Estudo oferece evidências da superioridade da reprodução sexual contra assexual na velocidade de adaptação

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Células de Cerevisiae em um microscópico DIC.

Traduzido de Phys.org

Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Harvard conduziu uma série de experimentos que levou a evidência que mostra que reprodução sexual permite uma adaptação mais rápida que a assexuada, ajudando, então, explicar porque reprodução sexual continua existindo apesar de ser muito mais complexa que a assexuada. Em seu artigo publicado na revista Nature, a equipe descreve seus experimentos e explicam porque eles acreditam que seus resultados ajudam a mostrar porque é que a reprodução sexual continua persistindo na natureza. Matthew Goddard, com a Universidade de Lincoln do Reino Unido, mostra uma parte do trabalho feito pela equipe na mesma edição do periódico, descrevendo o que a equipe realizou e destacando o trabalho ainda a ser feito.

Por muitos anos, como Goddard explicou, cientistas têm quebrado suas cabeças tentando descobrir o porquê da reprodução sexual existir —  clonagem, ele aponta, é muito menos complexa (há também as complicações adicionais e os riscos inerentes ao processo de nascimento) e, portanto, deveria ter se tornado o principal meio de reprodução. A resposta do porquê não ter se tornado, alguns pesquisadores acreditam, está na maneira como os genes sofrem mutação. Reprodução sexual, segundo eles, envolve a recombinação de cromossomos de ambos os pais e a separação deles nas células reprodutivas —  a clonagem, em contraste, é muito mais simples, conveniente e as seleções são afetadas apenas pela aptidão do genoma. Devido a estas diferenças, alguns pesquisadores têm sugerido que reprodução sexual existe porque permite a adaptação mais rápida do que a reprodução assexuada, mas até agora ninguém foi capaz de encontrar uma maneira de provar isso. Nesta última vez os pesquisadores parecem ter chegado perto através da identificação de mutações que surgiram em populações de leveduras.

A equipe fez populações de levedura assexuadas e sexuadas crescerem e se multiplicarem por mais de 1000 gerações em seu laboratório, parando em uma base regular para notar o estava ocorrendo, utilizando sequenciamento de DNA para rastrear mutações de uma única base. Os pesquisadores relatam que, inicialmente, as gamas de mutações eram, em sua maioria, semelhantes, mas a longo prazo os pesquisadores descobriram que com a população sexual, menos mutações se tornaram fixas, o que sugere uma melhor eficiência na adaptação do que as populações assexuadas.

Os pesquisadores sugerem que este é primeiro experimento a oferecer tais resultados, mas reconhece que ainda há trabalho a ser feito — levedura tem apenas uma cópia de cada cromossomo; ainda não está claro se os mesmos resultados se mantém quando houver dois, Goddard observa. Ele também observa que a equipe se concentrou principalmente em bases de DNA individuais e, assim, não está claro se eles teriam alcançado o mesmo resultado quando segmentos inteiros de DNA estavam envolvidos. Além disso, ainda há a grande questão de como ou porque a reprodução sexual surgiu em primeiro lugar.

Mais informações: Michael J. McDonald et al. Sex speeds adaptation by altering the dynamics of molecular evolution, Nature (2016). DOI: 10.1038/nature17143 (http://rdcu.be/gvUz)

Abstract
Sexo e recombinação são generalizados em quase toda a natureza, apesar de seus custos substanciais. Compreender as forças evolutivas que mantêm estes fenômenos é um desafio central na biologia. Uma hipótese de longa data argumenta que o sexo é benéfico porque a recombinação acelera a adaptação. A teoria propõe vários mecanismos genéticos de população distinta que poderia estar sujeita a esta vantagem. Por exemplo, o sexo pode promover a fixação de mutações benéficas, quer por aliviar a competição por interferência (o efeito Fisher-Muller) ou separando-os de carga deletéria. As experiências anteriores confirmam que o sexo pode aumentar a taxa de adaptação, mas estes estudos não observaram a dinâmica evolutiva que impulsionam este efeito no nível genômico. Aqui nós apresentamos o primeiro, para o nosso conhecimento, a comparação entre as dinâmicas de nível sequencial de adaptações experimentais de populações sexuadas e assexuadas de Saccharomyces cerevisiae, o que nos permite identificar os mecanismos específicos pelos quais o sexo acelera a adaptação. Nós achamos que o sexo altera as assinaturas moleculares da evolução, alterando o espectro de mutações que corrigem e confirmam as previsões teóricas de que ele faz isso por redução de interferência clonal. Mostramos também que mutações deletérias substancialmente pegam carona para fixação na adaptação de populações assexuadas. Em contraste, a recombinação impede que tais mutações se fixem. Nossos resultados demonstram que o sexo acelera a adaptação e altera sua assinatura molecular, permitindo que a seleção natural trabalhe de forma mais eficiente e beneficamente a partir de mutações deletérias.

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