Como funciona a vida: reprodução assexuada

As bactérias se reproduzem de forma assexuada. Isso significa que, quando uma célula de bactéria divide-se, as duas metades desta divisão são idênticas, contendo exatamente o mesmo DNA. O filho é um clone do pai.

Como explicado em Como funciona o sexo, organismos superiores como plantas, insetos e animais se reproduzem sexuadamente, e este processo torna as ações da evolução mais interessantes. A reprodução sexuada pode criar uma grande variação dentro de uma espécie. Se pai e mãe têm múltiplos filhos, por exemplo, todos podem ser muito diferentes uns dos outros. Dois irmãos podem ter cor de cabelos, altura e tipo sangüíneo diferentes, etc. Isso acontece da seguinte maneira:

• em vez de uma longa fita de DNA, como ocorre em uma bactéria, as células de plantas e animais têm cromossomos - estruturas que têm como partes integrantes fitas de DNA. Os humanos têm 23 pares de cromossomos, para um total de 46 cromossomos. As moscas das frutas têm cinco pares. Cães têm 39 pares e algumas plantas podem ter até 100;

  Os cromossomos humanos contêm o DNA do genoma humano. Cada um dos pais contribui com 23 cromossomos.

   

• os cromossomos vêm em pares. Cada cromossomo é uma fita muito compacta de DNA. Existem duas fitas de DNA unidas pelo centrômero, formando uma estrutura na forma de "X". Uma vem da mãe e a outra do pai;
• uma vez que existem duas fitas de DNA, isto significa que os animais têm duas cópias de cada gene, em vez de uma cópia, como uma célula de E. coli;

  Imagem cedida pela U. S. DOE, Projeto do Genoma Humano

   

• quando uma mulher ou fêmea de uma espécie cria um óvulo e um homem ou macho da espécie cria um espermatozóide, as duas fitas de DNA devem combinar-se em uma fita única. O espermatozóide e o óvulo contribuem, cada um, com uma cópia de cada cromossomo. Eles se encontram para darem ao novo filho duas cópias de cada gene;
• para a formação de uma fita única no espermatozóide ou óvulo, uma ou outra cópia de cada gene é escolhida aleatoriamente. Um dos dois genes do par de genes em cada cromossomo é passado para o filho.

Em razão da natureza aleatória da seleção do gene, cada filho recebe uma mescla diferente de genes do DNA da mãe e do pai. É por isso que filhos dos mesmos pais podem ser tão diferentes entre si.

Um gene é apenas uma receita para a criação de uma enzima. Isto significa que, em qualquer planta ou animal, existem, de fato, duas receitas para cada enzima. Em certos casos, as duas receitas são iguais (homozigóticos), em ouros, são diferentes (heterozigóticos).

Aqui está um exemplo bem conhecido, que vem das ervilhas e ajuda a entender como pares de genes podem interagir. As ervilhas podem ser longas ou curtas. A diferença, de acordo com Carol Deppe, no livro "Breed your Own Vegetable Varieties" (Crie sua própria variedade de vegetais), está na síntese de um hormônio vegetal chamado giberelina. A versão "longa" do gene normalmente é a forma encontrada na natureza (selvagem). A versão "curta", em muitos casos, tem uma forma menos ativa de uma das enzimas envolvidas na síntese do hormônio, de modo que as plantas são mais curtas. Nós chamamos esses dois genes de alelos um do outro quando são herdados como alternativas um para o outro. Em termos moleculares, os alelos são formas diferentes do mesmo gene. Pode haver mais de dois alelos de um gene em uma população de organismos. Entretanto, qualquer organismo tem no máximo dois alelos. Plantas mais curtas geralmente não podem competir com plantas mais longas na natureza. Uma mutante curta em uma área de plantas longas seria sombreada. Este problema não é relevante quando um humano planta uma área ou campo apenas com plantas curtas. Além disso, as plantas curtas podem ser mais precoces que as longas, ou menos sujeitas a acamamento (queda) na chuva ou vento. Elas também podem ter uma proporção maior de grãos que o resto das plantas. Assim, plantas mais curtas podem ser vantajosas para o cultivo. Mutações ou alelos específicos não são bons nem ruins por si só, mas apenas dentro de determinado contexto. Um alelo que promova melhor crescimento em clima quente pode promover crescimento inferior em clima frio.

Uma das coisas que se deve notar na citação de Deppe, é que uma mutação em um único gene pode não ter efeito sobre um organismo ou em seus descendentes, ou nos descendentes de seus descendentes. Imagine, por exemplo, um animal que tenha duas cópias idênticas de um gene em um alelo. Uma mutação altera um dos dois genes de forma nociva. Presuma que uma criança receba este gene mutante do pai. A mãe contribui com um gene normal, de modo que ele pode não ter efeito sobre a criança (como no caso do gene da ervilha "baixa"). O gene mutante pode persistir por muitas gerações e jamais ser percebido até que, em algum ponto, os dois pais de uma criança contribuem com uma cópia do gene mutante. Nesse ponto, tomando o exemplo da citação de Deppe, poderíamos ter um pé baixo de ervilhas, porque a planta não forma a quantidade normal de giberelina.

Outro ponto a salientar é que muitas formas diferentes de um gene podem estar presentes em uma espécie. A combinação de todas as versões de todos os genes em uma espécie é chamada de pool genético da espécie. O pool genético aumenta quando uma mutação altera um gene e a mutação sobrevive. O pool genético diminui quando um gene desaparece.

Um dos exemplos mais simples da evolução pode ser visto na célula da E. coli. Para entendermos melhor o processo, vamos examinar o que ocorre nesta célula.