O 'nascimento virginal' da California Condor poderia resgatar as espécies?

2021-11-05
Um condor da Califórnia (Gymnogyps californianus) vivendo em estado selvagem no Arizona. Imagens educacionais / Grupo de imagens universais / Imagens Getty

O nascimento virginal - que envolve o desenvolvimento de um óvulo não fertilizado - preocupa os humanos há eras. E embora não possa acontecer em mamíferos , parece ser possível em outros animais com espinha dorsal (vertebrados), como pássaros e lagartos .

Um artigo recente liderado por pesquisadores do Zoológico de San Diego relata que dois filhotes machos órfãos foram criados em um programa para salvar o condor da Califórnia da extinção . A espécie poderia ser restaurada por uma única fêmea sobrevivente?

A reprodução sexual é fundamental em todos os vertebrados. Normalmente, é necessário que um óvulo de uma fêmea seja fertilizado por um espermatozóide de um macho, de modo que cada pai contribui com uma cópia do genoma.

A violação dessa regra, assim como para os filhotes de condor sem pai, nos diz muito sobre por que a reprodução sexual é uma estratégia biológica tão boa - bem como como o sexo funciona em todos os animais, incluindo os humanos.

Como os filhotes sem pai foram identificados

O magnífico condor da Califórnia, um tipo de abutre, é a maior ave voadora da América do Norte. Em 1982, a espécie diminuiu para uma população de apenas 22 indivíduos , dando início a um ambicioso programa de reprodução em cativeiro liderado pelo Zoológico de San Diego, que viu os números começarem a crescer.

Com tão poucas aves, a equipe teve que ter cuidado para não escolher pais intimamente relacionados, já que a falta de variação genética produziria descendentes menos vigorosos e aumentaria o declive até a extinção.

Os pesquisadores realizaram um estudo genético detalhado das aves para evitar isso, usando marcadores de DNA que eram específicos para condores e que variavam entre as aves individualmente. Eles coletaram penas, sangue e cascas de ovo de quase 1.000 pássaros ao longo de 30 anos.

Ao analisar esses dados, eles estabeleceram parentesco, confirmando que metade dos marcadores de DNA em cada filhote veio de uma fêmea e a outra metade de um macho, como seria de esperar. Eles continuaram a seguir o destino de centenas de filhotes criados em cativeiro na colônia, e depois de soltá-los na selva.

Mas havia algo incomum em dois pintinhos machos, conforme detalhado em um artigo recente. Esses filhotes, que eclodiram vários anos depois de ovos postos por diferentes fêmeas, tinham marcadores de DNA que vieram todos da mãe. Não havia nenhum traço de marcadores do homem com quem ela tinha sido emparelhada.

Nascimento virginal

O desenvolvimento de óvulos não fertilizados é chamado de "partenogênese" (das palavras gregas que literalmente significam "criação virgem"). É bastante comum em insetos e outros invertebrados como pulgões e estrelas do mar, e pode ser realizado por vários mecanismos diferentes. Mas é muito raro em vertebrados .

Existem relatos de partenogênese em peixes e répteis que foram alojados sem machos. No Tennessee, uma solitária fêmea de dragão de Komodo mantida em cativeiro por muitos anos desistiu de encontrar um companheiro e produziu sozinha três filhotes viáveis . O mesmo aconteceu com uma píton fêmea e uma jibóia , embora todos esses descendentes partenogênicos tenham morrido precocemente.

Um condor da Califórnia voa ao longo da costa do Oceano Pacífico em Big Sur, Califórnia. Existem atualmente cerca de 500 condores vivos no mundo.

Alguns lagartos, entretanto, adotaram a partenogênese como um modo de vida. Existem espécies exclusivamente femininas na Austrália e nos Estados Unidos nas quais as fêmeas colocam ovos carregando apenas combinações de seus próprios genes.

A partenogênese também ocorre em galinhas domesticadas e perus criados na ausência de um macho, mas o embrião geralmente morre. Existem apenas alguns relatos de perus machos sem pai que chegaram à idade adulta e apenas um ou dois que produziram esperma.

Como isso acontece?

Em pássaros, a partenogênese sempre resulta de uma célula-ovo carregando uma única cópia do genoma (haplóide). Os ovos são produzidos no ovário de uma mulher por um tipo especial de divisão celular chamada meiose, que embaralha o genoma e também divide o número de cromossomos pela metade. Os espermatozoides são produzidos pelo mesmo processo no testículo de um homem.

Normalmente, um óvulo e um espermatozóide se fundem (fertilização), incorporando os genomas de ambos os pais e restaurando o número normal (diplóide) de cromossomos.

Mas na partenogênese, o óvulo não é fertilizado. Em vez disso, ele atinge um estado diplóide fundindo-se com outra célula da mesma divisão - que normalmente é descartada - ou replicando seu genoma sem que a célula seja dividida.

Portanto, em vez de obter um genoma da mãe e outro diferente do pai, o óvulo resultante tem apenas um subconjunto dos genes da mãe em dose dupla.

Pássaros sem pai sempre serão machos

Os condores, como outras aves, determinam o sexo pelos cromossomos sexuais Z e W. Eles funcionam de forma oposta aos sistemas humanos XX (feminino) e XY (masculino), nos quais o gene SRY no cromossomo Y determina a masculinidade .

No entanto, em pássaros os machos são ZZ e as fêmeas são ZW. O sexo é determinado pela dosagem de um gene (DMRT1) no cromossomo Z. A combinação ZZ tem duas cópias do gene DMRT1 e faz um macho, enquanto a combinação ZW tem apenas uma cópia e faz uma fêmea.

Os óvulos haplóides recebem um Z ou um W da mãe ZW. Seus derivados diplóides serão, portanto, ZZ (homem normal) ou WW (morto). A razão pela qual os embriões WW não podem se desenvolver é porque o cromossomo W quase não contém genes, enquanto o cromossomo Z tem 900 genes que são vitais para o desenvolvimento.

Os pintos sem pai devem, portanto, ser machos ZZ, como foi observado.

Por que o nascimento virginal falha

É possível que uma espécie de ave em extinção, como o condor, possa ser ressuscitada de uma única fêmea sobrevivente, incubando um filhote sem pai e reproduzindo-se com ele?

Bem, não exatamente. Acontece que partenógenos (animais sem pai) não se dão muito bem. Nenhum dos dois condores órfãos gerou descendência. Um morreu antes de atingir a maturidade sexual e o outro era fraco e submisso - tornando-se uma perspectiva ruim para a paternidade.

Em galinhas e perus, a partenogênese produz embriões mortos ou filhotes fracos. Mesmo espécies de lagartos exclusivamente femininos, embora pareçam robustas, geralmente são o produto de uma recente combinação de duas espécies que atrapalhou a meiose e não lhes deixou outra opção. Essas espécies não parecem durar muito.

Por que os partenógenos se saem tão mal? A resposta vai ao cerne de uma questão biológica fundamental. Isto é: Por que fazemos sexo? Você pensaria que seria mais eficiente para o genoma da mãe ser simplesmente transmitido para sua prole clonal sem se preocupar com a meiose.

Variação é a chave

Mas as evidências dizem que não é saudável ter um genoma consistindo inteiramente de genes da mãe. A variação genética é muito importante para a saúde de um indivíduo e de sua espécie. Misturar as variantes do gene de pais masculinos e femininos é vital.

Na prole diplóide com dois genomas parentais, boas variantes podem cobrir os mutantes. Indivíduos que herdam genes apenas da mãe podem ter duas cópias de um gene mutante materno que os enfraquece - sem uma versão saudável de um pai para compensar.

A variação também ajuda a proteger as populações de vírus, bactérias e parasitas mortais. A meiose e a fertilização fornecem muitos rearranjos de diferentes variantes de genes, que podem confundir os patógenos. Sem essa proteção adicional, os patógenos poderiam correr soltos em uma população de clones, e uma população geneticamente semelhante não conteria animais resistentes.

Portanto, é improvável que a habilidade das fêmeas de condor de chocar filhotes sem um pai salve a espécie. Pelo lado positivo, os esforços humanos já levaram centenas de mulheres - e homens - a voar pelos céus da Califórnia.

Jenny Graves é a distinta professora de genética e vice-reitora da Universidade La Trobe em Melbourne, Austrália.

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Você pode encontrar o artigo original aqui.

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