Biologia do ensino fundamental · Grades 1–9
54A reprodução sexuada
O canto dos sapos em maio, as flores da cerejeira em abril, o berro do cervo no outono, um girassol virando a face cheia de flores para as abelhas: por todo o mundo vivo, uma energia enorme é gasta num único projeto — a geração seguinte. Os anos anteriores juntaram as peças (Capítulo 23, Capítulo 31); este ano as monta numa teoria só e faz a pergunta mais afiada: por que dois pais, afinal?
54.1 Um mecanismo em todo o mundo vivo
Definição 54.1 (Gametas)
As células reprodutoras da Definição 23.1 recebem o nome geral de gametas: o gameta masculino (o espermatozoide nos animais, a célula do grão de pólen nas plantas com flor) e o gameta feminino (a célula reprodutora feminina, no ovário ou no óvulo). Os gametas são células únicas (Capítulo 29), e cada um é metade de um começo: sozinho, um gameta morre; juntos, dois fazem uma vida.
Proposição 54.2 (O núcleo invariável)
Onde quer que a reprodução sexuada aconteça — peixe ou pinheiro, caracol ou ser humano — o núcleo é invariável:
- dois pais produzem gametas, masculino e feminino;
- a fecundação: um gameta masculino se junta a um gameta feminino, formando uma única célula nova — a célula reprodutora feminina fecundada, ou zigoto;
- o zigoto se divide e se divide (Proposição 29.7), construindo um novo indivíduo que carrega algo dos dois pais (Observação 23.3).
Em volta desse núcleo, todo o resto é variação: onde os gametas se encontram, quantos são, quem cuida dos filhotes.
Demonstração. Admitido neste nível. ∎
Exemplo 54.3 (As variações, classificadas)
A coleção antiga se arquiva direitinho sob o núcleo. Fecundação externa contra interna (Proposição 23.6): o lugar do encontro. Ovíparo contra vivíparo (Definição 23.4): a hospedagem do zigoto. Os milhões do bacalhau contra o filhote único da elefanta (Proposição 23.7): o balanço dos números. Polinização por abelha ou pelo vento (Definição 31.3): o serviço de viagem do gameta masculino. Um mecanismo, um catálogo de ajustes.
Observação 54.4 (As plantas rodam o mesmo núcleo)
Ponha o Capítulo 31 ao lado do Capítulo 23 e a correspondência é exata: os estames e o pistilo produzem os gametas, o tubo polínico é o corredor da fecundação interna, a semente hospeda o embrião da planta com o lanche embalado dele (Definição 9.1). Só a reprodução vegetativa (Definição 24.5) fica de fora — um pai só, sem gametas, com cópias exatas: o contraste que deixa afiada a pergunta da próxima seção.
54.2 Por que dois pais?
Proposição 54.5 (A reprodução sexuada embaralha)
As cópias de morangueiro dos estolhos (Observação 24.9) mostram o que um pai só rende: mesmice. Dois pais rendem o oposto. Como todo zigoto combina um gameta de cada pai — e, como um capítulo mais adiante vai mostrar, nem dois gametas de um mesmo pai carregam exatamente a mesma herança — a reprodução sexuada dá a cada filho uma combinação nova. Os irmãos diferem; nem duas plântulas de uma mesma vagem são iguais; a variedade dentro de cada espécie (Observação 30.4) é, em boa parte, obra desse embaralhamento.
Demonstração. Admitido neste nível. ∎
Exemplo 54.6 (As duas apostas do pomar)
O pomar da Observação 24.9 joga os dois jogos sabendo o que faz. Enxertos e estacas: um pai só, cópias exatas da árvore excelente — e uma fraqueza compartilhada, então uma praga que derruba uma pode derrubar todas. Caroços: dois pais, cada plântula uma combinação nova — quase todas sem nada de especial, algumas piores, uma rara melhor que qualquer um dos pais, e nenhuma igual à outra para uma praga varrer. Copiar guarda o presente; embaralhar explora o futuro.
Observação 54.7 (A variedade é a reserva da espécie)
Por que o embaralhamento importa para além do pomar: a Proposição 30.5 mostrou teias absorvendo baques graças à variedade de espécies; dentro de uma espécie, a variedade de indivíduos faz o mesmo papel. Quando as condições viram — uma doença nova, um inverno mais duro — uma espécie variada tem mais chance de ter alguém adequado às novas regras. O que isso sugere sobre a história da vida, o Capítulo 68 vai tornar explícito; aqui, repare só que a reprodução sexuada é o que mantém a reserva abastecida.
54.3 Ler a reprodução de qualquer espécie
Método 54.8 (O dossiê da reprodução)
Para qualquer espécie, monte:
- gametas: quem produz qual, e onde;
- encontro: fecundação externa ou interna, e o serviço de viagem (água, acasalamento, polinizador, vento);
- hospedagem: ovos postos ou filhotes carregados; com que provisões;
- números e cuidado: a posição na linha das estratégias (Proposição 23.7);
- estação: quando, e regulada por quê — pergunta do próximo capítulo.
Exemplo 54.9 (Dois dossiês lado a lado)
O peixinho-espinho (Exercício 23.10): gametas soltos na água, fecundação externa, ovos num ninho construído, dezenas deles, guardados pelo pai, na primavera. A cerejeira: gametas na flor, fecundação interna descendo pelo tubo polínico, embriões hospedados em sementes dentro do fruto, aos milhares, providos e depois entregues ao serviço de entrega das aves (Exercício 39.12), no tempo de abril. A mesma forma, para qualquer espécie: o dossiê é a teoria em uso.
54.4 Exercícios
Exercício 54.1 ★
Defina gameta e zigoto, e diga os dois gametas dos animais e das plantas com flor.
Solução
Solução de Exercício 54.1.
Um gameta é uma célula reprodutora — masculina ou feminina; o zigoto é a única célula nova que a junção deles forma. Animais: espermatozoide e célula reprodutora feminina. Plantas com flor: a célula masculina do grão de pólen e a célula reprodutora feminina do óvulo.
Exercício 54.2 ★
Enuncie o núcleo invariável em três passos.
Solução
Solução de Exercício 54.2.
Dois pais produzem gametas masculinos e femininos; a fecundação junta um de cada num zigoto; o zigoto se divide e se divide, construindo um novo indivíduo que carrega algo dos dois pais.
Exercício 54.3 ★
Arquive sob o núcleo: fecundação externa/interna, ovíparo/vivíparo, milhões/filhote único — o que cada par faz variar?
Exercício 54.4 ★
Ligue as partes das plantas aos papéis dos animais: estame, pistilo, tubo polínico, semente.
Exercício 54.5 ★
O que a reprodução de um pai só rende que a de dois pais nunca rende — e o contrário?
Solução
Solução de Exercício 54.5.
Um pai só rende cópias exatas — a mesmice que o embaralhamento nunca consegue dar; dois pais rendem combinações novas toda vez — a variedade que copiar nunca consegue dar.
Exercício 54.6 ★
Por que os irmãos diferem, segundo a Proposição 54.5?
Solução
Solução de Exercício 54.6.
Cada irmão cresceu de um par diferente de gametas, e nem dois gametas carregam exatamente a mesma herança: toda fecundação distribui uma combinação nova das contribuições dos dois pais.
Exercício 54.7 ★★
Explique as duas apostas do pomar e quando cada uma é a certa.
Solução
Solução de Exercício 54.7.
Copiar (enxertos, estacas) guarda uma excelência comprovada — é o certo justamente quando a variedade do presente é exatamente o que se quer; o preço é a fraqueza compartilhada. Embaralhar (caroços) explora combinações novas — é o certo quando se quer melhora ou seguro; o preço é que quase todas as distribuições não têm nada de especial.
Exercício 54.8 ★★
Monte o Método 54.8 para o sapo (todas as peças estão no Exemplo 23.2 e no Exemplo 8.7).
Solução
Solução de Exercício 54.8.
Gametas: as células reprodutoras femininas da fêmea, espermatozoides do macho, soltos na lagoa. Encontro: fecundação externa na água, com o canto dos machos convocando a lagoa. Hospedagem: ovos na geleia, com pouca provisão. Números e cuidado: milhares, sem cuidado nenhum. Estação: primavera — o coro de maio.
Exercício 54.9 ★★
Monte o dossiê do dente-de-leão — com um aviso: muitos dentes-de-leão de fato produzem sementes sem fecundação, clonando-se por semente. Que entradas ficam estranhas, e o que essa esquisitice ensina sobre dossiês?
Solução
Solução de Exercício 54.9.
A entrada do encontro desaba — não há fecundação nenhuma — e, mesmo assim, as entradas de hospedagem, números e estação se leem normalmente: sementes emplumadas aos milhares, no verão. A esquisitice ensina que o dossiê é uma lista de conferência, e não um pressuposto: preencha o dossiê a partir das provas, e uma “semente” não atesta necessariamente um embaralhamento. (O dente-de-leão que se clona por semente recebe uma aposta de cópia com serviço de dispersão — os dois mundos.)
Exercício 54.10 ★★
Um vinhedo cultiva uma única variedade famosa de uva por estacas durante dois séculos; chega uma praga que adora exatamente aquela variedade. Reconte o Exemplo 54.6 como a história desse vinhedo.
Solução
Solução de Exercício 54.10.
Dois séculos de estacas fizeram do vinhedo uma constituição compartilhada — excelência guardada, fraqueza dividida. A praga que adora aquela constituição acha todas as videiras igualmente saborosas: sem indivíduos variados, sem reserva, e a aposta da cópia é cobrada na pior hora. O socorro, na história como no exercício, é a outra aposta: cruzar com material resistente — o embaralhamento.
Exercício 54.11 ★★
“Um gameta é metade de um começo.” Justifique a frase duas vezes: pelo passo 2 do núcleo e pelo embaralhamento.
Solução
Solução de Exercício 54.11.
Pelo núcleo: um gameta sozinho morre — só a fecundação, juntando dois, faz o zigoto que vive e se divide. Pelo embaralhamento: cada gameta carrega só a metade de um dos pais de uma combinação que não existe até a junção distribuí-la.
Exercício 54.12 ★★★
Por que uma espécie que consegue fazer as duas coisas — o morangueiro, com estolhos e sementes — manteria as duas? Atribua a cada modo o serviço dele, usando a Observação 39.8 e a Observação 54.7.
Solução
Solução de Exercício 54.12.
Os estolhos são o serviço de curto alcance e garantido: cópias exatas ocupando com densidade o bom terreno vizinho — a planta comprovada deste ano, guardada. As sementes são o serviço de longo alcance e de exploração: combinações embaralhadas espalhadas para longe, abastecendo a reserva da espécie para condições mudadas em outro lugar. Manter os dois compra o presente e o futuro ao mesmo tempo.
54.5 Problema: O programa de melhoramento
Problema 54.1
Problema de fim de semana — o ano de uma melhorista de plantas, feito sobre a teoria
Uma melhorista quer uma maçã nova: crocante como a variedade A, resistente à praga como a variedade B. As ferramentas dela são exatamente as deste capítulo.
Parte I — O cruzamento.
- Ela tira pólen dos estames de A com um pincel e encosta esse pólen nos pistilos de B, e depois ensaca as flores contra as abelhas. Diga o papel de cada passo no núcleo — e por que os saquinhos importam (o Método 31.8 usou o mesmo pincel).
- O que cresce no fruto de B depois da visita dela, e que duas heranças cada caroço combina?
- Ela planta trezentos caroços. Por que ela espera trezentas árvores diferentes, segundo a Proposição 54.5?
- Quase todas as plântulas não vão ter nada de especial, algumas serão piores que os dois pais e talvez uma seja exatamente o que se quer. Que exemplo do capítulo previu exatamente essa distribuição?
Parte II — Fixando a vencedora.
- Ano oito: uma árvore dá maçãs crocantes e resistentes à praga. Se ela plantar os caroços dessa árvore, o que acontece com a combinação premiada — e por quê?
- Em vez disso, ela multiplica a vencedora por enxertia — que reprodução é essa, e o que ela garante?
- O pomar futuro inteiro dela vai ser feito de cópias daquela árvore. Diga o risco que ela aceitou e a expressão do capítulo para esse risco.
- Proponha o seguro clássico: o que o pomar dela também deveria manter, e por que essa estratégia ecoa a Observação 54.7?
Parte III — A teoria, auditada.
- O programa dela usou as duas apostas do pomar em sequência. Diga que fase usou qual, e o que cada uma comprou para ela.
- Um colega faz melhoramento de peixinhos-espinho do mesmo jeito — escolhendo os pais, criando os filhotes embaralhados, guardando os melhores. Liste as entradas do dossiê (Método 54.8) em que a prática com peixes difere da prática com maçãs, e os passos do núcleo em que ela não pode diferir.
- A melhorista diz: “o sexo propõe, a seleção dispõe — eu só escolho entre o que o embaralhamento distribui”. Ligue o lema dela à reserva de variedade da Observação 54.7.
- Uma frase para encerrar: para que o programa precisou da reprodução sexuada, e para que precisou da reprodução vegetativa?
Solução
Solução de Problema 54.1.
1. O pincel faz o papel de polinizador: levando gametas masculinos de A até os pistilos de B — o passo do encontro. Os saquinhos excluem as abelhas para que nenhum pólen perdido acrescente um terceiro pai: controle do cruzamento — o espírito do teste justo aplicado à flor.
2. Sementes — cada caroço é um embrião vindo de uma das células reprodutoras femininas de B fecundada por uma das células do pólen de A: as heranças de A e de B combinadas.
3. Porque cada caroço é uma distribuição diferente do embaralhamento: gametas diferentes dos dois lados, então trezentas combinações diferentes de crocância, de resistência e de todo o resto.
4. As duas apostas do pomar (Exemplo 54.6): quase todas as plântulas sem nada de especial, algumas piores, uma rara melhor — a distribuição conhecida do embaralhamento.
5. A combinação é embaralhada de novo: os caroços da vencedora distribuem misturas novas da herança dela com a do pai que forneceu o pólen, e o crocante-com-resistência se espalha em fragmentos. Plantar a vencedora a faz perder.
6. Enxertia — reprodução vegetativa: um pai só, cópias exatas. Ela garante a combinação premiada, árvore após árvore.
7. O risco de fraqueza compartilhada da aposta da cópia: uma constituição só no pomar inteiro — a história do vinhedo esperando para acontecer.
8. Uma reserva de variedade: outras variedades plantadas no meio e linhagens de melhoramento mantidas a partir de semente — para que, quando uma praga nova ou um clima novo chamar, o embaralhamento tenha estoque para distribuir. A reserva do nível da espécie, mantida de propósito na escala do pomar.
9. Fase um (o cruzamento e as trezentas plântulas): o embaralhamento — ele encontrou a combinação. Fase dois (a enxertia da vencedora): a cópia — ela guardou a combinação. Exploração e depois banco.
10. Entradas que diferem: encontro (externo, na água, sem pincel nenhum — o melhorista só junta os pais), hospedagem (ovos num ninho, e não sementes), cuidado (o pai abana a desova), estação. Invariável: gametas produzidos, fecundação juntando dois num zigoto, o zigoto se dividindo num indivíduo embaralhado — o núcleo não pode diferir, senão não seria reprodução sexuada.
11. O embaralhamento abastece a mesa — toda geração distribui combinações que ninguém projetou; a escolha da melhorista é só o princípio da reserva rodado de propósito: onde as condições mudadas da natureza escolhem os adequados, ela escolhe os crocantes e resistentes. Sem variedade distribuída, não há o que escolher.
12. A reprodução sexuada foi necessária para criar a combinação nova; a reprodução vegetativa, para multiplicá-la sem mudança.