno, aumentando suas populações, usualmente em detrimento de outras, alijadas dos recursos usurpados pelas novas. A dinâmica de substituição das rápidas pelas lentas se impõe até que todo o sistema atinja o ponto de saturação, ou equilíbrio, como é mais comumente chamado pelos biólogos. Quando o ponto de saturação é alcançado, criaturas assexuais produzem, em média, uma réplica, antes de morrer, enquanto as criaturas que se reproduzem sexualmente geram em média 2 descendentes até a própria morte. Alterações nesses números resultam em correspondentes variações populacionais.

Por tudo isso, a vantagem óbvia das criaturas simples, decorrente de suas taxas de replicação explosivas, acaba contrabalançada, após certo tempo, depois de atingida a saturação.

A situação de nosso planeta quando do surgimento da reprodução sexual era, de certo modo, análoga a essa, estando o planeta saturado de vida simples que já colonizava o planeta havia eras. Os novos tipos, muito mais complexos, decorrentes da reprodução sexual, depararam-se com um planeta vazio, aos seus olhos, livre de competidores reais, igualmente complexos, pronto para a colonização da vasta variedade de tipos, então emergente.

Assim, de imediato, o surgimento da reprodução sexual correspondeu à abertura de uma enorme quantidade de novos nichos ecológicos, até então inexistentes, e disponíveis apenas a criaturas complexas.

Reprodução sexual e complexidade

De maneira vaga e geral, podemos dizer que complexidade gera complexidade, o que parecerá aceitável, suspeito, para a maioria, ainda que isso me pareça excessivamente vago e pouco esclarecedor.

As revoluções genômicas disparadas pela nova forma de reprodução instilaram, direta e imediatamente, um forte aumento na complexidade dos seres, devido ao aumento de material genético dos novos seres consequente da poliploidia, da incorporação do genoma parasitário, e da agregação do genoma das diversas criaturas englobadas no pool gênico resultante da primeira explosão decorrente da irrupção da nova forma de reprodução. Ainda que óbvio, esse aumento de complexidade inicial tenderia a ser amenizado em seguida, dada a parcimônia usual dos fenômenos naturais, que tende a privilegiar as criaturas mais econômicas e punir desperdícios.

Um outro fenômeno decorrente da nova forma de reprodução, no entanto, teve influência mais duradoura: a formação de redes resultantes da reprodução sexual, correspondente, ela própria – a rede –, a uma imensa criatura formada por inúmeros indivíduos, e a “atenção” necessária aos participantes da rede, dada por seres sexuais.

O surgimento da rede consiste, por si, em um enorme aumento de complexidade, dada a construção do pool gênico que permite a possibilidade de troca de material genético entre os indivíduos. Certa peculiaridade das criaturas resultante das novas interações teve também uma enorme importância no aumento de complexidade. Criaturas assexuais independem radicalmente, umas das outras, não importa que grau de parentesco elas detenham. Tendo 2 indivíduos idênticos se separado um do outro através da divisão por cissiparidade, nenhum laço resta entre eles, nada em comum lhes resta, exceto os interesses ecológicos, compartilhados por ambos, que faz com que a única “relação” que mantenham seja a de aversão, favorecendo o distanciamento que resulte na eliminação da competição entre eles. Uma exceção a essa regra consiste na vantagem propiciada por aglomerações extremas com o intuito de promover a saciedade do predador. Via de regra, no entanto, o interesse das criaturas assexuais por outras criaturas vivas consiste, quando muito, em perceber e fugir de predadores, ou em capturá-las para obter seu próprio alimento. Foi a sexualidade, esse modo originariamente parasitário de reprodução, que induziu a atenção das criaturas sobre outras, quando alheias à questão da alimentação.

Leia também:  História em capítulos de um bem sucedido experimento de jornalismo científico

Convém às criaturas que se reproduzem sexualmente permanecer “de olho” nos possíveis parceiros capazes de compartilhar sua reprodução. Essa necessidade eleva a complexidade das criaturas obrigado-as adquirir um sistema cognitivo capaz de reconhecer parceiros coespecíficos, e de se comunicar com eles durante o ritual de corte que precede a fertilização. Em espécies sexuais, o relacionamento com seres de mesma espécie tende a ocupar uma enorme parcela da atenção dos seres. A seleção natural, em tais criaturas, ganha o fortíssimo reforço da seleção sexual, processo no qual os indivíduos empenharão uma enorme parcela de seus esforços.

De qualquer modo, devido a vários fatores, a reprodução sexual permitiu que as criaturas rompessem o limite de complexidade capaz de abrir as portas a um enorme conjunto de nichos anteriormente inacessíveis, ou inexistentes.

Criaturas grandes e complexas são, todas elas, frutos de reprodução sexual. Entre criaturas complexas, a reprodução assexual exclusiva não se sustenta por muitas gerações. Entre répteis, peixes, ou invertebrados, o surgimento eventual de uma linhagem assexuada promove, imediatamente, uma enorme vantagem seletiva para as criaturas assexuais, dado o gigantesco sucesso resultante da eliminação de machos e do direcionamento de todos os esforços reprodutivos à produção de fêmeas. Em seguida ao surgimento, criaturas da linhagem assexual tendem a se alastrar explosivamente, causando forte pressão seletiva sobre seus parentes sexuais, que logo se veem ameaçados pela competição com criaturas tão prolíficas. Tal pressão tende a eliminar os seres menos prolíficos, substituindo-os pelas variedades mais prolíferas. O processo tende, desse modo, a resultar na extinção da sexualidade no grupo, eliminando bem rapidamente as criaturas cuja proliferação exige o alto custo da reprodução sexual.

O processo, no entanto, não se sustenta indefinidamente, dado que grupos populosos de clones padecem de uma fortíssima debilidade: parasitas ou predadores que consigam capturar um dos indivíduos, provavelmente terão sucesso na repetição da estratégia. Uma doença letal a um dos clones, provavelmente será letal a todos eles. A estratégia de gerar inúmeros clones equivale a guardar todos os ovos em uma cesta; ameaças a um deles tendem a se repetir a todos.

Por essa razão, em relativamente poucas gerações, o retorno à reprodução assexual tende a levar a espécie à extinção. Desse modo, aves e mamíferos que tenham tido a propensão ao retorno ao modo original de reprodução ocasionaram a própria extinção, não havendo mais, entre eles, grupos de espécies com tal propensão. Em decorrência da baixa fertilidade exigida para manter os cuidados com a prole a diversificação decorrente de altas taxas de mutação, que a reprodução assexual exige, seria punida pela seleção natural.

Em espécies minúsculas o mesmo não ocorre, basicamente em decorrência da enorme fertilidade das criaturas. Seres microscópicos podem proliferar em taxas explosivas – e normalmente, fazem isso –, o que permite a experimentação frequente, decorrente de altas taxas de mutação, resultantes do afrouxamento da qualidade de produção da prole.

De tudo isso, pode-se inferir a existência de 3 faixas distintas. Deve haver uma taxa de fertilidade espantosa, acima da qual todos os seres que a alcançam sejam assexuais. Uma faixa intermediária deve permitir a coexistência de seres sexuais e assexuais. Taxas muito baixas de fertilidade tornam obrigatória a reprodução sexual.

Na espécie humana, por exemplo, uma fêmea necessita de 9 meses de gestação para gerar um único descendente, que, em seguida, exigirá leite e enormes cuidados adicionais. O resultado de nosso modo de reprodução é que, em toda a história da humanidade, raras fêmeas tiveram mais que 20 descendentes durante toda a vida, um número baixíssimo. Uma mosca, por exemplo, é capaz de superar essa marca vastamente em horas. Bactérias podem fazê-lo em segundos.

A taxa de replicação está, obviamente, ligada à complexidade. Criaturas simples tendem a manifestar taxas de replicação muito superiores às das criaturas complexas.

A diploidia como prova da impossibilidade do surgimento endógeno da reprodução sexual

A diploidia é uma consequência da reprodução sexual, e decorre do fato de que metade do material genético de cada progenitor soma-se, uma à outra, para gerar um indivíduo completo, análogo a seus progenitores, que, no futuro, segregará a metade de seu material genético que se unirá a outra metade, oriunda de seu parceiro, para gerar descendentes com material genético equivalente ao seu.

Caso os participantes dessa empreitada fossem seres haploides, não haveria como separar adequadamente a metade necessária para se juntar à outra metade exata, que viria a formar a prole. Seres diploides segregam seus cromossomos de modo que cada metade “completa”, contendo um cromossomo de cada par de homólogos (os cromossomos duplicados que constituem a diploidia), se une a outra metade completa oriunda do parceiro, resultando na duplicação do material genético chamada diploidia que, desse modo, se perpetua ao longo das gerações.

Como não possuem pares de cromossomos homólogos, seres haploides teriam que enviar um conjunto arbitrário de cromossomos que se uniria a outro conjunto arbitrário, gerando um conjunto de material genético correspondente à soma de partes arbitrárias de ambos os progenitores que, por essa razão, não se casam; não se completam. A possibilidade plausível de envio da totalidade do material genético de cada um dos progenitores resultaria em um ser diploide, na primeira geração, mas que galgaria uma poliploidia galopante ao longo das gerações, ao repetir a façanha original e enviar todo o seu material genético aos descendentes, gerando criaturas com um número absurdamente crescente de cromossomos ao longo das gerações.

Conclusão

A bela conclusão de toda essa história é que, em um passado muito remoto, um parasita infectante de ovos acabou por adquirir um entrelaçamento tão profundo com seu hospedeiro que se tornou parte dele, a exemplo do acontecido com mitocôndrias e plastos, duas notórias e belas ilustrações da tendência ecológica ao mutualismo, a cooperação entre espécies intimamente relacionadas.

De modo ainda mais contundente que tais casos, a incorporação do espermatozoide ao ser resultou em processo altamente explosivo: a reprodução sexual, fator disruptivo da geração de uma complexidade sem precedentes.

Utilizando seu aparato parasitário, o espermatozoide – ou qualquer que tenha sido o tipo de esporo, ou partícula primordial capaz de promover a fecundação –, conseguiu superar as barreiras que seriam impostas ao oneroso modo de reprodução, desvencilhando-se delas de modo análogo ao que costumava utilizar para transpor obstáculos impostos por seus hospedeiros.

A façanha primordial resultou, em seguida, na imensa explosão de complexidade – até então sem precedentes –, que escancarou as portas para a abertura de uma profusão de novos nichos ecológicos disponíveis apenas a criaturas grandes e complexas, inexplorados, até então. Encontrando um mundo vazio, à sua disposição, as novas e complexas criaturas se diversificaram e prosperaram imensamente, ainda que atadas a um oneroso novo modo de reprodução; a inexistência de competidores “em sua banda”, ou “de seu top”, garantiu e perpetuou o bizarro processo de reprodução advindo da infecção parasitária.

Comentários adicionais sobre o jogo da ciência

Tenho defendido o ponto de vista de que vivemos em um Mundo Aberto, dizendo com isso que temos ampla liberdade para construir nossa visão de mundo, como estando a escrever sobre uma folha em branco, ou a compor uma melodia tão livre quanto nossas mentes e criatividade permitirem.

Também tenho defendido que a ciência, A Grande e Verdadeira Ciência, pode e deve ser encarada como um jogo, e nunca como uma atividade burocrática, mórbida e enfadonha. O fato de vivermos em mundo aberto garante que fazer ciência, ou seja, de construir conhecimentos novos, seja uma possibilidade ao nosso dispor, dependente fundamentalmente de nossa criatividade e entusiasmo.

 

Devemos encarar a ciência como um divertido jogo de enigmas – ou, acaso, não se trata disso? Não se deve permitir que a brincadeira se torne enfadonha; a constatação eventual de enfado no jogo expõe com nitidez a existência de um problema. Jogar futebol, xadrez, ou jogos de computador também podem nos enfadar, em todos os casos a constatação expõe um problema a ser superado, com o jogo da ciência não é diferente. O jogo da ciência pode e deve ser extremamente divertido, ele deve ser muitíssimo excitante!

 

O texto acima corresponde a um jogo. Tornei, nele, a encarar pergunta que havia respondido anteriormente; a nova resposta é semelhante, mas não igual à anterior, essa aqui.

Sugiro a todos que joguem esse mesmo jogo, quero dizer, que refaçam o roteiro de jogo proposto acima, respostas anteriores nunca são definitivas. Sugiro ainda o seguinte:

Proposta 1: tente negar a argumentação apresentada acima, tente mostrar que ela é, necessariamente incorreta, e que existe uma explicação natural para o surgimento da reprodução sexual, endógena, sem o protagonismo do parasita aventado e defendido acima.

Proposta 2: construa uma argumentação convincente capaz de elucidar cada passo evolutivo correspondente a um mecanismo endógeno e adaptativo que acabou por gerar a reprodução sexual.

Proposta 3: construa argumentações paralelas à apresentada acima, explicitando caminhos alternativos pelos quais o parasita infectante original teria se transformado no protagonista da reprodução sexual.

Proposta 4: melhore a argumentação acima, apresente mais detalhes de cada uma das etapas lá descritas.

Tenha em mente os 4 jogos acima propostos; pode-se jogar modalidades alternativas, excludentes, umas às outras, costuma ser bom exercício.

Jogue o jogo! Encontre pessoas com que jogar conjuntamente e joguem, como se estivessem a jogar baralho.

Jogue também solitariamente, como se estivesse a jogar paciência.

E divirta-se, o jogo da ciência é realmente excitante!

 

Você pode fazer o Jornal GGN ser cada vez melhor

Assine e faça parte desta caminhada para que ele se torne um veículo cada vez mais respeitado e forte.

Assine agora

1 comentário

  1. A Biologia comprovando a sabedoria dos antigos

    “Somos feitos para cooperação – como os pés, como as mãos, como as pálpebras, como as fileiras de dentes superiores e inferiores”

     

    Marco Aurélio Antonino, o Imperador Estóico

Deixe uma mensagem

Por favor digite seu comentário
Por favor digite seu nome