Reprodução sexual

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No primeiro estágio da reprodução sexuada, a " meiose ", o número de cromossomos é reduzido de um número diplóide (2n) para um número haplóide (n). Durante a " fertilização ", os gametas haplóides se unem para formar um zigoto diplóide , e o número original de cromossomos é restaurado.

A reprodução sexual é um tipo de reprodução que envolve um ciclo de vida complexo no qual um gameta (como um espermatozóide ou óvulo ) com um único conjunto de cromossomos ( haplóide ) se combina com outro para produzir um organismo composto de células com dois conjuntos de cromossomos ( diplóide ). [1] A reprodução sexual é o ciclo de vida mais comum em eucariotos multicelulares , como animais , fungos e plantas . A reprodução sexual não ocorre em procariontes(organismos sem núcleos celulares ), mas possuem processos com efeitos semelhantes, como conjugação , transformação e transdução bacteriana , que podem ter sido precursores da reprodução sexual nos primeiros eucariotos.

Na produção de células sexuais em eucariotos, as células-mãe diplóides se dividem para produzir células haplóides conhecidas como gametas em um processo chamado meiose que envolve recombinação genética . Os cromossomos homólogos se emparelham de modo que suas sequências de DNA fiquem alinhadas entre si, e isso é seguido pela troca de informações genéticas entre eles. Duas rodadas de divisão celular então produzem quatro gametas haplóides, cada um com metade do número de cromossomos de cada célula-mãe, mas com a informação genética nos cromossomos parentais recombinados. Dois gametas haploides se combinam em uma célula diplóide conhecida como zigoto em um processo denominado fertilização. O zigoto incorpora material genético de ambos os gametas. Múltiplas divisões celulares , sem alteração do número de cromossomos, formam então uma fase ou geração diplóide multicelular.

Na reprodução humana , cada célula contém 46 cromossomos em 23 pares. A meiose nas gônadas dos pais produz gametas, cada um contendo apenas 23 cromossomos que são recombinantes genéticos das sequências de DNA contidas nos cromossomos dos pais. Quando os núcleos dos gametas se unem para formar um óvulo fertilizado ou zigoto, cada célula da criança resultante terá 23 cromossomos de cada pai, ou 46 no total. [2] [3]

Apenas nas plantas, a fase diplóide, conhecida como esporófito , produz esporos por meiose que germinam e então se dividem por mitose para formar uma fase multicelular haplóide, o gametófito , que produz gametas diretamente por mitose. Esse tipo de ciclo de vida, envolvendo a alternância entre duas fases multicelulares, o gametófito haplóide sexual e o esporófito diplóide assexuado, é conhecido como alternância de gerações .

A evolução da reprodução sexual é considerada paradoxal, [3] porque a reprodução assexuada deve ser capaz de superá-la, pois todo organismo jovem criado pode gerar seus próprios filhotes. Isso implica que uma população assexuada tem uma capacidade intrínseca de crescer mais rapidamente a cada geração. [4] Este custo de 50% é uma aptidão desvantagem de reprodução sexual. [5] O custo duplo do sexo inclui esse custo e o fato de que qualquer organismo só pode passar 50% de seus próprios genes para seus descendentes. Uma vantagem definitiva da reprodução sexual é que ela impede o acúmulo de mutações genéticas . [6]

A seleção sexual é um modo de seleção natural em que alguns indivíduos se reproduzem melhor que outros de uma população porque são melhores em conseguir parceiros para a reprodução sexuada. [7] [8] Foi descrito como "uma poderosa força evolucionária que não existe em populações assexuadas." [9]

Evolução [ editar ]

Artigo principal: Evolução da reprodução sexual

A primeira evidência fossilizada de reprodução sexuada em eucariotos é do período Stenian , cerca de 1 a 1,2 bilhão de anos atrás. [10]

Biólogos que estudam a evolução propõem várias explicações para o desenvolvimento da reprodução sexuada e sua manutenção. Essas razões incluem a redução da probabilidade de acúmulo de mutações deletérias, aumento da taxa de adaptação a ambientes em mudança , [11] lidar com a competição , reparo de DNA e mascaramento de mutações deletérias. [12] [13] [14] Todas essas idéias sobre por que a reprodução sexual foi mantida são geralmente apoiadas, mas, em última análise, o tamanho da população determina se a reprodução sexual é totalmente benéfica. Populações maioresparecem responder mais rapidamente a alguns dos benefícios obtidos por meio da reprodução sexual do que populações menores. [15]

A manutenção da reprodução sexuada foi explicada por teorias que atuam em vários níveis de seleção , embora alguns desses modelos permaneçam controversos. [ carece de fontes? ] No entanto, os modelos mais recentes apresentados nos últimos anos sugerem uma vantagem básica para a reprodução sexual em organismos complexos de reprodução lenta .

A reprodução sexual permite que essas espécies exibam características que dependem do ambiente específico em que habitam e das estratégias de sobrevivência específicas que empregam. [16]

A seleção sexual [ editar ]

Artigo principal: Seleção sexual

Para se reproduzir sexualmente, machos e fêmeas precisam encontrar um parceiro . Geralmente, em animais , a escolha do parceiro é feita pelas fêmeas, enquanto os machos competem para serem escolhidos. Isso pode levar os organismos a esforços extremos para se reproduzir, como combate e exibição, ou produzir características extremas causadas por um feedback positivo conhecido como fuga Fisheriana . Assim, a reprodução sexuada, como forma de seleção natural , tem efeito na evolução . O dimorfismo sexual é onde os traços fenotípicos básicos variam entre machos e fêmeas da mesma espécie . Dimorfismo é encontrado em ambosórgãos sexuais e em características sexuais secundárias , tamanho do corpo, força física e morfologia, ornamentação biológica , comportamento e outras características corporais. No entanto, a seleção sexual só está implícita por um longo período de tempo, levando ao dimorfismo sexual. [17]

Proporção entre os sexos [ editar ]

Com exceção de algumas vespas eussociais , os organismos que se reproduzem sexualmente têm uma proporção sexual de 1: 1 de nascimentos de machos e fêmeas. O estatístico e biólogo inglês Ronald Fisher descreveu por que isso acontece no que veio a ser conhecido como princípio de Fisher . [18] Isso basicamente diz o seguinte:

  1. Suponha que nascimentos masculinos sejam menos comuns do que femininos.
  2. Um macho recém-nascido tem melhores perspectivas de acasalamento do que uma fêmea recém-nascida e, portanto, pode esperar ter mais descendentes.
  3. Portanto, pais geneticamente dispostos a produzir machos tendem a ter mais netos do que a média.
  4. Portanto, os genes para as tendências produtoras de machos se espalham e os nascimentos masculinos se tornam mais comuns.
  5. À medida que se aproxima a proporção sexual de 1: 1, a vantagem associada à produção de machos morre.
  6. O mesmo raciocínio é válido se as fêmeas forem substituídas por machos em todo o processo. Portanto, 1: 1 é a razão de equilíbrio.

Animais [ editar ]

Mais informações: Sistema reprodutivo § Animais , fertilização em animais e comportamento sexual animal

Insects [ editar ]

Mais informações: Inseto § Reprodução e desenvolvimento
Imperador australiano botando ovos, guardado pelo homem

As espécies de insetos constituem mais de dois terços de todas as espécies animais existentes . A maioria das espécies de insetos se reproduz sexualmente, embora algumas espécies sejam facultativamente partenogenéticas . Muitas espécies de insetos têm dimorfismo sexual , enquanto em outras os sexos parecem quase idênticos. Normalmente, eles têm dois sexos, com machos produzindo óvulos de espermatozóides e fêmeas. Os óvulos se desenvolvem em óvulos que possuem uma cobertura chamada córion , que se forma antes da fertilização interna. Os insetos têm estratégias de acasalamento e reprodutivas muito diversas, resultando na maioria das vezes no espermatóforo macho de depósitodentro da fêmea, que ela armazena até que esteja pronta para a fertilização do óvulo. Após a fertilização e a formação de um zigoto, e vários graus de desenvolvimento, em muitas espécies os ovos são depositados fora da fêmea; enquanto em outros, eles se desenvolvem ainda mais dentro da mulher e nascem vivos.

Aves [ editar ]

Mais informações: reprodução aviária

Mamíferos [ editar ]

Artigo principal: Reprodução de mamíferos
Veja também: Reprodução humana

Existem três tipos de mamíferos existentes: monotremados , placentários e marsupiais , todos com fertilização interna. Em mamíferos placentários, os descendentes nascem como juvenis: animais completos com os órgãos sexuais presentes, embora não reprodutivamente funcionais. Depois de vários meses ou anos, dependendo da espécie, os órgãos sexuais se desenvolvem até a maturidade e o animal torna-se sexualmente maduro . A maioria das fêmeas de mamíferos só é fértil durante certos períodos do ciclo estral , momento em que estão prontas para acasalar. Mamíferos machos e fêmeas individuais se encontram e realizam a cópula . [ citação necessária] Para a maioria dos mamíferos, machos e fêmeas trocam parceiros sexuais ao longo de sua vida adulta . [19] [20] [21]

Peixes [ editar ]

Mais informações: Peixes § Sistema reprodutivo

A grande maioria das espécies de peixes põe ovos que são fertilizados pelo macho. [22] Algumas espécies colocam seus ovos em um substrato como uma rocha ou em plantas, enquanto outras espalham seus ovos e os ovos são fertilizados à medida que flutuam ou afundam na coluna de água.

Algumas espécies de peixes usam fertilização interna e então dispersam os ovos em desenvolvimento ou dão à luz crias vivas. Os peixes que têm descendentes vivos incluem o guppy e mollies ou Poecilia . Os peixes que dão à luz filhotes vivos podem ser ovovíparos , onde os ovos são fertilizados dentro da fêmea e os ovos simplesmente eclodem dentro do corpo feminino, ou em cavalos-marinhos , o macho carrega os filhotes em desenvolvimento dentro de uma bolsa e dá à luz filhotes vivos. [23] Os peixes também podem ser vivíparos , onde a fêmea fornece alimento para a prole que cresce internamente. Alguns peixes são hermafroditas, onde um único peixe é macho e fêmea e pode produzir ovos e esperma. Em peixes hermafroditas, alguns são machos e fêmeas ao mesmo tempo, enquanto em outros peixes são hermafroditas em série; começando como um sexo e mudando para o outro. Em pelo menos uma espécie hermafrodita, a autofertilização ocorre quando os óvulos e os espermatozoides são liberados juntos. A autofecundação interna pode ocorrer em algumas outras espécies. [24] Uma espécie de peixe não se reproduz por reprodução sexuada, mas usa o sexo para produzir descendentes; Poecilia formosa é uma espécie unissex que usa uma forma de partenogênese chamada ginogênese , onde os ovos não fertilizados se desenvolvem em embriões que produzem descendentes femininos. Poecilia formosaacasalar com machos de outras espécies de peixes que usam fertilização interna, o esperma não fertiliza os ovos, mas estimula o crescimento dos ovos que se desenvolvem em embriões. [25]

Répteis [ editar ]

Acasalamento de lagartixas comuns , vista ventral com hemipênis inserido na cloaca
Mais informações: Répteis § Reprodução

Anfíbios [ editar ]

Mais informações: Anfíbio § Reprodução

Moluscos [ editar ]

Mais informações: Mollusk § Reprodução

Plantas [ editar ]

Artigo principal: Reprodução de plantas

Os animais têm ciclos de vida com uma única fase multicelular diplóide que produz gametas haploides diretamente por meiose. Os gametas masculinos são chamados de espermatozoides e os gametas femininos são chamados de óvulos ou óvulos. Em animais, a fertilização do óvulo por um espermatozóide resulta na formação de um zigoto diplóide que se desenvolve por repetidas divisões mitóticas em um adulto diplóide. As plantas têm duas fases multicelulares do ciclo de vida, resultando em uma alternância de gerações. Os zigotos das plantas germinam e se dividem repetidamente por mitose para produzir um organismo multicelular diplóide conhecido como esporófito. O esporófito maduro produz esporos haplóides por meiose que germinam e se dividem por mitose para formar uma fase de gametófito multicelular que produz gametas na maturidade. Os gametófitos de diferentes grupos de plantas variam em tamanho. Os musgos e outras plantas pteridofíticas podem ter gametófitos consistindo de vários milhões de células, enquanto as angiospermas têm apenas três células em cada grão de pólen.

Plantas com flores [ editar ]

As flores são os órgãos sexuais das plantas com flores.

As plantas com flores são a forma de planta dominante em terra e se reproduzem sexualmente ou assexuadamente. Freqüentemente, sua característica mais marcante são os órgãos reprodutivos, comumente chamados de flores. A antera produz grãos de pólen que contêm gametófitos masculinos que produzem núcleos de esperma. Para que a polinização ocorra, os grãos de pólen devem aderir ao estigma da estrutura reprodutiva feminina ( carpelo ), onde os gametófitos femininos (óvulos) estão localizados dentro do ovário . Depois que o tubo polínico cresce através do estilo do carpelo, o sexoos núcleos celulares do grão de pólen migram para o óvulo para fertilizar a célula-ovo e os núcleos do endosperma dentro do gametófito feminino em um processo denominado fertilização dupla . O zigoto resultante se desenvolve em um embrião, enquanto o endosperma triploide (uma célula espermática mais duas células femininas) e os tecidos femininos do óvulo dão origem aos tecidos circundantes na semente em desenvolvimento. O ovário, que produziu o (s) gametófito (s) feminino (s), então se transforma em um fruto , que envolve a (s) semente (s). As plantas podem ser autopolinizadas ou polinizadas cruzadas .

Em 2013, flores que datam do Cretáceo (100 milhões de anos antes do presente) foram encontradas envoltas em âmbar, a evidência mais antiga de reprodução sexual em uma planta com flor. Imagens microscópicas mostraram tubos crescendo a partir do pólen e penetrando no estigma da flor. O pólen era pegajoso, sugerindo que era transportado por insetos. [26]

Plantas sem flores como samambaias , musgo e hepáticas usam outros meios de reprodução sexual.

Samambaias [ editar ]

As samambaias produzem principalmente grandes esporófitos diploides com rizomas , raízes e folhas. As folhas férteis produzem esporângios que contêm esporos haplóides . Os esporos são liberados e germinam para produzir gametófitos curtos e finos que são tipicamente em forma de coração, pequenos e de cor verde. Os talos gametófitos produzem espermatozoides móveis nos anterídios e óvulos na arquegônianas mesmas ou em plantas diferentes. Após as chuvas ou quando o orvalho deposita uma película de água, os espermatozoides móveis são espirrados para longe dos anterídios, que normalmente são produzidos na parte superior do talo, e nadam na película de água até a arquegônia onde fertilizam o óvulo. Para promover o cruzamento ou a fertilização cruzada, os espermatozoides são liberados antes que os óvulos sejam receptivos ao esperma, tornando mais provável que o espermatozoide fertilize os óvulos de diferentes talos. Após a fertilização, um zigoto é formado e se transforma em uma nova planta esporofítica. A condição de ter plantas esporófitas e gametófitas separadas é chamada de alternância de gerações . Outras plantas com ciclos de vida semelhantes incluem Psilotum , Lycopodium ,Selaginella e Equisetum .

Briófitas [ editar ]

As briófitas , que incluem hepáticas , hornworts e musgos , reproduzem-se sexualmente e vegetativamente . São pequenas plantas que crescem em locais úmidos e, como samambaias, têm espermatozoides móveis com flagelos e precisam de água para facilitar a reprodução sexual. Essas plantas começam como um esporo haplóide que cresce na forma gametófita dominante, que é um corpo haplóide multicelular com estruturas semelhantes a folhas que fotossintetizam. Gâmetas haplóides são produzidos em anterídios (masculino) e arquegônios (feminino) por mitose. Os espermatozoides liberados dos anterídios respondem a substâncias químicas liberadas pelos arquegônios maduros e nadam até eles em uma película de água e fertilizam os óvulos, produzindo assim um zigoto. O zigoto se divide por divisão mitótica e se transforma em um esporófito diplóide multicelular. O esporófito produz cápsulas de esporos ( esporângios ), que são conectados por hastes ( cerdas) para o arquegônio. As cápsulas de esporos produzem esporos por meiose e, quando maduras, as cápsulas se abrem para liberar os esporos. As briófitas apresentam variações consideráveis ​​em suas estruturas reprodutivas e o que está acima é um esboço básico. Além disso, em algumas espécies, cada planta é um sexo (dióica), enquanto outras espécies produzem ambos os sexos na mesma planta (monóica). [27]

Fungi [ editar ]

Artigo principal: Acasalamento em fungos
Mais informações: Fungo § Reprodução
Puffballs emitindo esporos

Os fungos são classificados pelos métodos de reprodução sexuada que empregam. O resultado da reprodução sexual na maioria das vezes é a produção de esporos em repouso que são usados ​​para sobreviver em tempos difíceis e para se espalhar. Normalmente, existem três fases na reprodução sexual dos fungos: plasmogamia , cariogamia e meiose . O citoplasma de duas células-mãe se funde durante a plasmogamia e os núcleos se fundem durante a cariogamia. Novos gametas haplóides são formados durante a meiose e se desenvolvem em esporos. A base adaptativa para a manutenção da reprodução sexuada nos fungos Ascomycota e Basidiomycota ( dikaryon )foi revisado por Wallen e Perlin. [28] Eles concluíram que a razão mais plausível para manter essa capacidade é o benefício de reparar danos ao DNA , causados ​​por uma variedade de estresses, por meio da recombinação que ocorre durante a meiose . [28]

Bactérias e archaea [ editar ]

Três processos distintos em procariotos são considerados semelhantes ao sexo eucariótico : transformação bacteriana , que envolve a incorporação de DNA estranho no cromossomo bacteriano; conjugação bacteriana , que é uma transferência de DNA de plasmídeo entre bactérias, mas os plasmídeos raramente são incorporados ao cromossomo bacteriano; e transferência de genes e troca genética em arquéias .

A transformação bacteriana envolve a recombinação do material genético e sua função está principalmente associada ao reparo do DNA . A transformação bacteriana é um processo complexo codificado por numerosos genes bacterianos e é uma adaptação bacteriana para a transferência de DNA. [12] [13] Esse processo ocorre naturalmente em pelo menos 40 espécies bacterianas. [29] Para que uma bactéria se ligue, absorva e recombine o DNA exógeno em seu cromossomo, ela deve entrar em um estado fisiológico especial denominado competência (consulte Competência natural ). A reprodução sexual em eucariotos unicelulares iniciais pode ter evoluído de transformação bacteriana, [14] ou de um processo semelhante em arquéias (ver abaixo).

Por outro lado, a conjugação bacteriana é um tipo de transferência direta de DNA entre duas bactérias mediada por um apêndice externo denominado pilus de conjugação. [30] A conjugação bacteriana é controlada por genes de plasmídeo que são adaptados para espalhar cópias do plasmídeo entre as bactérias. A integração infrequente de um plasmídeo em um cromossomo bacteriano hospedeiro e a transferência subsequente de uma parte do cromossomo hospedeiro para outra célula não parecem ser adaptações bacterianas. [12] [31]

A exposição de espécies hipertermofílicas de archaeal Sulfolobus a condições de dano ao DNA induz agregação celular acompanhada por troca de marcadores genéticos de alta frequência . [32] [33] Ajon et al. [33] levantaram a hipótese de que esta agregação celular aumenta o reparo de DNA espécie-específico por recombinação homóloga. A transferência de DNA em Sulfolobus pode ser uma forma inicial de interação sexual semelhante aos sistemas de transformação bacteriana mais bem estudados que também envolvem a transferência de DNA espécie-específica levando ao reparo de recombinação homóloga de danos no DNA.

Veja também [ editar ]

  • Anfimixis (psicologia)
  • Anisogamia
  • Reprodução biológica
  • Hermafroditismo
  • Isogamia
  • Escolha do companheiro
  • Acasalamento em fungos
  • Proporção operacional de sexo
  • Cruzando
  • Alogamia
  • Auto-incompatibilidade
  • Sexo
  • Relação sexual
  • Transformação (genética)

Referências [ editar ]

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Outras leituras [ editar ]

  • Pang, K. "Certificate Biology: New Mastering Basic Concepts", Hong Kong, 2004
  • Journal of Biology of Reproduction , acessado em agosto de 2005.
  • "Sperm Use Heat Sensors To Find The Egg; Weizmann Institute Research Contributes To Understanding Of Human Fertilization" , Science Daily , 3 de fevereiro de 2003
  • Michod, RE; Levin, BE, eds. (1987). A evolução do sexo: um exame das idéias atuais . Sunderland, Massachusetts: Sinauer Associates. ISBN 978-0878934584.
  • Michod, RE (1994). Eros e evolução: uma filosofia natural do sexo . Perseus Books. ISBN 978-0201407549.

Ligações externas [ editar ]

  • Khan Academy, vídeo aula