Por que existe sexo — ou, mais precisamente, reprodução sexual? Se você é um biólogo evolucionista, a resposta não é óbvia.

A reprodução sexuada é biologicamente custosa, exigindo não apenas competição por parceiros, mas também a criação de populações inteiras nas quais apenas metade dos indivíduos pode dar à luz. Essa realidade levou os cientistas a questionarem por que ela surgiu. Afinal, na reprodução assexuada — como ocorre quando as bactérias se dividem — não só se pode evitar o cortejo e seus custos, como cada indivíduo é uma mãe em potencial.

Uma nova pesquisa de um grupo de biólogos de Harvard investiga os benefícios da reprodução sexuada, especialmente em ambientes em constante mudança.

O trabalho foi realizado no laboratório do professor Michael Desai, da Cátedra Fisher de Ciências Naturais , e liderado pelo estudante de doutorado Shreyas Pai e por Parris Humphrey, então pesquisador de pós-doutorado. A equipe utilizou uma cepa de levedura como organismo modelo. A levedura, comumente usada na panificação e na fabricação de cerveja, tem a vantagem científica de poder se reproduzir tanto assexuadamente quanto sexuadamente.

Outra vantagem é que as leveduras produzem novas gerações em apenas 90 minutos, eliminando as suposições dos experimentos sobre evolução, que geralmente é entendida como um processo de mudança lenta ao longo de extensos períodos de tempo. Com uma nova geração a cada hora e meia, a equipe de Desai conseguiu observar mudanças após 960 gerações em apenas quatro meses, algo que levaria centenas ou milhares de anos em grandes mamíferos.

A pesquisa, publicada na revista Science em abril e apoiada pela Fundação Nacional de Ciência (NSF), pelos Institutos Nacionais de Saúde (NIH) e pelo Instituto Nacional de Ciências Médicas Gerais (NIGMS), começou com uma dúzia de populações idênticas de leveduras crescendo em condições ideais. Inicialmente, todas se reproduziam assexuadamente, mas a cada 100 gerações, linhagens específicas eram induzidas a se reproduzir sexuadamente por uma única geração.

Os cientistas confirmaram inicialmente trabalhos anteriores que mostravam que, em um ambiente constante e favorável, populações com reprodução sexuada obtêm maior aptidão do que populações com reprodução assexuada. Ao longo dessas quase 1.000 gerações, a aptidão das populações com reprodução sexuada aumentou 8% em relação à população ancestral, em comparação com um aumento de 5,7% para as populações assexuadas.

Em seguida, os pesquisadores testaram a evolução em diferentes ambientes — um mais salgado, um mais quente, outro com acidez reduzida e um com menor concentração de fosfato. Nessas condições alteradas, os pesquisadores descobriram que as populações com reprodução sexuada apresentavam vantagens adaptativas entre 2% e 5,6% em relação às populações com reprodução assexuada.

Embora esses números possam não parecer grandes o suficiente para fazer diferença, Desai afirmou que, ao longo de longos períodos de tempo, uma vantagem de até mesmo uma fração de ponto percentual pode permitir que uma determinada população domine o mercado.

“Diferenças seletivas de frações de um por cento em grandes populações podem provocar mudanças totais na composição populacional”, disse Desai, autor sênior do artigo. “Um efeito de alguns por cento em um micróbio é significativo. Pode levar de 50 a 100 gerações para se consolidar.”

Desai afirmou que o trabalho também investigou o mecanismo pelo qual a reprodução sexuada é vantajosa em um ambiente em constante mudança. Alguns genes são “pleiotrópicos”, o que significa que afetam a expressão de várias características, algumas das quais podem ser adaptativas, outras prejudiciais. Características prejudiciais que afetam a capacidade de um indivíduo sobreviver ou se reproduzir são reduzidas ou eliminadas da população naturalmente. Mas características neutras ou apenas levemente prejudiciais podem sobreviver como o que os cientistas chamam de “carga caroneira”, principalmente se outras características do mesmo gene proporcionarem uma vantagem adaptativa.

Quando o ambiente piora, como aconteceu com a levedura experimental, algumas mutações antes neutras ou levemente desvantajosas podem ameaçar a sobrevivência. É aí que a reprodução sexuada mostra sua vantagem.

Populações assexuadas não têm como eliminar a ameaça porque seus descendentes são clones e geneticamente idênticos. Populações com reprodução sexuada, por outro lado, produzem descendentes com uma mistura dos genes de seus pais, alguns dos quais podem não carregar os genes nocivos. Com o tempo, isso reduz ou elimina os efeitos nocivos desses genes.

“Mostramos que, sem sexo, as populações não apenas acumulam características negativas, mas também características que talvez não sejam tão ruins no ambiente em que estão evoluindo, mas que seriam prejudiciais em outros lugares”, disse Desai. “Em contraste, quando se tem sexo, elimina-se esse custo pleiotrópico e evita-se a especialização excessiva apenas para o ambiente em que se vive. Isso pode ser uma grande vantagem quando o ambiente muda ou sofre flutuações.”

Embora Desai e seus colegas trabalhassem com micróbios, ele afirmou que os efeitos se estendem a organismos mais complexos, onde a reprodução assexuada, embora mais rara, ainda ocorre. No reino vegetal, por exemplo, estacas podem se desenvolver em plantas totalmente maduras e geneticamente idênticas à planta-mãe. Entre os animais, certas espécies de lagartos podem sofrer partenogênese, na qual seus óvulos são autofecundados, produzindo descendentes que são clones de seus pais.

“Acreditamos que esse mecanismo geral pelo qual o sexo acelera a adaptação e elimina a carga deletério oportunista deva ser uma vantagem geral do sexo em todos os tipos de organismos”, disse Desai. “Acho fantástico que possamos aprender tanto sobre como a evolução age e como as formas como nos reproduzimos, copiamos e reorganizamos nossos genomas fazem sentido em meio a essas enormes diferenças na complexidade e escala dos organismos.”