O documento discute os métodos de reprodução em organismos, incluindo reprodução assexuada e sexual. A reprodução assexuada produz proles geneticamente idênticas ao pai enquanto a reprodução sexual envolve a combinação de material genético de dois pais na prole. A reprodução sexual gera mais variação genética que beneficia a adaptação a ambientes mutantes.

1. Ecologia de Populações
Sexo
Prof. Dr. Harold Gordon Fowler
popecologia@hotmail.com

2. sexo

3. "Três formas para fazer um embrião
No caso de
gêmeos idênticos
Se um morre
ainda está vivo?
Abnormal gene expression in cloned mice derived from embryonic stem cell and
cumulus cell nuclei. Humphreys D. et al. P NATL ACAD SCI USA 99 (20):
12889-12894 OCT 1 2002

4. Copulas são caras para machos.
Cordts R, Partridge L. 1996. Courtship reduces longevity of
male Drosophila melanogaster. ANIM. BEHAV. 52: 269-278.
… o cortejo sozinho foi suficiente para reduzir a longevidade do
macho. A copula e a produção de fluido seminal e espermas, porém,
não apresentaram custos …
p (ainda vivos)
Tentativas de copulas podem ser indicadores de uma taxa metabólica alterada
ou status hormonal {stress?} que torna os machos mais suscetíveis a morte.

5. A copula pode ser cara para a fêmea
Chapman et al. 1995.
Cost of mating in
Drosophila melanogaster
females is mediated by
male accessory-gland products
NATURE 373: 241-244.
Abstract:
As fêmeas de Drosophila melanogaster com taxas elevadas de copula
geneticamente ou ambientalmente morrem a idades mais jovens.
Esse custo de copula não é atribuído a recepção de esperma.
Os produtos do fluido seminal das células principais da glândula acessória do
macho são responsáveis para o custo da copula nas fêmeas, e que um exposição a
esses produtos aumenta a taxa da mortalidade feminina.
Esses produtos também estão envolvidos
no aumento da taxa de postura de ovos,
na redução da receptividade feminina a copulas posteriores, e
na retirada ou destruição de esperma de pares anteriores.
O custo da copula as fêmeas pode representar o efeito secundário do conflito
evolutivo entre machos {‘sêmen tóxico!’}.
{ o jogo da copula não é bom para a espécie!}

6. Sumário do Tópico
Vantagens 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

7. As duas formas principais de reprodução nos
animais:
•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

8. Variedade de Métodos de
Reprodução
Seleção 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.

9. Variedade dos Métodos de
Reprodução
As primeiras formas de vida a usar DNA
foram organismos uni-celulares
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 (plasmidico) passa pelo túbulo a
genoma recipiente da bactéria.

10. Uma breve historia do sexo
Bilhões de anos

11. 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

12. Reprodução Assexuada

13. Definições
Nos eucariotes: 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.

14. Definições
A conseqüência genética mais importante do
sexo: união numa única célula os genes de
duas células parentais.
O processo da recombinação genética que
ocorre durante a meiose também assegura
que os genes são diferentes mas
cromossomos (homólogos) podem ser
combinados em um único cromossomo.

15. Conjugação de bactérias
Duas bactérias conectadas por
Meio de um túbulo fino

16. Conjugação de bactérias
Uma bactéria com um pedaço
pequeno circular de DNA se
encontra uma bactéria sem
Se forma um pilus, e uma As duas bactérias
copia do plasmódio passa a Se separam
outra bactéria

17. Variedade de Métodos de
Reprodução
Os organismos uni-celulares dividem por
meio da mitose, ou seja têm reprodução
assexual.

18. Mitose

19. Mitose

20. Mitose

21. Mitose

22. 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

23. 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

24. 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

25. Variedade de Métodos de
Reprodução
Os organismos multi-celulares:
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.

26. Gametas

27. Gametas originam da meiose
•Gameta feminina: ovo (não fertilizado); grande, não
móveis
•Gameta masculina: espermatoides; muito mais pequenas,
móveis

28. Meiose

29. Meiose

30. Meiose

31. Reprodução
Gametas que fertilizam =
espermatozóide
Gametas que proporcionam vantagem
após a fertilização = ovo

32. Historia
• Idéia do século 18 da pré-formação:
ovo ou espermatoides pré-formados,
infante miniaturo, o homúnculo
• Epigênese de Aristóteles: a forma de
um animal gradualmente emerge de um
ovo sem forma

33. • Fertilização: União do espermatoides e o ovo
i. 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

34. • 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.

35. Duas temas principais na evolução 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

36. Fertilização

37. Fertilização

38. •Uso de feromônios — sinais químicos soltos por um
organismo que influencia a fisiologia ou
comportamento de outros indivíduos da mesma
espécie.
-Moléculas pequenas voláteis ou solúveis na água
que dispersam no ambiente, e como os hormônios,
são ativos em concentrações pequenas

39. • Toda espécies produz mais filhotes que podem
sobreviver e reproduzir
1. Fertilização Externa = mais zigotos, mas com
menos sobrevivência proporcional
2. Fertilização Interna = menos zigotos
3. Tipos principais de proteção
a. Cascos duros dos ovos
b. Desenvolvimento do embrião dentro do trato
reprodutivo da fêmea
c. Cuidado Parental dos ovos e filhotes
4. Os ovos terrestres podem sobreviver em
ambientes duros
a. Muitos animais retêm o embrião no trato
reprodutivo da fêmea
Os embriões são nutridos pela placenta

40. Produção e entrega de Gametas
• Gônadas — os órgãos que produzem gametas na maioria dos
animais.
a. Sistema mais simples — policaetas
i. Maioria têm sexos separados mas não têm gônadas
distintas
ii. Espermatoides e ovos desenvolvem de células não
diferenciadas que ficam no cólon
iii. Gametas maduram — soltos do corpo da parede do
corpo e enchem o cólon
1. Podem ser soltas de aberturas de excreção, ou a
massa de ovos em crescimento pode quebrar a
parede do corpo, matando o indivíduo

41. Insetos— sexos separados com
sistemas reprodutivos complexos
i. Macho — os espermatoides
desenvolvem num par de testes e
descem um duto dobrado à dois
versículos seminais onde ficam
guardados. Na copula, os
espermatoides são ejaculados no
sistema reprodutivo da fêmea.
ii. Fêmea — os ovos desenvolvem num
par de ovários e descem por dutos
até a vagina, onda a fertilização
ocorre.
iii. iii. Muitas espécies têm uma
espermática, uma bolsa na qual os
espermatoides podem ser guardados
viáveis por até um ano ou mais

42. • O sistema dos vertebrados é similar, mas com
algumas variações importantes
a. Muitos vertebrados não mamíferos — sistemas
digestivos, urinários e reprodutivos têm abertura
comum ao ambiente, a cloaca
i. Mamíferos não têm cloacas
ii. Muitos vertebrados não mamíferos não têm
um pênis bem desenvolvido e invertem a
cloaca para ejacular
• O útero da maioria dos vertebrados é divido
completamente ou parcialmente em duas câmaras —
não no Homem ou mamíferos que produzem poucos
filhotes por vez.

43. Tendências na evolução do sistema reprodutivo:
1. A mudança gradual à fertilização
interna versus a fertilização externa
2. A separação da relação estrutural do
sistema da excreção do sistema
reprodutivo

44. Por que o sexo???

45. A Seleção Natural assegura a
reprodução sexual
O sexo é um enigma evolutivo.
É muito inferior a reprodução assexuada
mensurado pelo produção reprodutiva.
– Se uma população tinha 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.

46. A seleção natural mantém a reprodução
sexual
-o sexo gera variação genética durante a meiose e
fertilização.
-A variação de geração a geração pode ser o mais
importante para a razão do sexo.
-As desvantagens da reprodução sexual é que produz
menos proles do que a reprodução assexuada.
-a variação produzida durante a meiose ganha a
desvantagem, e a reprodução sexual domina.

47. Reprodução Assexuada versus Sexual

48. Por que o sexo???
Vantagens:
Limita mutações ruins
– Assexual: todos filhotes recebem todas as
mutações
– Sexual: Distribuição aleatória das
mutações. Os indivíduos com as piores
mutações geralmente não reproduzem

49. Reprodução limita as mutações ruins
Assexuada
Pais Proles
Proles
Sexual
Pais
O Gene normal
X Gene com
Mutação ruim

50. Por que o Sexo???
Vantagens:
Gera combinações benéficas de genes
– Adaptação a ambientes mutantes
– Adaptação a todo aspecto de ambientes
constantes
Hipótese de Jack Spratt
– Pode separar as mutações benéficas das
mutações ruins

51. Por que 2 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-fecunda

52. Determinação do Sexo
Gregor Mendel: unidades discretas de
herança
Ligação de genes herdados
conjuntamente: cromossomos
Cromossomos Sexuais
– Mamíferos: XX (F) versuss XY (M); Aves:
ZZ (M) versus ZW (F)
Sry: Região da determinação do sexo do
cromossomo Y
LeVay: TDF (fator de determinação de testis—
antes de conhecer o gene atual

53. Cromossomos Humanos

54. Determinação do Sexo
Cromossomos

55. Hormônios mediam a maior parte, ou
toda, a diferencia genética

56. A determinação do sexo
Porque a reprodução sexual é tão importante,
‘deve’ ser altamente conservada.
– Mas não é!!
Temperatura
– Répteis, anfíbios, peixes
Sem razão aparente se as temperaturas altas ou baixas
 machos ou fêmeas
Social
– Alguns peixes: presencia do macho reprodutivo 
outros são fêmeas ou machos não reprodutivos.
Ao morrer o macho  fêmea maior do grupo  macho

57. O sexo do jacaré é determinado pela temperatura
experimentada durante a incubação

58. Reprodução Sexual:
Seleção destrutiva das gametas

59. Por que 2 sexos diferentes?
Investimento reprodutivo:
Quanto esperar de seu par?
As fêmeas contribuem mais recursos:
ovos grandes que se desenvolvem dentro
de seu corpo, leite…..
Mas pode escolher o par — o indivíduo
que protege-a e ajudar cuidar dos
filhotes.

60. Dois sexos de cupins, mas somente 1 macho e 1
fêmea copulam. Os outros são soldados ou
operarias.

61. Sexo
Uma 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.

62. Paradoxo de Espécies sem Sexo
Lagarto – pseudo-copula
Rotíferas Bdeloidas – 40 M anos sem sexo!

63. Entre os vertebrados, vários gêneros de peixes, anfíbios e lagartos reproduzem
exclusivamente por uma forma complexa de partenogênese que envolve o
dobramento dos cromossomas após a meiose para criar zigotos diplóides
15 espécies de lagartos reproduzem exclusivamente por partenogênese. Não há
machos nessas espécies, mas os lagartos imitam o cortejo e comportamento de
copula das espécies sexuais do mesmo gênero.
Durante a estação reprodutiva, uma fêmea de cada par reprodutiva imita um
macho. Os papeis mudam duas ou três vezes durante a estação, com o
comportamento feminino ocorrendo quando o teor de estrogênio é elevado antes
da ovulação; e o comportamento masculino ocorre quando esse teor decai.
A ovulação é mais provável se um indivíduo é montado por outro; as lagartos
isolados põem menos ovos do que os lagartos que imitam o sexo. Aparentemente,
esses lagartos partenogenéticos evoluíram de espécies com dois sexos, e ainda
precisam de estímulos sexuais para o sucesso reprodutivo máximo.

64. Lesmas: hermafroditas simultâneas

65. Partenogênese
automixia – fusão das células haplóides dentro
do organismo retorna a estado diplóide
apomixia – reprodução sem meiose, clonagem

66. Partenogênese
Rara nos animais
pulgões
bicudos
Poucos peixes, anfíbios, e lagartos
Mais comum nas plantas

67. Evidencia da taxonomia
1. As formas partenogenéticas existentes
são similares a outras espécies que
reproduzem sexualmente (divergência
recente)
2. Nenhuma taxa superior (famílias ou ordens)
consiste integramente de formas
partenogenéticas
3. As formas partenogenéticas são raras no
registro fóssil

68. Evidencia da taxonomia
As formas partenogenéticas existentes
podem coexistir com uma forma que
reproduz sexualmente na amplitude
geográfica da espécie
benefício pode ser mais proles
Custo pode ser a variação reduzida da genoma

69. Uma espécie quase ubíqua pode reproduzir ou
sexualmente ou assexualmente. Geralmente
reproduz assexualmente se as condições
ambientais são boas, mas quando as condições
mudam, muda para a reprodução sexual.
Essa estratégia existe em pulgões, muitos
protozoários, e muitos fungos.

70. The importance of sexual and asexual reproduction
in the recent evolution of Allium vineale
Ceplitis A. EVOLUTION 55 (8): 1581-1591 AUG 2001
Abstract:
Na planta invasora, Allium vineale (alho selvagem), os
indivíduos podem produzir simultaneamente proles
sexuais e assexuadas derivados de sementes e,
bulbos, respectivamente.
A diversidade genética e genotípica foi determinada de
Amostras de 14 populações europeus de A. vineale usando
Marcadores nucleares (RAPD) e citoplásmicos (PCR-RFLP de
cpDNA) para investigar a importância dos modos reprodutivos
diferentes. …
A diversidade genotípica foi significativamente menor do esperada sob a
premissa da recombinação livre em quase todas as populações, indicando que o
recrutamento as populações é por proles assexuadas. Mas, … muitos … genótipos
originaram pela recombinação sexual …
Argumentamos que o habito invasor de A. vineale é favorecida pela reprodução
por bulbos, {crescimento rápido da população dentro dos habitats pela clonagem
assexuada – toda planta vira mãe} mas as proles geradas sexualmente tinham
genótipos que facilitaram a adaptação local durante a expansão da espécie na
Europa. {um pouco da recombinação sexual aumentou a amplitude dos habitats
invadidos}

71. Muitos animais podem reproduzir usando somente um mecanismo
(assexuado ou sexual) ou
AMBOS!! IMAGINE!
• Pulgões, rotíferas, Daphnia — a fêmea pode produzir ovos de sois tipos
dependendo das condições ambientais.
1. Um tipo é fertilizado
2. Outro tipo desenvolve pelo partenogênese – o ovo desenvolve sem
ser fertilizado
a. Nascem adultos haplóides – produzem ovos sem a meiose
3. Daphnia— troca de assexual a sexual; relacionada a estação
4. Assexual = condições favoráveis; sexual = stress ambiental
5. 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

72. 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.

73. A reprodução sexual apresenta um problema especial para os animais cesseis ou
para parasitas, como lombrigas: encontrando um membro do sexo oposto.
Uma solução a esse problema é o hermafroditismo simultâneo:
cada indivíduo possui os sistemas reprodutivos masculinos e
femininos.
Alguns hermafroditos fertilizam a eles mesmos, mas a maioria,
precisam cruzar com um outro membro da mesma espécie;
Cada indivíduo serve como macho e fêmea, doando e recebendo
esperma, como na minhoca.
Cada indivíduo encontrado é um parceiro potencial.
http://aci.mta.ca/Courses/Biology/3401/The%20Final%20Reward!/Stewart-Keats/coral%20reef%20fish.htm
O hermafroditismo simultâneo num peixe
envolve o comercio de ovos: “doando ovos para serem fertilizados a troca
da oportunidade para fertilizar os ovos do parceiro."
Um hermafrodito com ovos maduros sinaliza sua receptividade a copula.
N papel da fêmea, o hermafrodito solta ovos
a serem fertilizados pelo hermafrodito com
papel de macho.
Os papeis de macho e fêmea depois são trocados.
{ovos são caros e esperma é barata}
Os ovos caros são soltos em parcelas pequenas e não todos de uma vez,
e somente os indivíduos que depois soltam ovos caros serão
permitidos para fertilizar mais ovos com espermas baratas

74. E a reprodução sexual para animais parasíticos,
cesseis ou que se enterram?
Hermafroditismo: O indivíduo tem
sistemas reprodutivos masculinos e
femininos
1. Alguns indivíduos se auto-
fecundam, outros copulam com
um membro da mesma espécie
a. Cada indivíduo atua como
macho e fêmea, doando e
recebendo esperma

75. E a reprodução sexual para animais parasíticos, cesseis
ou que se enterram?
• Hermafroditismo seqüencial: O
indivíduo reversa o sexo durante
sua vida.
1. Peixes de recife —
reversão do sexo associado com
idade e tamanho
a. Somente a fêmea maior
vira macho
b. Vivem em harém com
único macho — se o macho
morre ou vai embora, a
fêmea mais grande vira
macho

76. Outro padrão reprodutivo interessante e o hermafroditismo seqüencial no qual
o indivíduo reversa o sexo durante a vida.
Em algumas espécies, o hermafrodito seqüencial é protogino (Fêmea primeiro),
e em outras espécies é protoandro (macho primeiro).
Em várias espécies de peixes de recifes a reversão do sexo está associada
com idade e tamanho.
Um peixe de recifes do caribe é uma espécie protodina
na qual os indivíduos maiores, geralmente os mais velhos, mudam de fêmeas
a machos.
Os peixes vivem em harems consistindo de um só macho e várias fêmeas.
Se o macho morre ou é retido experimentalmente, a maior fêmea do harem
muda de sexo e vira o macho novo. Dentro de uma semana, o indivíduo
transformado produz esperma em vez de ovos.
http://lsvl.la.asu.edu/ubep99/abstracts/abst62/

77. Os fungos coprofágos, como Psilocibin cubansis,
crescem assexualmente como micélio dentro de
manchas de estercou. Ao desgastar o recurso, o micélio
produz corpos frutíferos que disseminam esporos ao
ambiente. Um estercou não dura muito, e variam um de
outro, e por isso essa estratégia otimiza a
sobrevivência dos alelos ao largo prazo.

78. Apesar do que a maioria dos organismos
reproduzem sexualmente a cada geração,
existem organismos que reproduzem
assexualmente.
A reprodução assexual é comum entre os
organismos sujeitos a seleção r.
– A opção assexual traz um vantagem de aptidão ao
colonizar uma mancha vázia de habitat.
O crustáceo de água doce, Bythotrephes, é um
bom exemplo.
– Esse crustáceo é um invasor exótico. Torna
abundante e bem distribuido devido a sua taxa
elevada de reprodução.

79. http://www.seagrant.umn.edu/exotics
fêmea macho
A fêmea cria de um a dez ovos numa bolsa no dorso (cuidado
parental limitado). Isso leva 10 dias. O sexo é determinado
ambientalmente, de forma que sob condições normais, os
ovos desenvolvem diretamente em fêmeas assexuadas, que
reproduzem por partenogênese. Ao esfriar a água, as
condições mudam e os ovos se desenvolvem em machos e
fêmeas sexuados.
Circuito Assexual
Circuito Sexual

80. Porque o sexo?
CUSTOS: Alelos recessivos podem
combinar para produzir uma
característica homocigotica
Meiose — somente a metade dos genes
são transferidos
Fêmeas “mal gastam” esforços para
produzir machos
Cruzamento sob interesses conflitantes
com as fêmeas geralmente perdendo

81. Outros custos da reprodução sexual
1. Produção dos mecanismos e aparelhos
sexuais

82. Outros custos da reprodução sexual
1. Produção dos mecanismos e aparelhos sexuais
2. Comportamento de copula
3. Transmissão de doença
4. Escape da fêmea de predadores

83. Desvantagem da reprodução sexual
Parentes
Gametas
Ovos Esperma
Prole

84. 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 assexual Fêmea sexual
Geração 1
Geração 21
Geração 3
Geração 4

85. Teoricamente, o sexo tem um “desvantagem dobro.”
Acontece porque os machos não reproduzem.
Fêmea assexuada Fêmea sexual
Geração 1
Geração 2
Geração 3
Geração 4

86. Por que sexo e recombinação?
Barton NH, Charlesworth B
SCIENCE 281 (5385): 1986-1990 SEP 25 1998.
Abstract: a maioria dos organismos superiores
reproduzem sexualmente, a pesar da vantagem
reprodutivo 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 parasitas
Isso 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 isoladas
em} 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

87. O sexo precisa conferir alguma vantagem
seletiva para compensar os custos de uma
produção reprodutiva menor.
– De outra forma, uma migração de indivíduos
assexuais ou uma mutação que permite a
reprodução assexual 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
assexualmente.

88. Benefícios: Proles Variáveis
Benefício de larga duração — preveni a
extinção da espécies (seleção de grupo?)
Beneficio de curta duração — aptidão elevado
em alguns indivíduos
Algumas espécies reproduzem sexualmente ou
assexualmente, 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

89. Vantagem do sexo
As populações podem evoluir mais rapidamente
para enfrentar condições mutantes ou
desenvolver novas defesas contra as doenças.

90. Vantagem da Reprodução Sexual
1. A reprodução sexual acelera o acumulo de
mutações benéficos num único organismo
2. Os organismos que reproduzem lentamente
podem acelerar em resposta a uma doença
(Hipótese da Rainha Vermelha)
3. Genomas que acumulam as mutações são
‘reparadas’

91. A 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.

92. A 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.”

93. A seleção sexual resulta em diferencias entre os sexos
a. O dimorfismo sexual leva a diferencias morfológicas
entre machos e fêmeas.
-A seleção intra-sexual é a competição direta entre
membros do mesmo sexo para pares do sexo oposto
-Resulta em machos com equipamento sexual secundário
como chifres que usam para competir para as fêmeas.
-na seleção inter-sexual (escolha por par), um sexo
escolha o par do sexo oposto.
-Resulta em características sexuais secundarias ornadas,
como plumagem.

94. Diploidia e o polimorfismo balanceado preservam a variação
a. Diploidia freqüentemente esconde a variação genética
da seleção na forma de genes recessivos.
Os alelos dominantes “escondem” os alelos recessivos nos
heterozigóticos.
b. 0 polimorfismo balanceado é a capacidade da seleção
natural de reter freqüências estáveis de pelo menos dois
fenótipos.
A vantagem do heterozigóticos é um exemplo do
polimorfismo balanceado no qual o heterzigótico tem
sobrevivencia e sucesso reprodutivo maiores do que os
homozigóticos.

95. Seleção de Grupo
Um comportamento que aumenta o aptidão da
população mas diminua o aptidão do indivíduo.
Não é geralmente uma estratégia evolutiva
estável,
Hipótese do predador prudente – para evitar
acabando com um recurso alimentar, o animal
desenvolve um comportamento que restringe
sua alimentação
Hipótese do predador prudente -- exemplo
onde a seleção de grupo não é uma estratégia
estável

96. Parentesco e Altruísmo
Leões, abelhas e alguns Homens:
probabilidade desigual de copular.
– Leões: Somente 1 ou 2 machos fazem as
copulas!
– Abelhas, formigas, cupins: As operarias
femininas “largam do sexo e trabalham sem
cansar para ajudar a rainha na sua orgia
sem parada da reprodução.”
– Langores grávidas: Macho novo vira
dominante  fêmeas copulam com ele.
Os machos e as fêmeas não são conscientes do
por que.

97. Seleção de Grupo
A reprodução sexual pode ser um caso onde a
seleção de grupo é estável
Evidencia – mutantes partenogénicos são raros
A espécie é isolada reprodutivamente, assim um
genótipo invasor da partenogênese de outra
espécie seria raro

98. O Poder do Sexo
Uma combinação boa de alelos bons:
(1) alelos de pescoços compridas
(2) alelos de coração forte

99. Começamos com 2 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

100. …produção de um
Filhote super-adaptado
Pescoço Coração Pescoço Coração
Normal normal Normal normal
Pescoço Coração Pescoço Coração
comprido normal normal forte
Pescoço Coração
comprido normal
Pescoço Coração
normal forte

101. 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 para
ambos os locos, a combinação boa de genes será quebrada
nos filhotes

102. Mas com a recombinação…
Pescoço Coração Pescoço Coração
comprido normal Normal normal
Pescoço Coração Pescoço Coração
Normal forte Normal normal
Pescoço Coração
comprido forte

103. O poder da recombinação
Hipótese: a recombinação permite uma mutação
nova amostrar vários fundos genéticos
- a maioria das mutações não terão sorte e
ocorrem no fundo dos “vivos mortos”, os
cromossomos que carregam alelos ruins que serão
extintos (em populações assexuais)
- a recombinação inibe a seleção contra o fundo
genético (os outros alelos do cromossomo) de
sobrepor a seleção direta sobre a mutação
-

104. Demonstração Experimental
(Rice e Chippindale, 2001)
Introduz uma mutação benéfica, cor vermelho dos olhos, em
34 populações de Drosophila de olhos brancos
- olhos vermelhos permitem a visão em cores, e
proporciona uma vantagem de aptidão
Usando trucos genéticos, a metade podia recombinar mas a
outra metade não podia passar pela recombinação

105. Demonstração Experimental
Inicialmente, o alelo vermelho aumentou a mesma
freqüência nas populações recombinantes e não
recombinantes
--Por que? No começo, o alelo vermelho foi detido em
poucos fundos bons (por azar) na população não
recombinante
- Não recombinante
Recombinante
Freqüência de w+
Freqüência de w+
Gerações Gerações

106. Demonstração Experimental
Após 8 gerações, vermelho acumulou continuamente nas
linhagens recombinantes mas parou de acumular em
populações não recombinantes
- Por que? A seleção parou a função do alelo vermelho,
que foi restrita a fundos ruins
Recombinante Não recombinante
Freqüência de w+
Freqüência de w+
Gerações Gerações

107. Demonstração Experimental
No tempo, a freqüência do vermelho preso nas linhagens
não recombinantes
- após 8 gerações, a recombinação aumento a força da
seleçao natural
Recombinante
D acumulativa (freq. W+)
Não
recombinante
Gerações

108. Vantagens da reprodução sexual
(1) A diversidade genética: cria novas combinações de
alelos – isso cria a diversidade da vida sobre qual atua a
seleção natural, com a melhor combinação de alelos que
sobrevivem em cada geração
(2) Evita a captura do fundo: os alelos úteis podem ser
movidos dos cromossomos carregando mutações ruins
(3)Retira as mutações ruins da genoma (escape da
armadilha de Muller, o acumulo das mutações maus no
tempo)
(4) Elimina outras coisas ruins que acumulam num
organismo: parasitas, doenças, destruição de tecidos

109. Resumo: Reprodução
Muitos aspectos da forma e função dos animais podem ser
vistos como adaptações para aumentar o sucesso reprodutivo.
Os indivíduos são transientes.
Uma população transcende sua longevidade somente por meio da
reprodução, a criação de indivíduos novos.
Existem dois modos principais da reprodução animal.
A reprodução assexuada 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 a
Meiose e singamia. {fissão, fragmentação, brotamento,
partenogênese…}
A reprodução sexual 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, a espermatozoa, é
geralmente uma célula pequena com mobilidade.
A reprodução sexual aumenta a variabilidade genética da prole
ao gerar combinações únicas de genes herdados dos dois pais.
A reprodução sexual pode aumentar o sucesso reprodutivo {de largo prazo} dos
pais quando o ambiente muda ou a prole dispersa ou na evolução de doenças.
{mas existem custos de curto prazo da recombinação sexual: machos e meiose}

110. 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

111. Resumo: Sexo
Vantagens 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