Reprodução Sexuada e Variabilidade

Reprodução Sexuada e Variabilidade

Introdução:

Faz parte das concepções fundamentais da biologia, desde o século XIX, a ideia de que todas as células provem de outras preexistentes, assim os seres vivos que se reproduzem sexuadamente necessitam de promover a união de duas células especializadas para concretizar a sua perpetuação em novos indivíduos.

Na reprodução sexuada ocorre a união de duas células sexuais para a formação de um ovo ou zigoto. Estas duas células especialmente diferenciadas, os gâmetas, unem-se numa única nova célula, o ovo ou zigoto, através de um processo designado por fecundação.

A reprodução sexuada envolve a ocorrência alternada, de fecundação e meiose, um tipo de divisão nuclear que ocorre apenas em células diplóides especializadas, em alturas particulares da vida de um organismo, e que difere da mitose, pois assegura a redução do número de cromossomas para metade. Esta divisão nuclear acontece quando um determinado tipo de célula diplóide (2n), com a quantidade de cromossomas característica das células somáticas da espécie, necessita de células sexuais – gâmetas – com um número de cromossomas reduzido a metade – célula haplóide (n). Durante a fecundação a junção dos dois gâmetas vai permitir que a quantidade de DNA volte ao valor da célula diplóide. No entanto a grande importância da meiose deve-se ao facto das consequências genéticas deste fenómeno serem vitais para a existência de tão grande variabilidade entre os seres vivos. 

Fig. 1 - Mitose e meiose.
in: CARRAJOLA, C. et al (2007 a)

 Objectivos:

-Reconhecer vantagens e desvantagens entre mitose e meiose.
-Comparar os processos de mitose e meiose.
-Comparar estratégias de reprodução sexuada.
-Identificar reprodução interna e externa.

Desenvolvimento:

Este tipo de divisão nuclear faz parte de um ciclo celular especial em que ocorrem várias etapas até à formação das células filhas: a interfase pré-meiótica, a meiose e a citocinese. Devido ao facto de, na meiose, ocorrerem duas divisões consecutivas com uma única duplicação do DNA, o resultado final é a formação de células haplóides capazes de participar no processo de fecundação, originando um ovo com o numero de cromossomas característico das células somáticas da espécie. Assim, unindo-se os gâmetas (n) masculino e feminino, é reposta, na nova célula diplóide (2), a quantidade de DNA.
Na profase I, o crossing-over é um mecanismo responsável pela recombinação genética, pois permite a reorganização do material presente nos cromossomas provenientes dos progenitores, que dá origem à recombinação intracromossómica.
 Posteriormente, na metáfase I, a orientação dos bivalentes na placa equatorial, que ocorre de forma aleatória, volta a aumentar as hipóteses de novas combinações, uma vez que esta posição determina os cromossomas que vão ascender a cada pólo na Anáfase (recombinação intracromossómica). Também na anáfase II, com a segregação dos cromatídeos-irmãos e a repartição ao acaso dos vários cromatídeos pelos pólos, separação ao acaso dos cromatídeos, se multiplicam as hipóteses de diversidade.
Os fenómenos de crossing-over, de segregação dos homólogos e de separação dos cromatídeos podem originar alterações na estrutura ou no número de cromossomas, se ocorrerem alguns erros, e levar ao aparecimento de mutações cromossómicas.

Fig. 2 - Diferenças entre mitose e meiose.
in: CARRAJOLA, C. et al (2007 a)

Variabilidade

         A reprodução sexuada permite uma grande variabilidade genética nos organismos. É esta variedade que possibilita, em condições adversas, a sobrevivência dos indivíduos da espécie que melhor se adaptam às variações ocorridas. Os processos que contribuem para esta variabilidade são a meiose e a fecundação, que permitem a recombinação dos genes provenientes dos progenitores, dando misturas imprevisíveis de caracteres na descendência.

Estratégias da reprodução sexuada

A reprodução sexuada revelou-se mais eficaz para as espécies que a adoptam, dado que assegura maior diversidade, e consequentemente maior capacidade de sobrevivência a variações do meio. A reprodução sexuada implica a produção de células sexuais, a promoção do seu encontro e a sua fusão, a fecundação, e isso exige um maior dispêndio de energia.
Nos animais as únicas células sexuais são os gâmetas; os masculinos (espermatozóides) e os femininos (óvulos), que resultam de processos de meiose, que ocorre em estruturas especializadas, as gónadas. Os testículos são as gónadas masculinas onde se produzem os espermatozóides e os ovários são as gónadas femininas onde se produzem os óvulos. Em muitas espécies um único indivíduo produz os dois tipos de gâmetas, denomina-se hermafrodita. Nos casos em que a produção de gâmetas é simultânea e pode ocorrer autofecundação, denomina-se hermafroditismo suficiente. A fecundação ocorre entre gâmetas provenientes do mesmo indivíduo, não assegura um grande acréscimo de diversidade, mas é a única solução que algumas espécies encontram para se reproduzirem. Noutros casos, apesar da dupla produção de gâmetas, a autofecundação não é possível, por vezes, por uma incompatibilidade anatómica de contacto entre os gâmetas, necessitando estes animais de recorrer à dupla fecundação, cada animal age simultaneamente como macho e fêmea. Denomina-se hermafroditismo insuficiente, a descendência possui assim cromossomas de ambos os progenitores.
Nas plantas além dos gâmetas, encontram-se também outras células sexuais, os esporos, que resultam de meiose e são produzidos em estruturas designadas por esporângios. Os gâmetas nas plantas resultam de mitoses. É possível distinguir gâmetas femininos, oosferas, que são formados nos arquegónios e gâmetas masculinos, anterozóides, que são formados nos anterídios. Os órgãos da planta onde se formam os gâmetas designam-se por gametângios.

Fecundação

         Para que exista fecundação, é necessário sincronismo na produção de gâmetas por parte dos dois progenitores, o que pode resultar de estímulos ambientais, em animais ou plantas, ou estímulos sociais, exclusivamente em animais. A fusão das células sexuais, a fecundação, também tem de estar em harmonia com o próprio ser vivo habitat.
A fecundação externa ocorre quando o encontro dos gâmetas se verifica no meio ambiente, e restringe-se apenas ao meio aquático, e como tal às espécies que aí se reproduzem (algas e animais aquáticos). Esta fecundação exige uma produção maciça de gâmetas, a probabilidade de se encontrarem é muito baixa.
No meio terrestre é necessário uma fecundação interna, devido à mobilidade dos gâmetas ou a hidratação do ovo ou zigoto estariam comprometidas. A vantagem deste processo é a poupança energética na produção de gâmetas. Algumas espécies restringem a produção de gâmetas femininos a um único por ciclo sexual.
A fecundação interna exige que se crie uma forma de depositar um tipo de gâmetas no interior do organismo do sexo oposto. A maioria dos animais desenvolveu um órgão copulador nos machos, o pénis, e as plantas mais evoluídas desenvolveram o crescimento de um tubo polínico que assegura o depósito dos anterozóides perto da oosfera.

Conclusão

         A reprodução sexuada envolve dois fenómenos que ocorrem alternadamente, a meiose e a fecundação. A profase I é uma fase longa durante a qual ocorrem fenómenos de extrema importância para garantir a variabilidade genética, o crossing-over. A segregação dos homólogos na anafase I e a separação dos cromatídeos-irmãos na anafase II são outros fenómenos que contribuem para gerar diversidade de características.
A meiose assegura a variabilidade genética, o que é vantajoso para as espécies por aumentar a sua capacidade de subsistência em condições adversas.

Bibliografia

-Carrajola, C; Castro, M, J; Hilário, T.- Planeta com vida, biologia. Santilhana, Carnaxide, 2007
-Santos, A; Santos, M; Santos, M - Biologia e Geologia, 11ª O Essencial, Asa Edições, Porto, 2007.