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Estude sugestões uma relação mecanicista entre o sexo e a resposta do esforço nos micróbios

Por que é o sexo tão popular? A pergunta de porque tão muitos organismos reproduzem sexual confundiu biólogos evolucionários desde que antes de Darwin, que escreveu que “o assunto inteiro está escondido até agora na escuridão.” Em um artigo recente na biologia e na evolução do genoma intitulou “que é a variação genética conseguiu fazer com ela? a auto-fecundação Inanição-induzida aumenta a sobrevivência no Paramecium,” os autores sugerem que os mecanismos moleculars que são a base do sexo e da resposta do esforço possam mais firmemente ser acoplados do que apreciados previamente, fornecendo uma explicação nova para a predominância difundida do sexo na natureza.

A existência do sexo confundiu biólogos por sobre um século. Comparado à reprodução assexuada, o sexo tem diversas desvantagens. O primeiro destes é que cada organismo sexual produz somente a metade de tanta como prole como indivíduos assexuados. Por exemplo, se cada adulto tem duas crianças, dois indivíduos assexuados puderem produzir a prole quatro, quando dois indivíduos sexuais--um homem e uma fêmea--prole somente dois do produto entre eles. De uma perspectiva evolucionária, este é um custo staggering, mesmo sem levar em consideração outras desvantagens do sexo, tais como a necessidade de encontrar um companheiro e os perigos potenciais de fazer assim (especialmente se você é uma aranha masculina do louva-a-deus ou da viúva negra).

Apesar destes custos, o sexo é difundido, com uns 99% calculado dos eukaryotes (pilhas com núcleos) que reproduzem sexual pelo menos algum do tempo. Este paradoxo conduziu a um número de hipóteses que tentam explicar a ubiquidade próxima do sexo. De acordo com Francesco Catania, o autor principal do estudo novo e um líder do grupo de investigação na universidade de Münster, uma explicação popular são que o sexo produz a diversidade genética--eis porque você e seus irmãos não são idênticos a seus pais. O argumento é que esta diversidade genética pode produzir alguns indivíduos que são adaptados melhor à mudança ou aos ambientes ásperos. Ao contrário, a reprodução assexuada produz geralmente a prole que é cada um idêntico ao pai.

O tetraurelia ciliate único-celulado do Paramecium fornece um contraponto fascinante a este argumento, porque pode se submeter à reprodução assexuada e a uma versão da reprodução sexual que notàvel não produz a diversidade genética (isto é um tipo de selfing). Para a maioria de seu ciclo de vida, os paramecia reproduzem assexuada, com cada pilha que racha em dois. Quando uma pilha alcança a maturidade sexual contudo, cada paramecium pode produzir dois núcleos sexuais idênticos--similar aos núcleos que estam presente em pilhas do esperma e de ovo. Se um outro paramecium não deve ao redor acoplar e trocar núcleos com, estes dois núcleos fundem um com o otro. O resultado é um tipo de auto-fecundação sexual que possa conduzir às pilhas de filha que são genetically idênticas a seus pais. Assim, no Paramecium, a reprodução sexual pode ser desacoplada da geração de diversidade genética, sugerindo que haja outros benefícios potenciais ao sexo neste organismo. Catania e seus co-autores realizaram que este faz a Paramecium um modelo original em que para investigar e identificar potencial estes outros benefícios.

Para identificar outras razões que o tetraurelia do P. pode contratar no sexo, os pesquisadores seguiram as culturas dos paramecia no curso de oito dias, começando imediatamente depois da auto-fecundação (dia 0) e continuando após o ponto em que as pilhas se tornaram outra vez capazes da reprodução sexual (no dia 6). Cada dia, sujeitaram um subconjunto das pilhas ao esforço aquecendo as a uma alta temperatura para apenas sobre uma acta. Interessante, encontraram que as pilhas que se tinham submetido apenas à auto-fecundação ou que se preparavam para a reprodução sexual (as pilhas do dia 0 e do dia 6) sobreviveram ao choque do calor mais frequentemente do que aqueles que estavam reproduzindo ràpida assexuada. Esta vantagem da sobrevivência poderia explicar porque os paramecia continuam a contratar no sexo apesar do facto de que nenhuma diversidade nova está gerada, e sugere um benefício subvalorizado do sexo: sobrevivência aumentada face ao esforço.

Isto que encontra sugestões em uma relação mecanicista entre o sexo e a resposta do esforço. Os autores indicam que muitos aquecem as proteínas de choque, que são as mais conhecidas para seu papel na protecção contra o esforço, são envolvidos igualmente nos processos celulares associados com a revelação e o sexo reprodutivos. Pode-se conseqüentemente ser que a expressão aumentada de tais proteínas durante a reprodução sexual forneça a protecção adicionada dos factores de força.

Como a terra comum é este relacionamento entre o sexo e o esforço? Quando alguns aspectos da biologia do Paramecium forem originais, Catania nota que muitos organismos unicellular e multicellular contratam na auto-fecundação e, após diversas gerações deste processo, podem produzir a prole que são cópias de seus pais. Além, muitas proteínas envolvidas na reprodução e na resposta do esforço são antigas e conservadas altamente através dos eukaryotes. Assim, uma conexão entre o sexo e o esforço pode ser difundida, encontrar que poderia ter implicações de grande envergadura. De acordo com Catania, os resultados de seu estudo conduzem a diversas hipóteses novas sobre a origem e a manutenção do sexo: “Primeiramente, a associação íntimo entre a resposta do esforço e o sexo podem ter contribuído à persistência do sexo na natureza. Além disso, estes dois caminhos, tratados frequentemente como não relacionados, puderam de facto compartilhar de uma origem evolucionária comum.”

Catania nota que os estudos adicionais em outros organismos serão necessários testar estas ideias. Contudo, há uma razão acreditar que seus resultados podem ser que se pode generalizar à outra espécie.

Ao longo dos anos, a pesquisa sobre o Paramecium rendeu introspecções importantes em muitas áreas da biologia. Este modelo tem muito mais para oferecer apesar de sua biologia incomum, e nós argumentimos que pode com sucesso ser usada para ganhar introspecções novas em muitos fenômenos biológicos.”

Francesco Catania, autor principal do estudo novo e um líder do grupo de investigação na universidade de Münster

Source:
Journal reference:

Thind, A.S., et al. (2020) What’s Genetic Variation Got to Do with It? Starvation-Induced Self-Fertilization Enhances Survival in Paramecium. Genome Biology and Evolution. doi.org/10.1093/gbe/evaa052.