Estratégias De Reprodução Tim-Tim Por Tim-Tim

Já te falei da mitose e da meiose, mas ainda não te falei das variadas maneiras que os seres vivos arranjaram para se reproduzirem…

Lembras-te de eu falar na reprodução sexuada e assexuada? (aqui e aqui)

Realmente esses artigos são sobre a mitose e a meiose, mas estes processos estão intimamente ligados à forma como os seres vivos se reproduzem. Realmente ocorre sempre um destes processos, o quando e o como é o que muda mais entre organismos.

Vamos primeiro à reprodução sexuada

Nos organismos que se reproduzem sexuadamente dá-se, normalmente, a meiose em alguma altura das suas vidas para produzir os gâmetas (as células sexuais, para saberes como se produzem, clica aqui) e se poderem reproduzir. Por exemplo, no ser humano, os gâmetas masculinos, os espermatozoides são produzidos por células especializadas (células germinais) nos testículos durante toda a vida de um homem ocorrendo uma meiose normal.

Figura 1 - Representação da espermatogénese. Como podes ver, é uma meiose normal. As características específicas dos espermatozóides surgem por processos de diferenciação, que ocorrem em simultâneo.
Figura 1 – Representação da espermatogénese. Como podes ver, é uma meiose normal. As características específicas dos espermatozóides surgem por processos de diferenciação, que ocorrem em simultâneo. Imagem de [1].

Os gâmetas femininos são produzidos, na sua maioria, antes da mulher nascer e ficam num estado “adormecido” logo na prófase I até à puberdade. Nesta fase chamam-se ovócitos I ou primários (também se podem chamar oócitos) e encontram-se dentro dos folículos (que estão nos ovários). [2] Quando a mulher atinge a puberdade os folículos que protegem os ovócitos I são estimulados pela Hormona Luteinizante (LH), levando a que um dos ovócitos I (tipicamente só 1 no ser humano, noutros animais podem ser mais) resuma a sua meiose. O ovócito que continua a meiose, libertando um corpo polar (pequena célula que morre por apoptose) no final da meiose I, volta a parar na metáfase 2 até ocorrer a fertilização, e até lá chama-se ovócito II. [3] A este processo chama-se ovulação, e (como deves saber) ocorre uma vez por mês nas mulheres, sendo seguido da menstruação quando o ovócito II não é fertilizado.

Após a fertilização, o óvulo (ovócito II fertilizado), termina a meiose 2, produzindo um segundo corpo polar (que também sofre apoptose). Depois, nidifica no endométrio e inicia a divisão por mitose, para formar o embrião.

Figura 2 - Representação da meiose nos gâmetas femininos do ser humano.
Figura 2 – Representação da meiose nos gâmetas femininos do ser humano. Imagem de [4]

Mas nem sempre há dois indivíduos envolvidos na reprodução sexuada… há seres vivos em que cada indivíduo tem ambos os sexos, condição à qual se chama hermafroditismo. Nestes animais, como a maioria dos caracóis, nem sempre é preciso outro parceiro para ocorrer a fertilização dos ovócitos. [5, 6] Por outro lado, também há animais que podem mudar de sexo quando necessário (por exemplo, quando morre uma fêmea, no caso dos peixes palhaço). [7]

Então e como é que surgem todas as DIFERENTES células do nosso corpo, se o embrião cresce por mitose?

Basicamente, o processo pelo qual as células do nosso corpo adquirem funções e formas específicas é diferente do de reprodução e divisão. Este processo é chamado de diferenciação – células diferenciadas que têm funções diferentes das células que lhes deram origem, mas têm o mesmo genoma que quaisquer outras no mesmo organismo (com algumas exceções), a grande diferença é que expressam genes diferentes em alturas diferentes. [8] A diferenciação pode passar por várias mitoses, o que acontece, por exemplo, com as células hematopoiéticas (percursoras das células do sangue, como as hemácias e os leucócitos).

E porque é que não se chama reprodução assexuada quando uma célula de um organismo multicelular se divide por mitose?

O porquê é exatamente porque se encontra num organismo multicelular:

A divisão de uma célula desta forma não origina um indivíduo completo dessa espécie, apenas uma pequena parte que depende do resto do corpo do organismo. Se o corpo morrer todas as suas células vão morrer mais cedo ou mais tarde (sim, não acontece tudo ao mesmo tempo, as células “vão morrendo” com a falta de nutrientes, e não, as unhas e o cabelo não crescem depois da morte, a pele é que retrai pela desidratação). [9]

No entanto, em muitos organismos eucarióticos, a mitose está envolvida na reprodução…. Na maioria dos organismos multicelulares, a mitose serve para o indivíduo crescer, substituir células velhas e reparar estragos, em organismos eucarióticos unicelulares, é por mitose que a reprodução é feita,

Mas não é o único método de reprodução assexuada:

Enquanto que a mitose ocorre em organismos eucarióticos, na maioria das bactérias a reprodução é feita por fissão binária. Este processo é análogo à mitose, no entanto, devido às características das bactérias, é um pouco diferente e mais simples. Muitas das bactérias têm apenas um cromossoma circular, que é duplicado em preparação para a divisão (mais ou menos da mesma forma que nos eucariotas, o mecanismo de base é o mesmo, mas têm menos proteínas envolvidas e menos pontos de controlo). [10]

Já que estou a falar de bactérias, elas têm outras formas de se multiplicarem, menos comuns. Uma delas é a produção de Baeocitos (traduz-se em “pequenas células” e é exatamente isso que são), onde a célula aumenta para mais do dobro do seu tamanho e, duplica o seu DNA muitas muitas vezes e depois divide o seu citoplasma sucessivamente, produzindo dezenas ou até mesmo centenas de descendentes. (Não vou entrar em mais detalhe, este método e mais alguns, são mais curiosidades que outra coisa. Alguns deles ainda nem se sabe muito bem como funcionam.) [11]

Também se podem reproduzir por gemulação, se bem que a forma como este processo ocorre nas bactérias ainda não se conhece bem…

Mas conhece-se bem na levedura de cerveja, a Saccharomyces cerevisiae.

Este tipo de reprodução em organismos unicelulares basicamente é uma mitose que ocorre de forma assimétrica, o que quer dizer que as células-filha vão ser de tamanhos diferentes. Basicamente forma-se um pequeno “inchaço” na membrana da célula para onde vão ser puxados os componentes necessários para a célula-filha mais pequena sobreviver (vê na Figura 3) para que, mesmo sendo muito mais pequena depois da citocinese, tenha todos os organelos necessários para crescer e se reproduzir mais tarde (na levedura de cerveja isto também pode ocorrer de forma sexuada quando as condições não são as melhores, mas isso é outra história).

Figura 3 - Fotografia de microscópio da gemulação em leveduras. Imagem de [].
Figura 3 – Fotografia de microscópio da gemulação em leveduras. Imagem de [12].

Como deves ter reparado na Figura, o núcleo manteve-se intacto até ao momento da citocinese… Isto acontece em muitos fungos e alguns outros seres vivos, chama-se uma mitose fechada. [13] Se já leste o artigo sobre a mitose (clica aqui para leres, se ainda não o fizeste), deves-te estar a perguntar:

Então como é que os cromossomas são segregados para as duas células-filha, se o núcleo não se dissolve?

Diferentes seres vivos acharam respostas para esta pergunta. Em alguns os cromossomas ficam ligados a microtúbulos nucleares, semelhantes aos do fuso mitótico. Noutros o contacto dos cromossomas com o involucro nuclear é o suficiente para segregar os cromossomas para os polos do núcleo, permitindo a separação do mesmo para as duas células. [13]

A gemulação também ocorre em seres vivos multicelulares:

estes crescem uma pequena parte do seu corpo e, propositadamente, soltam-na (muitos corais fazem isto). Esta pequena parte do ser vivo é o suficiente para originar um novo membro da sua espécie (que vai crescer por mitose).

Em relação à reprodução assexuada em organismos multicelulares, há mais maneiras deles o fazerem. Outra delas já deves ter ouvido falar: a fragmentação. É mais conhecida por ocorrer nas estrelas-do-mar – nunca viste uma estrela do mar com um braço maior que todos os outros? O braço maior, provavelmente veio da estrela-do-mar que lhe deu origem, como era grande o suficiente para se “reparar”, formou todo um organismo novo. Isto pode acontecer de forma voluntária ou não (mas por favor, não vás agredir as pobres das estrelas-do-mar, não só por elas, mas pelos animaizinhos dos quais elas se alimentam). [14]

Figura 3 - Fotografia de uma estrela do mar (do Museu de História Natural de Londres) a regenerar a partir de um único braço. Imagem de [15].
Figura 3 – Fotografia de uma estrela do mar (do Museu de História Natural de Londres) a regenerar a partir de um único braço. Imagem de [15].

Por fim, vou-te falar da partenogénese, que é conhecida particularmente nas abelhas (mas também ocorre em outros animas, como, estranhamente, os dragões de Komodo).[16]

Neste tipo de reprodução os óvulos da fêmea começam a dividir-se sem que ocorra fecundação, dando origem a um individuo completo, normalmente haploide. Algumas espécies reproduzem-se exclusivamente por este método, enquanto que outras, como os exemplos que dei até agora, fazem isto facultativamente, acabam por se reproduzir sexuadamente em dada altura das suas vidas. No caso das abelhas, elas reproduzem-se de forma sexuada apenas para produzir abelhas operárias e de forma assexuada para produzir os machos, os zangões. Ou seja, o que determina o sexo nas abelhas é o facto de serem haploides (zangões) ou diploides (operárias e rainhas). [17].

Todas estas maneiras de reprodução representam estratégias diferentes de manter a continuidade da espécie, tendo em conta o ambiente em que se encontra (animais, plantas, clima, etc.). Em todas as formas de reprodução em organismos eucarióticos está envolvida a mitose, mesmo que não seja o ponto chave dessa forma em particular.

BONUS

Em inglês a gemulação chama-se budding. Este termo também é utilizado para uma forma de alguns vírus, como o HIV-1 (um dos agentes patogénicos causadores da SIDA), saírem da célula que infetam, para que possam infetar outra célula e continuar o seu ciclo de replicação. Sim, replicação e não reprodução. Há um grande debate sobre se os vírus são considerados seres vivos ou não, pois não se conseguem replicar com os seus próprios meios moleculares, necessitando da maquinaria de replicação do DNA da célula que infetam para se multiplicarem. Ao fim e ao cabo a base da sua constituição é uma sequencia genética e algumas proteínas essenciais para proteger estes genes, entrarem na célula e tomarem posse da mesma, evadindo os seus sistemas de defesa. De resto podem ter algumas outras características, como envelope lipídico, parecido com a membrana das células.

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Referências:

  1. Anchor207. Spermatogenesis. 2013; Available from: https://en.wikipedia.org/wiki/Spermiogenesis#/media/File:Spermatogenesis.svg.
  2. Yoshimura, Y., Oocyte Maturation in Humans: the Potential Relevance to Reproductive Medicine. Journal of Mammalian Ova Research, 2003. 20(3): p. 86-92.
  3. Schmerler, S. and G. Wessel, Polar Bodies – more a lack of understanding than a lack of respect. Molecular reproduction and development, 2011. 78(1): p. 3-8.
  4. Gray, H.V.C.H. Gray5.svg. Available from: https://en.wikipedia.org/wiki/Oogenesis#/media/File:Gray5.svg.
  5. Krulwich, R. What Do Snails Think About When Having Sex? Curiously Krulwich: A Blog by Robert Krulwich 2015 [cited 2016; Available from: http://phenomena.nationalgeographic.com/2015/06/30/what-do-snails-think-about-when-having-sex/.
  6. How do snails reproduce? UCSB ScienceLine 2015 [cited 2016; Available from: http://scienceline.ucsb.edu/getkey.php?key=2578.
  7. Langley, L. 7 Gender-Altering Animals. Ocean Views 2013 [cited 2016; Available from: http://voices.nationalgeographic.com/2013/09/22/7-gender-bending-animals/.
  8. Ralston, A. and K. Shaw, Gene Expression Regulates Cell Differentiation. Nature Education, 2008. 1(1): p. 127.
  9. Hammond, C. Do your hair and fingernails grow after death? BBC Future 2013 [cited 2016; Available from: http://www.bbc.com/future/story/20130526-do-your-nails-grow-after-death.
  10. Binary fission. [cited 2016; Available from: https://pt.khanacademy.org/science/biology/cellular-molecular-biology/mitosis/a/bacterial-binary-fission.
  11. Binary Fission and other Forms of Reproduction in Bacteria. 2016 [cited 2016; Available from: https://micro.cornell.edu/research/epulopiscium/binary-fission-and-other-forms-reproduction-bacteria.
  12. Masur. S cerevisiae under DIC microscopy. 2010; Available from: https://en.wikipedia.org/wiki/Yeast#/media/File:S_cerevisiae_under_DIC_microscopy.jpg.
  13. Boettcher, B. and Y. Barral, The cell biology of open and closed mitosis. Nucleus, 2013. 4(3): p. 160-5.
  14. Singh, L. and M. Kaur, Science for Tenth Class Part 2 Biology. 2016: Vikas Publishing House.
  15. Dénes, E. Tu – Linckia guildingi. 2011; Available from: https://ms.wikipedia.org/wiki/Pengguna:SNN95/Kotak_pasir/Tapak_Sulaiman#/media/File:Tu_-_Linckia_guildingi.jpg.
  16. Watts, P.C., et al., Parthenogenesis in Komodo dragons. Nature, 2006. 444(7122): p. 1021-1022.
  17. Gempe, T., et al., Sex Determination in Honeybees: Two Separate Mechanisms Induce and Maintain the Female Pathway. PLoS Biology, 2009. 7(10): p. e1000222.

 

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