Mãe, obrigado pelas mitocôndrias!

Passado o dia das mães, é hora de contar um episódio relacionado a essa data comemorativa. Um professor de uma cadeira de pedagogia nos contou em sala de aula sobre a idéia criativa que ele tivera certa vez para um cartão de dias das mães. A história surgiu quando discutíamos a noção de que uma brincadeira ou uma frase de efeito só faz sentido quando o receptor possui alguns conhecimentos específicos sobre o assunto, e nosso professor nos deu um exemplo particular de um processo comunicativo que falhou exatamente por essa razão. Bem intencionado e achando que sua idéia faria sucesso, ele fez um cartão onde se lia “Mãe, obrigado pelas mitocôndrias!”. Mas, para sua frustração, sua mãe não entendeu do que se tratava…

Poucas pessoas entendem; esse, aliás, é mais um exemplo da importância daquilo que nós chamamos de “alfabetização científica”. Contudo, boa parte dos alunos do ensino médio sabe o que é uma mitocôndria, e boa parte sabe também que em organismos que realizam singamia (não estamos aqui falando apenas de animais, portanto) as mitocôndrias provêm de apenas um dos progenitores. Na verdade, o mesmo se dá com os cloroplastos, que são transmitidos ao zigoto por apenas um dos gametas responsáveis pela fecundação. As mitocôndrias geralmente provêm dos gametas femininos, enquanto os cloroplastos podem ser provenientes dos gametas femininos ou dos gametas masculinos, dependendo do grupo vegetal em questão.

Uma palavra de esclarecimento pode ser conveniente, numa breve digressão: é muito difundido o conceito de que as mitocôndrias do gameta masculino dos animais, nomeadamente o espermatozóide, não entram no citoplasma do ovócito. Isso é correto para algumas espécies, como o Hamster, por exemplo. Porém, em outras espécies (e esse é o caso do ser humano), ocorre a entrada no ovócito das mitocôndrias do espermatozóide. Essas mitocôndrias, logo depois de entrarem no ovócito, são ubiquitinadas e marcadas para destruição. Eventualmente a ubiquitinação falha, o que explica alguns raros casos de material mitocondrial paterno num organismo animal.

Mas por que é tão importante, uma vez que se trata de um processo praticamente ubíquo, que as mitocôndrias que constituem o zigoto (e, por conseqüência, todo o futuro organismo) sejam originadas de um só dos gametas? As hipóteses mais aceitas para explicar a herança uniparental (ou seja, de apenas um dos progenitores) desse material genético citoplasmático são baseadas em modelos matemáticos que nos mostram que, caso houvesse uma mistura de linhagens mitocondriais no zigoto, processos seletivos poderiam fazer com que uma linhagem se reproduzisse mais que a outra, independentemente das vantagens que essa linhagem pudesse trazer para o seu portador (na verdade, as linhagens que se reproduziriam mais rápido normalmente seriam as menos vantajosas energeticamente…). Assim, para evitar aquilo que chamamos de “guerra citoplasmática” ou “guerra mitocondrial”, as mitocôndrias ou qualquer outra estrutura citoplasmática provida de genoma (como o cloroplasto) devem ser provenientes de apenas um dos progenitores.

Seriam as mitocôndrias (no centro, em azul) a razão para a ocorência de apenas dois tipos sexuais? (fonte: Science Photo Library)

E aqui chegamos ao objetivo inicial dessa breve nota: mostrar que esse mesmo fenômeno, a herança uniparental dos genes citoplasmáticos, é a principal razão para a existência de apenas dois sexos!

Em primeiro lugar, convém deixar bem claro o que estou chamando de sexo, ou tipo sexual. É fácil perceber que não poderíamos ter uma espécie que realiza reprodução sexual com apenas um tipo de organismo, em relação ao modelo de gameta que ele produz: não adianta nem mesmo imaginar que esse gameta possua em sua superfície estruturas protéicas capazes de reconhecer qualquer outro gameta de sua espécie, pois caso fosse assim, os gametas unir-se-iam na própria gônada do indivíduo, formando uma massa aglutinada de células gaméticas. O que eu estou tentando mostrar é a necessidade, desde os primórdios da reprodução sexuada, de pelo menos dois tipos sexuais: um tipo que produza um gameta, que chamaremos de gameta A, e outro tipo sexual produzindo outro gameta, que chamaremos de gameta B. As estruturas protéicas da superfície dessas células são tais que haveria um o reconhecimento específico, ou seja, domínios protéicos do gameta A ligando-se a domínios protéicos do gameta B, levando à fecundação (logicamente, não haveria união de dois gametas A, nem de dois gametas B, por não haver esse reconhecimento específico).

Contudo, a ocorrência de somente dois tipos sexuais nos cria uma notória restrição: supondo que você se encontre em uma população com iguais quantidades dos dois tipos sexuais, apenas 50% dos indivíduos são parceiros sexuais em potencial. Por outro lado, se possuíssemos três sexos, 66% dos indivíduos presentes seriam parceiros sexuais em potencial (uma vez que você não pode cruzar com o seu mesmo tipo sexual). Com cinco sexos, 80% dos presentes seriam potenciais parceiros, e assim por diante. Um artigo de Laurence Hurst, publicado na Proceedings of the Royal Society B, intitulado “Why are there only two sexes?”, inicia exatamente com essa observação:

Populations of most isogamous protists have gametes that belong to one of only two mating-types (alias sexes). That this should be so is paradoxical for, if there is any cost involved in the finding of a mate, then a gamete of a third mating-type would, at the point of invasion, be able to mate with the first gamete it encounters, hence suffering the minimum possible costs. The expectation is hence that the number of mating-types in most isogamous species should tend towards infinity. By the same logic, two mating-types is the least expected state.

Apesar disso, os sistemas com dois sexos são a notável regra. Por quê? A melhor hipótese para explicar isso, elaborada pelo próprio Hurst, tem a ver com o que havíamos discutido anteriormente: a herança uniparental dos genes citoplasmáticos.

Majerus, em seu excelente “Sex Wars” (veja o link para a Amazon na página “prateleira”), nos dá uma explicação bem didática: A herança uniparental das organelas possuidoras de genes é uma necessidade, como havíamos falado antes. Num sistema de dois sexos, é fácil definir que um sexo, que chamaremos de sexo A, é o sexo que transmitirá ao zigoto as mitocôndrias. O outro sexo, chamado de sexo B (que podemos também chamar de sexo não-A), não transmite mitocôndrias. Contudo, essa simpática assimetria é quebrada se pusermos em jogo um terceiro, ou um quarto, ou um quinto sexo. Suponhamos três sexos, A, B e C. No cruzamento de A com B, A doa as mitocôndrias. No cruzamento de A com C, A doa as mitocôndrias. Mas quem doa as mitocôndrias no cruzamento de B com C? E, mesmo que elaborássemos um sistema para essa decisão, as mitocôndrias totais da população seriam notavelmente diversas.

Uma elegante comprovação dessa hipótese é o número de sexos em indivíduos que realizam conjugação, como os famosos protozoários paramécios. Uma vez que os conjugantes não trocam genes citoplasmáticos, mas apenas material genético dos micronúcleos, nada impede que eles fiquem restritos a apenas dois tipos sexuais. Na verdade, em alguns protozoários conjugantes, são encontrados números tão grandes quanto oito tipos sexuais!

Um comentário sobre “Mãe, obrigado pelas mitocôndrias!

  1. Divertido e instrutivo o texto. Apreciei hehehe! Realmente a alfabetização científica se faz necessário, nossos estudantes, sejam eles do Ensino Fundamental ou Médio, conhecem organelas, estudam e exemplificam, mas não conseguem contextualiza-las, ou seja, não compreendem aquilo dentro de outros contexto além da sala de aula, ou dos exemplos repassados pelos livros e professores. Precisamos rever nossas apresentações para que eles saiam mais ‘alfabetizados’.

    Achei criativo: Mãe, obrigado pelas mitocôndrias hehehe

    t+

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