Por que os organismos começaram a fazer sexo, em vez de simplesmente reproduzir assexuadamente como a vida fez por bilhões de anos - e ainda o faz, no caso de organismos unicelulares e algumas plantas e fungos - é um pouco um mistério. A reprodução sexual evoluiu cerca de um bilhão de anos atrás ou mais, apesar da energia adicional necessária e do aparente impedimento de encontrar um parceiro adequado. As teorias predominantes afirmam que o sexo se tornou a forma dominante de reprodução devido aos benefícios de uma maior diversidade genética, permitindo que os filhos se adaptem a ambientes em mudança e mantendo as espécies um passo à frente dos parasitas que evoluíram para atormentar os pais.
Mas em um novo artigo na PLOS Biology, uma equipe de cientistas liderada pela Universidade de Montpellier, na França, e a Deakin University, na Austrália, sugerem outra razão para a vida começar e manter relações sexuais: a ameaça de aproveitadores transmissíveis e cancerosos.
"Sugerimos que a reprodução sexual evolua para evitar a invasão por células traumáticas neoplásicas egoístas e transmissíveis, doravante referidas como células cancerígenas transmissíveis", diz Frederic Thomas, biólogo evolucionário da Universidade de Montpellier e principal autor do estudo. “Para nosso conhecimento, este cenário seletivo para a evolução inicial do sexo através da árvore da vida é novo”.
O câncer não foi um problema para as formas de vida mais precoces, os procariontes ou organismos unicelulares que não possuem um núcleo celular, como bactérias e archaea. Essas criaturas se reproduzem assexuadamente, fazendo uma cópia de seu singular cromossomo e essencialmente se clonando.
Mas as coisas mudaram com a evolução dos eucariotos há mais de 2, 5 bilhões de anos. Esses organismos contêm núcleos centrais que abrangem seus genomas em um conjunto de cromossomos. Grupos de eucariotos se uniram para formar os primeiros organismos multicelulares - os predecessores de toda a vida complexa na Terra, de plantas a insetos e répteis a mamíferos. Quando esses organismos se reproduzem, o material genético é contribuído por dois parceiros, criando descendentes geneticamente únicos.
"O sexo parece ter acompanhado, predado diretamente ou realmente marcado a transição para a vida eucariótica", diz Maurine Neiman, professor associado de biologia da Universidade de Iowa, que estuda a reprodução sexual, mas não esteve envolvido no novo estudo. A grande questão na biologia evolucionária, ela diz, é por quê.
O sexo é realmente complicado e ineficiente. Muitos organismos precisam investir recursos biológicos em características que sirvam ao único propósito de atrair um parceiro, como penas de pavão. Até mesmo o ato de copulação traz riscos. "Organismos são literalmente grudados, e essa não é uma ótima situação", diz Neiman. A idéia de que uma criatura bem-sucedida o suficiente para alcançar a maturidade reprodutiva gostaria de mexer com a fórmula genética também é estranha. “Você é meio que uma coisa certa se você cresceu e foi bem sucedido. Por que você iria e faria um bebê diferente de você?
Ao misturar a genética, a reprodução sexual produz maior diversidade genética em uma população, limitando a transmissão de células cancerosas entre os indivíduos da população. (Thomas et al. / PLOS Biology 10.1371) Uma das principais teorias é conhecida como a hipótese da Rainha Vermelha. A ideia sugere que, à medida que a vida multicelular evoluiu, os parasitas e patógenos que a atormentaram também evoluíram. Ao usar o sexo para criar descendentes com características genéticas únicas, alguns dos descendentes podem adquirir resistências aos insetos que de outra forma ameaçariam espécies inteiras. A reprodução sexual serve como uma maneira de estar um passo à frente da corrida armamentista evolucionária. (O nome da hipótese vem de uma declaração da Rainha Vermelha para Alice em Através do Espelho de Lewis Carroll: "Agora, aqui, você vê, leva todo o tempo que você pode fazer, para manter no mesmo lugar." )
O novo estudo sugere que as células cancerosas podem ser consideradas outra forma de parasita. À medida que as células primárias se uniam para formar organismos eucarióticos únicos, esses organismos precisariam se proteger contra células-membro que se recusassem a se subordinar ao todo - "células trapaceiras internas" ou células cancerígenas. Organismos multicelulares primitivos também precisariam desenvolver defesas contra células malignas invasoras de outros organismos, ou cânceres transmissíveis.
Esses sistemas imunológicos primitivos teriam um tempo mais fácil para diferenciar entre células saudáveis e malignidades, argumenta o estudo, se a reprodução sexual criasse descendentes que eram geneticamente distintos dos organismos circundantes. A segmentação de células cancerígenas poderia ter criado uma pressão evolutiva para abraçar o sexo, semelhante à pressão de parasitas e outros patógenos.
"Células malignas - pelo menos na nossa opinião - têm a mesma importância na biologia evolutiva e na ecologia que os não-parasitas e, portanto, devem ser consideradas tão importantes quanto os parasitas e a microbiota", diz Thomas. "O câncer não é apenas uma doença, é uma força evolutiva".
Essa ideia poderia ser uma maneira nova e poderosa de pensar sobre a evolução, de acordo com Steve Johnson, um biólogo que estuda a evolução das interações sexo e parasita-hospedeiro na Universidade de Nova Orleans. "Quanto mais eu penso sobre isso, eu realmente acredito que esta poderia ser uma nova abordagem muito importante", diz ele em um e-mail. “Eu gosto especialmente de sua modelagem da Red Queen com a ideia de que a reprodução sexual reduz um tipo único de parasita, as células cancerígenas transmissíveis.”
"Você pode pensar no câncer como um fenômeno egoísta que morre com o indivíduo", acrescenta Neiman. “Mas e se não fosse? Como isso mudaria a paisagem evolucionária?
No artigo, Thomas e seus colegas expõem algumas das mudanças no cenário evolucionário que esperariam ver se suas hipóteses estão corretas. Cânceres transmissíveis, por exemplo, provavelmente seriam raros em espécies sexualmente reprodutivas, e esse é, de fato, o caso. Apenas um punhado de exemplos existe, como lesões faciais do diabo da Tasmânia e leucemia em alguns moluscos.
A equipe também prevê que a maioria das espécies de reprodução assexuada seria relativamente jovem ou especialmente adaptada para resistir ao câncer. E, de fato, eles descobriram que cerca de metade das linhagens assexuadas conhecidas têm menos de 500 mil anos de idade. "Os 50 por cento restantes das linhagens consistem em organismos evolutivamente escandalosos" conhecidos por serem resistentes a agentes mutagênicos, diz o novo estudo. Tais organismos, diz Thomas, podem valer a pena estudar para saber mais sobre suas proteções anticâncer para uso médico.
Mas há uma razão pela qual a origem do sexo é considerada um problema difícil na biologia evolutiva. Na estimativa de Neiman, há elementos da nova teoria que não se somam - pelo menos não ainda. A raridade de cancros transmissíveis entre criaturas hoje, por exemplo, pode não suportar esta nova teoria.
Um "universo em que o câncer estava explicando o sexo exigiria que esses cânceres contagiosos fossem realmente muito comuns", diz Neiman. Ela também se pergunta sobre uma das suposições centrais da teoria, que a distinção genética entre pais e filhos seria realmente um fator para combater com sucesso a infecção por câncer. "Não tenho certeza se foi bem testado e é uma suposição muito importante".
Thomas admite que a hipótese de sua equipe precisa ser validada através da experimentação, que neste momento está faltando. "Propomos no jornal várias direções para isso, a mais elegante seria usar a clonagem animal para avaliar o risco de transmissão de células cancerígenas associadas à reprodução assexuada", diz ele. Se a nova teoria da reprodução sexual estiver correta, a probabilidade de uma mãe passar células cancerígenas para seus descendentes deve ser maior se o embrião for um clone implantado da mãe, em vez de um embrião geneticamente distinto.
A equipe também está trabalhando com hidra clonada, organismos marinhos que podem se reproduzir sexualmente e assexuadamente, dependendo das condições ambientais. De acordo com Thomas Madsen, cientista de vida da Deakin University e co-autor do novo estudo, o objetivo é “tentar 'infectar' hidras clonais saudáveis com células cancerígenas e investigar sua resposta evolutiva”. Se a nova teoria do sexo estiver correta, as hidras infectadas devem escolher a reprodução sexual sobre assexual.
Mas a origem do sexo sempre foi confusa, e Neiman acredita que vai continuar assim. “Eu acho que a complexidade e a confusão da biologia freqüentemente exigirão o que chamamos de explicações pluralistas ou múltiplas”, diz ela. "Eu não acho que haverá uma solução geral, elegante, simples e simples."
