O slideshow foi denunciado.
Utilizamos seu perfil e dados de atividades no LinkedIn para personalizar e exibir anúncios mais relevantes. Altere suas preferências de anúncios quando desejar.

Aula sexo

2.856 visualizações

Publicada em

Conceitos básicos da ecologia do sexo

Publicada em: Educação
  • Seja o primeiro a comentar

Aula sexo

  1. 1. Sexo Prof. Dr. Harold Gordon Fowler popecologia@hotmail.comEcologia de Populações
  2. 2. Sexo
  3. 3. Sumário do TópicoVantagens da reprodução sexual – Elimina as mutações ruins (proles não reproduzem) – Adaptação a ambientes mutantes – Adaptação aos aspetos de ambientes constantes – Separa as mutações benéficas das mutações ruins
  4. 4. As duas formas principais dereprodução nos animais e plantas: •A reprodução assexuada “sem sexo” : a criação de indivíduos novos com todos os genes provem de um pai sem a fusão de ovo e esperma -Depende principalmente da divisão mitótica •A reprodução sexual: criação de proles pela fusão de gametas haplóides para formar um ovo fertilizado (zigoto) que é diplóide -aumenta a variabilidade genética das proles ao gerar combinações únicas dos genes herdados dos dois pais -pode aumentar o sucesso reprodutivo dos pais quando os fatores ambientais mudam rapidamente
  5. 5. Variedade de Métodos de ReproduçãoSeleção Natural: atributos desvantajosos tendem sumir e os atributos vantajosos são repassados.Os atributos herdáveis são codificados em trechos de DNA nos cromossomos do núcleo em cada célula de um organismo.A genoma humana contem ~ 20,000–25,000 genes.Tempo é o fator principal na evolução.
  6. 6. Variedade dos Métodos de ReproduçãoAs primeiras formas de vida a usar DNA foram organismos unicelulares microscópicos, que reproduziram a se dividir (fissão binária).Atualmente, as bactérias trocam DNA por meio da conjugação; bactéria se conectam por um túbulo fino (pilus), e o DNA (plasmidieo) passa pelo túbulo a genoma recipiente da bactéria.
  7. 7. Terra Formação da Origem da vida (mistura de genes não específicos) Conjugação de bactéria Eucarióticos unicelulares Dividem por mitose Organismos multicelulares Reproduzem via gametasBilhões de anos atrás Copula e fertilização interna Uma breve historia do sexo Mamíferos com placentas
  8. 8. Por que o sexo???A reprodução assexuada é mais rápida e mais fácil  mais proles por indivíduo. – Bactéria. – Tiririca. – Lagartos. – Com a reprodução sexual ocorre uma diluição da própria herança
  9. 9. Reprodução Assexuada
  10. 10. Sexo: DefiniçõesNas eucariotas: sexo é a produção de gametas por meiose, e depois singamia Fêmea: a forma do organismo que carrega a maior sustento para a prole (o ovo). Todos os outros "sexos" são machos por definição.
  11. 11. Sexo: DefiniçõesA conseqüência genética mais importante do sexo: união numa única célula os genes de duas células parentais.O processo da recombinação genética queocorre durante a meiose também assegura que os genes são diferentes mas cromossomos (homólogos) podem ser combinados em um único cromossomo.
  12. 12. Variedade de Métodos de ReproduçãoOs organismos unicelulares dividem por meio da mitose, ou seja têm reprodução assexuada.
  13. 13. Muitos invertebrados reproduzem de forma assexuada •Fissão: a separação do pai em dois ou mais indivíduos de tamanhos similares •Brotamento: indivíduos novos originam do crescimento de indivíduos existentes -Cnidarians e tunicaos -Podem se soltar do pai ou ficar fixado (formação de colônias extensivas como corais) •Fragmentação: A quebra do corpo em vários pedaços -Todo pedaço não se desenvolve em adulto
  14. 14. Regeneração precisa acompanhar a fragmentação •Novo crescimento de partes faltantes do corpo •Esponjas, cnidarians, polichaetos, tunicados (reprodução) -Muitas estrelas do mar podem regenerar partes faltantes do corpo — não é reprodução, mas muitas estrelas do mar podem reproduzir de um apêndice perdido
  15. 15. Vantagens potenciais da reprodução assexuada •Permite indivíduos que vivem isoladamente produzir filhotes sem encontrar um par do outro sexo •Pode produzir muitos filhotes em pouco tempo •Favorável em ambientes estáveis — produz precisamente os genótipos de sucesso
  16. 16. Variedade de Métodos de ReproduçãoOs organismos multicelulares: capacidade de reprodução sexual (mistura de genes de dois indivíduos por meio da fusão de duas gametas).Gametas: usualmente haplóides (metade do número de cromossomos num célula diplóide normal).Gametas Haplóides: produzidas pela meiose.
  17. 17. Historia de Idéias da Reprodução• Idéia do século 18 da pré-formação: ovo ou espermatozóides pré-formados, infante miniaturo, ou o homúnculo •Epigênese de Aristóteles: a forma de um animal gradualmente emerge de um ovo sem forma
  18. 18. Gametas
  19. 19. Gametas originam da meiose•Gameta feminina: ovo (não fertilizado); grande, nãomóveis•Gameta masculina: espermatoides; muito menores,móveis
  20. 20. ReproduçãoGametas que fertilizam =espermatozóide Gametas que proporcionam vantagem após a fertilização = ovo
  21. 21. ReproduçãoFertilização: União do espermatoides e o ovo Externa: os ovos são soltos pela fêmea num ambiente úmido onde são fertilizados pelo macho 1. Habitat precisa ser úmido para evitar a ressaca e permita que os espermatoides nadam. 2. Timing é crítico para encontrar ovos receptivos 3. Fatores ambientais podem causar uma população a soltar as gametas de uma vez, ou sinais químicas de um indivíduo soltando gametas podem desencadear a soltura em outros indivíduos 4. Indivíduos podem exibir comportamento de cortejo que resulta na fertilização do ovo
  22. 22. ReproduçãoFertilização: União do espermatoides e o ovo Interna: Os espermatoides são depositados sobre ou próximo ao trato reprodutivo da fêmea, e a fertilização ocorre dentro do trato 1. Adaptação que permite os espermatoides alcançar o ovo num ambiente seco 2. Requer comportamento que resulta na copula O comportamento não característico é eliminado pela seleção natural. As aranhas fêmeas podem comer os machos que não dão ou respondem a sinais específicos durante a copula.
  23. 23. Duas temas principais naevolução do sistema reprodutivo: 1. A transferência gradual para a fertilização interna comparada com a fertilização externa 2. A separação da relação estrutural entre o sistema de excreção o sistema reprodutivo
  24. 24. ReproduçãoToda espécies produz mais filhotes que podem sobreviver e reproduzir Fertilização Externa = mais zigotos, mas com menos sobrevivência proporcional Fertilização Interna = menos zigotos Tipos principais de proteção Cascos duros dos ovos Desenvolvimento do embrião dentro do trato reprodutivo da fêmea Cuidado Parental dos ovos e filhotes Os ovos terrestres podem sobreviver em ambientes duros Muitos animais retêm o embrião no trato reprodutivo da fêmeaOs embriões são nutridos pela placenta
  25. 25. Por que o sexo???
  26. 26. A Seleção Natural assegura a reprodução sexualO sexo é um enigma evolutivo.É muito inferior a reprodução assexuada mensurado pelo produção reprodutiva. – Se uma população tem a metade fêmeas sexuais e outra metade fêmeas assexuadas, a condição assexuada aumentaria. Todas as proles de fêmeas assexuadas seriam filhas reprodutivas. Somente a metade das proles das fêmeas sexuais seria feminina; a outra metade seria necessariamente machos.
  27. 27. A seleção natural mantém areprodução sexualO sexo gera variação genética durante a meiose efertilização.A variação de geração a geração pode ser o maisimportante para estabelecer a razão sexual.A desvantagem da reprodução sexual é que ela produzmenos proles do que a reprodução assexuada.A variação produzida durante a meiose ganha umadesvantagem, e a reprodução sexual domina.
  28. 28. Por que o sexo???Vantagens:Limita mutações ruins – Assexuada: todas as filhas recebem todas as mutações – Sexual: Distribuição aleatória das mutações. Os indivíduos com as piores mutações geralmente não reproduzem
  29. 29. Por que o Sexo???Vantagens:Gera combinações benéficas de genes – Adaptação a mudança do ambiente – Adaptação a todo aspecto de ambientes constantes Hipótese de Jack Spratt – Pode separar as mutações benéficas das mutações ruins
  30. 30. Por que dois sexos diferentes?Por que não compartilhar genes com um par similar?Hermafroditas: lombrigas, moluscos, plantas florescentes – Cada indivíduo  gametas masculinas e femininas, mas não se auto-fecundam
  31. 31. Reprodução Sexual:Seleção destrutiva das gametas
  32. 32. Por que dois sexos diferentes?Investimento reprodutivo:Quanto esperar de seu par?As fêmeas contribuem mais recursos: produzem ovos grandes que se desenvolvem dentro de seu corpo, leite…..Mas podem escolher o par — o indivíduo que protege-a e que pode ajudar cuidar dos filhotes.
  33. 33. SexoUma decisão crítica da historia vital refere a se reproduz sexualmente ou não, e se copula com ela mesma. – Essa também envolve a ecologia, porque a utilidade evolutiva da reprodução sexual é principalmente para produzir proles viáveis. – Se o organismo é bem adaptado ao ambiente, pode criar um desvantagem porque o sexo quebra as combinações potencialmente úteis de alelos. – Nos ambientes mutantes ou incertos, a reprodução sexual pode ser crítica para a sobrevivência contínua de uma linhagem genética.
  34. 34. Muitos animais podem reproduzir usando somente um mecanismo (assexuado ou sexual) ou ambos!! IMAGINE!• Pulgões, rotíferas, Daphnia — a fêmea pode produzir ovos os dois tipos dependendo das condições ambientais. Um tipo é fertilizado Outro tipo desenvolve pelo partenogênese – o ovo desenvolve sem ser fertilizado Nascem adultos haplóides – produzem ovos sem a meiose Daphnia— troca de assexuada a sexual; relacionada a estação Assexuada = condições favoráveis; sexual = stress ambiental Zangões de abelha de mel desenvolvem partenogeneticamente, e as fêmeas de ovos fertilizados •Vários gêneros de peixes, anfíbios e lagartos reproduzem exclusivamente por uma forma complexa de partenogênese -envolve o duplicação dos cromossomos após a meiose — “zigotos” diplóides
  35. 35. Os animais podem reproduzir sexualmente ou de forma assexuada exclusivamente, ou podem alternar entre os dois modos. {“alternação de gerações”} Em pulgões, rotíferos, e o crustáceo de água doce, Daphnia, cada fêmea pode produzir dois tipos de ovos dependentes das condições ambientais.Daphnia: A reprodução assexuada ocorre em condições boas, cedo na estação. As fêmeas produzem filhas clonais partenogenéticas.A reprodução sexual ocorre durante as condições ambientais adversas: escassez de alimento e fim da estação.Alguns machos se desenvolvem de ovos partenogenéticos e algumas fêmeas produzem ovos mais obscuros que requerem fertilização pelos machos. {machos produzidos somente quando as condições ambientais são ruins: sexo uma boa idéia!}Os ovos fertilizados formam efipia dormentes: resistentes ao frio, dessecação e digestão e podem ficar viáveis no sedimento por anos, - dispersam no espaço e tempo.
  36. 36. Porque o sexo?CUSTOS: Alelos recessivos podem combinar para produzir uma característica homocigoticaMeiose — somente a metade dos genes são transferidosFêmeas “mal gastam” esforços para produzir machosCruzamento sob interesses conflitantes com as fêmeas geralmente perdendo
  37. 37. Outros custos da reprodução sexualProdução dos mecanismos e aparelhos sexuais
  38. 38. Outros custos da reprodução sexualProdução dos mecanismos e aparelhos sexuais Comportamento de copula Transmissão de doença Escape da fêmea de predadores
  39. 39. Desvantagem da reprodução sexualParentesGametas Ovos EspermatozóidesProle
  40. 40. Teoricamente, o sexo tem um “desvantagem dobro.” – Uma fêmea que produz duas proles por geração geraria uma população de oito fêmeas após quatro gerações se reproduz assexuadamente, mas somente uma fêmea se reproduz sexualmente. Fêmea assexuada Fêmea sexual Geração 1 Geração 21 Geração 3 Geração 4
  41. 41. Teoricamente, o sexo tem um “desvantagemdobro.”Acontece porque os machos não reproduzemecologicamente. Fêmea assexuada Fêmea sexual Geração 1 Geração 2 Geração 3 Geração 4
  42. 42. Por que o sexo e a recombinação?Barton NH, Charlesworth BSCIENCE 281 (5385): 1986-1990 SEP 25 1998.Abstract: a maioria dos organismos superioresreproduzem sexualmente, a pesar da vantagemreprodutivo automática da reprodução assexuada. Numa população de fêmeas partenogenéticas: A população pode produzir filhotes mais rapidamente – todas São mães e cada filha reproduz 100% dos genes da mãe e não 50%; Mas as filhas, famílias e populações são geneticamente mais homogêneas, com ecologias menos variáveis e mais suscetíveis a evolução de parasitasIsso implica a operação de forças seletivas que conferem uma vantagem a sexualidade e a recombinação genética, a nível populacional ou individual.O efeito do sexo e a recombinação {combinando as mutações benéficas isoladasem} locos genéticos diferentes, o que aumenta a eficiência da seleção natural, é provavelmente um fator principal que favorece sua evolução e manutenção. … Com o sexo, as mutações isoladas em locos diferentes em indivíduos diferentes podem ser combinadas em um indivíduo: as mutações benéficas podem interagir sinergisticamente e as mutações deletérias podem ser eliminadas em grupos . Ambos os processos podem Acelerar a adaptação e selecionar a recombinação sexual. http://www.pbs.org/wgbh/evolution/sex/advantage/index.html
  43. 43. Porque o sexo?O sexo precisa conferir alguma vantagem seletiva para compensar os custos de uma produção reprodutiva menor. – De outra forma, uma migração de indivíduos assexuados ou uma mutação que permite a reprodução assexuada ganharia na competição com os indivíduos sexuais e os alelos que favorecem o sexo.De fato, a maioria dos eucarióticos assegura o sexo, ainda em aquelas espécies que podem também reproduzir assexuadamente.
  44. 44. Benefícios: Proles VariáveisBenefício de larga duração — preveni a extinção da espécies (seleção de grupo?)Beneficio de curta duração — aptidão elevado em alguns indivíduosAlgumas espécies reproduzem sexualmente ou assexuadamente, dependente das condições ecológicas (pulgões, parasitas)Proles variáveis não competem tanto como proles idênticos (loteria)Reparo de DNA e o sexo é um sub-produto
  45. 45. Vantagem do sexoAs populações podem evoluir maisrapidamente para enfrentar condiçõesmutantes ou desenvolver novas defesascontra as doenças.
  46. 46. Vantagem da Reprodução SexualA reprodução sexual acelera o acumulo demutações benéficos num único organismoOs organismos que reproduzem lentamentepodem acelerar em resposta a uma doença (Hipótese da Rainha Vermelha) Genomas que acumulam as mutações são ‘reparadas’
  47. 47. Vantagem da Reprodução SexualA explicação “de praxe” da manutenção do sexo é que os processos de meiose e fertilização geram variação genética sobre qual a seleção natural pode operar. – Porém, a hipótese de que o sexo é assegurado a pesar das desvantagens porque produz adaptação futura num mundo variável é difícil defender. – A Seleção Natural atua sobre o presente, favorecendo os indivíduos atuais que melhor se ajustam ao ambiente local atual.Uma hipótese mais forte apresenta as vantagens de sexo devido a variação genética numa escala de tempo de geração a geração.
  48. 48. Vantagem da Reprodução SexualA resistência a doenças pode ser uma moeda atual da variabilidade que vence as desvantagens do sexo. – As parasitas reconhecem e infetam seus hospedeiros ao se grudar as moléculas receptoras das células do hospedeiro. – Entre os hospedeiros, os indivíduos têm mais probabilidade de carregar alelos diferentes para essas moléculas receptoras e, assim, variam na vulnerabilidade às parasitas. – Ao mesmo tempo, as parasitas evoluem rapidamente suas capacidades de usar receptoras específicas do hospedeiro. – O sexo proporciona um mecanismo para mudar a distribuição de alelos e variando eles entre as proles. – Essa co-evolução numa relação hospedeiro – parasita é conhecida como “o Efeito da Rainha Vermelha.”
  49. 49. Reprodução Assexuada versus Sexual
  50. 50. O Poder do SexoUma combinação boa de alelos bons: (1) alelos de pescoços compridas (2) alelos de coração forte
  51. 51. Começamos com dois antílopes, cada um com um alelo raro Pescoço Coração Pescoço Coração Normal normal Normal normal Pescoço Coração Pescoço Coração comprido normal normal forte- Pode alcançar ramos altas, -Não pode alcançar ramos mais desmaia demais (coração altos, mas pode correr não proporciona sangue bastante e têm uma suficiente a cabeça) longevidade comprida
  52. 52. …produção de umFilhote super-adaptadoPescoço Coração Pescoço CoraçãoNormal normal Normal normalPescoço Coração Pescoço CoraçãoComprido normal normal forte Pescoço Coração comprido normal Pescoço Coração normal forte
  53. 53. O que acontece quando os filhotes cruzam? Pescoço Coração Pescoço Coração comprido normal normal normal Pescoço Coração Pescoço Coração comprido normal normal normal- Porque a maioria das fêmeas serão normal / normal paraambos os locos, a combinação boa de genes será quebradanos filhotes
  54. 54. Mas com a recombinação… Pescoço Coração Pescoço Coração comprido normal Normal normal Pescoço Coração Pescoço Coração Normal forte Normal normalPescoço Coraçãocomprido forte
  55. 55. O poder da recombinaçãoHipótese: a recombinação permite uma mutaçãonova amostrar vários fundos genéticos - a maioria das mutações não terão sorte eocorrem no fundo dos “vivos mortos”, oscromossomos que carregam alelos ruins que serãoextintos (em populações assexuadas) - a recombinação inibe a seleção contra o fundogenético (os outros alelos do cromossomo) desobrepor a seleção direta sobre a mutação -
  56. 56. Reprodução limita as mutações ruinsAssexuada Pais Proles Proles Sexual Pais O Gene normal X Gene com Mutação ruim
  57. 57. Resumo: ReproduçãoExistem dois modos principais da reprodução animal.A reprodução assexuada que é a criação de indivíduos novos com genes que vem da mãe e sem a fusão do ovo e esperma.Na maioria dos casos, a divisão celular mitótica sem aMeiose e singamia. {fissão, fragmentação, brotamento, partenogênese…}A reprodução sexual que é a criação de proles pela fusão de gametas haplóides para formar um zigoto diplóide.As gametas são formadas pela meiose.A gameta feminina, o ovo (não fertilizado), é geralmente relativamente grande e sem mobilidade. A gameta masculina, o espermatozóide, é geralmente uma célula pequena com mobilidade.
  58. 58. Resumo: Os dois modos principais da reprodução nos animais •Reprodução assexuada “sem sexo” (formação de indivíduos novos com genes de um parente sem a fusão do ovo e espermatoides -Depende principalmente da divisão mitótica •Reprodução sexual: formação do filhote pela fusão de gametas haplóides para formar um ovo fertilizado (zigoto) que é diplóide -aumenta a variabilidade genética dos filhotes ao gerar combinações únicas dos genes herdados de dois pais -pode aumentar o sucesso reprodutivo dos pais quando os fatores ambientais mudam rapidamente
  59. 59. O que aprendemos?As vantagens dareprodução sexual Elimina as mutações ruins (proles não reproduzem)Adaptação a ambientes Separa as mutaçõesmutantes benéficas das mutações ruinsl Ecologia de Populações 59
  60. 60. O que aprendemos?Muitos aspectos daforma e função dos Os indivíduos sãoanimais podem ser transeuntes. Uma populaçãovistos como adaptações transcende sua longevidadepara aumentar o sucesso somente por meio dareprodutivo. reprodução, a criação de indivíduos novos.l Ecologia de Populações 60
  61. 61. O que aprendemos?A reprodução sexualaumenta a variabilidade Também pode aumentar ogenética da prole sucesso reprodutivo {de ao gerar combinações largo prazo} dos paisúnicas de genes quando o ambiente muda ouherdados dos dois pais. a prole dispersa ou na evolução de doenças.l Ecologia de Populações 61

×