Lição 77 e 78

A funária apresenta ciclo de vida haplodiplonte.
A funária pertence a uma espécie monóica, isto é, os gâmetas masculinos e femininos são produzidos no mesmo indivíduo. Na época da reprodução, nos caulóides diferenciam-se os órgãos reprodutores, os gametângios, os anteridios, produtores dos gâmetas masculinos, os anterozóides e os arquegónios, produtores dos gâmetas femininos, as oosferas. A fecundação ocorre no interior do arquegónio. Os anterozóides movimentam-se na água por meio dos flagelos e atingem a oosfera. Pela fecundação forma-se um ovo ou zigoto que, em condições favoráveis, experimenta mitoses sucessivas e diferenciação, formando o esporófito que se designa de esporogónio. Este é formado por um pedículo, a seda, que apresenta na extremidade uma cápsula ou esporângio, na qual existem células-mãe de esporos. A cápsula possui a recobri-la uma coifa, que não é mais que a parte superior do arquegónio, que rompeu devido ao crescimento do esporogónio. No interior da cápsula as células-mãe de esporos por meiose originam esporos que são morfologicamente idênticos. Em dias quentes e secos os esporos maduros são facilmente expulsos e dispersos, e quando encontram condições favoráveis germinam, dando cada um origem a um corpo filamentoso verde, ramificado e com vida independente, o protonema. Neste desenvolvem-se pequenos gomos que se diferenciam em rizóides, caulóides e filóides, constituindo-se assim novas plantas onde se vão formar gametãngios, iniciando-se novo ciclo. O esporófito é menos diferenciado que o gametófito , vive sobre este e depende dele sob o ponto de vista trófico.

Lição 75 e 76

A reprodução sexuada envolve dois fenómenos complementares: a meiose e a fecundação. Sendo a haploidia consequência da meiose e a diploidia consequência da fecundação, a posição relativa da meiose e da fecundação tem grande importância nas características dos ciclos de vida, ou seja no conjunto de transformações experimentadas por um organismo desde a sua formação até que se reproduz. A ocorrência de meiose e de fecundação no ciclo de vida de um organismo tem como consequência a existência de alternância de fases nucleares, pois entidades de núcleo haplóide (compreendidas entre meiose e a fecundação) alternam com entidades de núcleo diplóide (compreendidas entre a fecundação e a meiose).
Há seres vivos em cujo ciclo de vida a meiose ocorre na primeira divisão do zigoto, meiose pós zigótica, sendo portanto o zigoto a única célula diplóide existente em todo o ciclo. A diplofase está pois reduzida a uma única célula. É o caso da espirogira.
Noutros casos, o zigoto, por mitoses sucessivas, dá origem a um organismo adulto multicelular, constituído por células diplóides, o qual no período de reprodução, produz gâmetas. Na formação destas células reprodutoras ocorre a redução cromática, meiose pré-gamética. As únicas células haplóides em todo o ciclo de vida são os gâmetas que por fecundação, originam o zigoto. É o caso do Homem.
Noutros casos ainda, o zigoto, por sucessivas mitoses, origina uma entidade multicelular formada por células diplóides, o esporófito. Nesta entidade ocorre meiose, originando-se células haplóides os esporos, meiose pré-espórica. Os esporos são células reprodutoras que germinam originando, cada um, uma entidade multicelular com células haplóides, o gametófito, onde se vão produzir gâmetas. É o caso do polipódio.
A espirogira é uma alga que vive na água doce, principalmente em charcos e regatos, constituindo agregados filamentosos. Os filamentos de espirogira são constituidos por células cilíndricas colocadas topo a topo. À superfície do citoplasma localiza-se um ou mais cloroplastos em forma de fita enrolada em hélice. Quando as condições são favoráveis, os filamentos crescem e por fragmentação destacam-se novas porções, originando novas espirogiras. Em condições desfavoráveis esta alga reproduz-se sexuadamente. O conteúdo de cada célula de um dos filamentos condensa-se e desloca-se pelo tubo de conjudgação até à célula do outro filamento. O gâmeta dador é constituido pelo conteúdo celular que se movimenta. O gãmeta receptor é constituido pelo conteúdo celular que permanece imóvel. Ocorre fecundação entre cada duas células, originando-se vários zigotos, que são células diplóides. A espirogira apresenta isogâmia morfológica e anisogâmia funcional. Após fecundação os filamentos desagregam-se, ficando cada um dos ovos rodeado por uma parede espessa, no estado de vida latente, até que as condições voltem a ser favoráveis. Então o zigoto sofre meiose, formando-se 4 núcleos haplóides. Três destes degeneram, ficando a célula com um único núcleo haplóide. Por divisões mitóticas sucessivas, a partir desta célula forma-se um novo filamento de espirogira.
No caso do ciclo de vida humano, após a fecundação forma-se um zigoto que por mitoses sucessivas e diferenciação, dá origem a um indivíduo adulto multicelular, constituido por células diplóides, o qual posteriormente produz gãmetas, por meiose. As únicas células haplóides em todo o ciclo de vida são os gãmetas e por isso o ciclo de vida é diplonte. O indivíduo adulto pertence à diplofase.
As Filicíneas são plantas vasculares com sementes. Os representantes desta classe vulgarmente designados por fetos, como por exemplo o polipódio, constituem o grupo mais abundante de plantas vasculares que não produzem sementes. Na parte subterrânea os fetos possuem, geralmente um rizoma com raízes que lhes permite fixarem-se ao solo. Têm, em regra folhas muito desenvolvidas e que apresentam muitas vezes o limbo dividido em folíolos. Estas folhas nascem enroladas e desenrolam quando se desenvolvem, o que lhes permite resistir às asperezas do solo e á própria dessecação. Na época da reprodução, na página inferior das folhas, desenvolvem-se os soros, que são grupos de esporângios. Estes são estruturas pluricelulares que quando jovens contêm células-mães de esporos. No decurso da reprodução, as células-mães de esporos contidas nos esporângios experimentam meiose, originando esporos morfologicamente idênticos. O polipódio é uma planta isospórica. A estrutura do esporângio está bem adaptada à dispersão dos esporos. Assim, em cada um dos esporângios pode observar-se um semianel de células espessadas em U, que, por desidratação, provoca a ruptura do esporângio, permitindo a dispersão dos esporos. Estes caem na terra, germinam e cada um origina um gametófito laminar fotossintético. Estes gametófitos, chamados protalos, chamam-se monóicos, porque cada um deles tem gametângios masculinos, os anterídios, e gametângios femininos, os arquegónios.
Os anterozóides formados nos anterídios, se encontrarem uma película de água entre o protalo e o solo, nadam até aos arquegónios, ocorrendo o fenómeno de fecundação. O zigoto resultante começa a desenvolver-se sobre o gametófito, originando-se um esporófito que adquire vida independente, cresce e forma a planta adulta.

Lição 73 e 74

Partenogénese em daphnias

As daphnias são pequenos crustáceos de água doce que durante o Verão só existem sob a forma de indivíduos fêmeas.
Estas fêmeas reproduzem-se partenogenicamente, isto é, fêmeas dão origem a mais fêmeas e estas, por sua vez, dão origem a mais fêmeas. Durante a Primavera, Verão e princípios de Outono ocorre esta reprodução assexuada, coincidente com o ciclo anual em que existe abundância de recursos alimentares. No entanto, no fim do Outono e durante o Inverno, há um momento em que as fêmeas também produzem machos, levando à ocorrência de uma reprodução sexuada. Esta, ocorre no momento em que as condições ambientais são mais adversas, deixando de existir abundância de recursos alimentares. A reprodução sexuada assegura recombinações genéticas periódicas, preservando, desta forma, as suas possibilidades de adaptações a longo prazo.
Este ciclo de vida anual é encontrado em inúmeros organismos, ou seja, vamos encontrar uma forte associação entre as condições do habitat (ecossistema) e os modos de reprodução das espécies. Verifica-se, então que nestas espécies em que coexistem os dois modos de reprodução existe uma alternância do modo de reprodução, de tal forma que, a reprodução assexuada está ligada a condições óptimas em termos de habitat, enquanto que a reprodução sexuada está sempre ligada a menores ou menos adequadas condições ambientais.

Lição 71 e 72

Diversidade de estratégias na reprodução sexuada

A reprodução sexuada apresenta uma multiplicidade de estratégias de reprodução, tal como na reprodução assexuada.
Os gâmetas são produzidos em estruturas especializadas. Nos animais essas estruturas denominam-se de gónadas: os testículos onde são produzidos os espermatozóides (gâmetas masculinos) ou os ovários onde são produzidos os óvulos (gâmetas femininos). Nas plantas a produção de gâmetas masculinos, os anterozóides, e de gâmetas femininos, as oosferas, ocorre nos gametângios, sendo que os gametângios masculinos se designam por anterídios e os gametângios femininos denominam-se de arquegónios.
Os animais podem ser hermafroditas ou unissexuais. Chama-se hermafrodita (do nome do deus grego Hermafrodito, filho de Hermes e de Afrodite – respectivamente representantes dos géneros masculino e feminino) a um indivíduo que possui gónadas masculinas e gónadas femininas. A minhoca é um hermafrodita, possuindo testículos e ovários. Há no entanto uma fecundação cruzada, porque os gâmetas não atingem a maturidade ao mesmo tempo. Unidos os dois animais trocam gâmetas, ou seja, os espermatozóides de um fertilizam os óvulos do outro e vice-versa. Este é um caso de hermafroditismo insuficiente. Pelo contrário, pode-se verificar hermafroditismo suficiente, isto é, a fecundação entre gâmetas provenientes do mesmo indivíduo, no caso da ténia, que é um parasita intestinal do Homem. Uma vez que uma ténia adulta vive isoladamente necessita de recorrer a este tipo de estratégia para deixar descendentes.
No unissexualismo, situação em que o indivíduo apenas produz um tipo de gâmetas, a união do espermatozóide com o óvulo pode ocorrer por fecundação externa ou por fecundação interna.
A fecundação externa ocorre em meio líquido e por isso verifica-se na maioria das espécies aquáticas, como peixes e animais que procuram ambientes aquáticos para a reprodução, como a rã. Os gâmetas são lançados para o meio aquático ocorrendo assim a fecundação em elevada quantidade e com sincronismo, dentro da mesma espécie.. A fecundação em meio líquido entre indivíduos da mesma espécie só é possível graças à existência de moléculas específicas na membrana dos óvulos que apenas permite a fecundação com espermatozóides portadores de moléculas complementares das dos óvulos. Na fecundação interna o macho deposita os espermatozóides no interior do sistema reprodutor da fêmea. Uma vez que os gâmetas não suportam a dessecação que se verifica em meio terrestre a fecundação interna é fundamental como estratégia para estes seres.
A reprodução sexuada também implica a procura de parceiro, pois o que se verifica é que organismos mais complexos têm comportamentos cada vez mais estruturados para conseguirem encontrar no meio um parceiro. Como em geral as fêmeas investem mais recursos na prole que os machos e dedicam mais tempo ao cuidado das crias, espera-se que sejam extremamente cuidadosas na escolha dos parceiros reprodutivos, pois uma má escolha pode comprometer de maneira vital a sobrevivência dos seus filhos. Então, as fêmeas, ao decidir com quem acasalar procuram indícios que evidenciem a presença de “bons genes”. Portanto, os machos que possuem “bons genes” fazem a sua propaganda apresentando cores vistosas, cantos elaborados e exibições atléticas. O comportamento exibido pelos indivíduos antes e durante o acasalamento designa-se por parada nupcial.
Nas plantas com flor, este órgão assume a função reprodutora. A flor possui órgãos de suporte, o pedúnculo e o receptáculo, órgãos de protecção, as sépalas cujo conjunto é o cálice e as pétalas, cujo conjunto é a corola, órgãos de reprodução, os estames, cujo conjunto é o androceu e os carpelos cujo conjunto é o gineceu. O carpelo é constituído por estigma, estilete e ovário. É no ovário que estão os óvulos onde se vai formar o gâmeta feminino. O estame é constituído por filete e antera. É na antera que se formam os grãos de pólen que após polinização pelo vento ou pelos animais são levados até ao estigma. Ao cair sobre esta estrutura cada grão de pólen produz um prolongamento citoplasmático que irá transportar os gâmetas masculinos até aos gâmetas femininos.


Vantagens e desvantagens da reprodução assexuada e sexuada

Existem espécies (sobretudo vertebrados superiores) onde o único modo de reprodução existente é a reprodução sexuada. Noutras, o modo de reprodução verificado é comprovadamente assexuado. No entanto, existem espécies que conseguem combinar estes dois modos de reprodução, pois durante a sua vida, têm fases onde se reproduzem sexuadamente e outras fases em que se reproduzem assexuadamente (temos como exemplo os afídios). Estas espécies são talvez as mais informativas para se entender quais as vantagens de um ou outro modo de reprodução, e porque é que estes dois modos de reprodução coexistem, ainda hoje, em tantas espécies diferentes.
Ambos os modos de reprodução têm vantagens e desvantagens, gerando diferentes consequências genéticas. Na reprodução assexuada todos os indivíduos podem originar descendentes com uma constituição genética igual à sua (todos os genes são passados aos descendentes), assegurando a formação de clones. Pelo contrário, na reprodução sexuada há em cada geração um mecanismo fundamental de miscigenação de características parentais que ocorre no processo meiótico – recombinação genética – proporcionando uma grande variabilidade de características na descendência. Esta diversidade permite às espécies não só uma maior capacidade de sobrevivência, caso surjam mudanças ambientais, mas também proporciona a evolução para novas formas.
Na reprodução assexuada a variabilidade de indivíduos produzidos é praticamente nula, o que significa que um só indivíduo pode colonizar habitats de condições semelhantes, embora apresentem uma difícil adaptação dos novos indivíduos a mudanças de ambiente, não favorecendo a evolução das espécies. Contudo, este modo de reprodução tem a vantagem de ser um processo rápido e com um pequeno dispêndio de energia, o que não acontece na reprodução sexuada. Esta requer um enorme dispêndio de energia, quer na formação dos gâmetas, quer nos processos que desencadeiam a reprodução.
Embora a recombinação seja um dos processos fundamentais mais vantajosos da reprodução sexuada, também pode trazer desvantagens. Através da recombinação pode-se destruir combinações de genes vantajosas para a adaptação a um dado ambiente, num dado momento, criando combinações não vantajosas em termos selectivos. A reprodução sexuada também implica a procura de parceiro, pois o que se verifica é que organismos mais complexos têm comportamentos cada vez mais complexos para conseguirem encontrar no meio um parceiro, levando também isso a um elevado dispêndio de energia.As consequências genéticas nos dois modos de reprodução são muitíssimo diferentes.

Lição 65 e 66

Mutações cromossómicas

As mutações cromossómicas numéricas provocam alterações no número típico de cromossomas da espécie. Estas podem ser devidas a uma ocorrência quer de uma não disjunção de cromossomas homólogos na divisão I, quer a uma não disjunção de cromatídios na divisão II. Os indivíduos que apresentam estas mutações resultam de células com excesso ou défice de cromossomas.
As mutações cromossómicas estruturais provocam alterações na estrutura dos cromossomas, podendo levar à perda de genes, à leitura duplicada ou erros na leitura de um ou mais genes. Estas mutações podem ocorrer ao efectuar-se o crossing-over. Essa troca pode ser anormal. Pode ocorrer delecção, perda, de material genético ou duplicação, repetição de uma porção do cromossoma.
Na grande maioria as mutações cromossómicas são prejudicais para o indivíduo. Contudo algumas delas proporcionam uma melhor capacidade de sobrevivência.
As mutações também promovem a evolução já que determinam aumento na variabilidade genética.
Alguns exemplos de mutações cromossómicas são a Síndrome de Down (Trissomia 21), Síndrome de Edwards (Trissomia 18), Síndrome de Patau (Trissomia 13, 9 e 8), Síndrome de Cri-du-Chat, ou Grito do Gato (delecção do cromossoma 5), Síndrome de Klinfelter (cromossomas sexuais a mais, XXY ou XXYY, ocorre apenas no sexo masculino) e Síndrome de Turner (ausência de um cromossoma X, ocorre apenas no sexo feminino).
Muitas das deficiências de que os fetos poderão ser portadores, hoje em dia podem ser detectadas através de diversos exames, tais como a amniocintese. Apesar de ser eficaz, pode ser doloroso e perigoso para as grávidas fazerem, dado que o objectivo desse exame é retirar líquido amniótico para análise, através de uma agulha, e por isso é especialmente recomendado a grávidas com uma certa idade (a partir dos 35 anos) ou com casos de familiares com este tipo de doenças.


Clonagem – Processo de reprodução assexuada

Quando se ouve falar em clonagem, a primeira coisa que ocorre em mente é a ovelha Dolly, o primeiro animal clonado, a partir das células de um indivíduo adulto. A clonagem, entretanto, não se refere apenas ao método aplicado no caso de Dolly. É possível clonar, ou criar "cópias", de genes, células, tecidos, órgãos e plantas.
Nos animais, inclusive no homem, ocorre um processo de clonagem natural que leva a formação de gémeos verdadeiros. Isto é possível quando o embrião, nos estádios iniciais do seu desenvolvimento, sofre uma divisão natural, originando dois ou mais indivíduos "geneticamente iguais." Este processo também pode ser induzido artificialmente designando-se por clivagem da massa celular embrionária. Este processo é conseguido com a separação manual de um embrião com duas células, permitindo que cada uma delas se divida e desenvolva individualmente.
Na clonagem artificial (o caso de Dolly), não ocorre fecundação do óvulo pelo espermatozóide para formar um novo indivíduo. Neste procedimento o novo indivíduo será criado a partir da célula somática (2n) do indivíduo original, portanto, com os mesmos genes deste, daí ser considerado sua "cópia".
Esta é uma técnica de clonagem chamada de transferência nuclear somática. Este procedimento envolve duas células: a célula receptora e a célula doadora. A célula receptora, normalmente é um óvulo retirado da ovelha. A célula doadora com todo o seu material genético diplóide é aquela que será copiada (clonada). Esta célula pode ser retirada a partir de um embrião, ou de um animal adulto. O primeiro passo é enuclear a célula receptora, ou seja, retira-se o núcleo do óvulo. Em seguida, será realizada a fusão da célula doadora com a célula receptora enucleada. Esta fusão é feita com o auxílio de descargas eléctricas. O embrião formado será, então, colocado num meio de cultura durante, mais ou menos, uma semana. Dando-se o desenvolvimento do embrião, este será implantado no útero de uma terceira ovelha, "mãe de aluguer", onde se continuará a desenvolver até nascer.
Outra técnica desenvolvida consiste na associação da transferência nuclear somática com a manipulação genética. Nesta técnica o gene de interesse é adicionado ao genoma de uma célula, que será a célula doadora no processo de clonagem. O primeiro animal produzido com esta técnica foi a ovelha Polly, clonada a partir de uma célula doadora que recebeu o gene humano para o factor IX , uma proteína do sangue usada no tratamento da hemofilia. As glândulas mamárias desta ovelha secretam proteínas humanas juntamente com o seu leite. A conjunção destas duas técnicas permitiria a produção de múltiplos indivíduos transgénicos, ou seja, clones que carregam a mesma alteração genética.
Contudo, a técnica da transferência nuclear tem suas limitações e, ainda, não é totalmente eficiente. É importante saber que a Dolly foi a única sobrevivente viável, entre duzentos e setenta e sete possíveis clones de ovelhas.
Deve-se salientar que apesar do sucesso da técnica em alguns animais, a maior parte da comunidade científica acha que a aplicação de tal técnica seria inadmissível a seres humanos, pois, além das dificuldades práticas, surgiriam barreiras éticas, morais e legais.
A clonagem terapêutica é um tipo de clonagem que tem como objectivo o uso de células estaminais. As células estaminais são células que apresentam um grau menor de diferenciação. Podem transformar-se em vários tipos de células diferentes, através de um processo denominado "diferenciação". As células estaminais apresentam diferentes potenciais de diferenciação (totipotentes, pluripotentes ou multipotentes).
Células Totipotentes: Potencial de Diferenciação Ilimitado, originam qualquer tipo celular
Células Pluripotentes (blastocisto): Potencial de Diferenciação Elevado, originam qualquer tipo celular, excepto a placenta
Células Multipotentes: Potencial de Diferenciação Restrito, constituintes de tecidos específicos
Muitos cientistas consideram que as células estaminais embrionárias são ideais para tratar doenças uma vez que se multiplicam consideravelmente e se podem diferenciar em todas as células e tecidos do organismo.
Para evitar as barreiras éticas e políticas que cercam as células estaminais retiradas dos embriões, os cientistas estão à procura de fontes alternativas. Uma fonte promissora de células estaminais poderia ser a medula óssea de um adulto. Uma outra opção como fonte de células estaminais é o sangue do cordão umbilical que normalmente é eliminado no parto. Algumas empresas oferecem-se agora para recolher o sangue da placenta e, através de uma taxa, armazenam-no.
A clonagem terapêutica tem vindo a ser, cada vez mais, apoiada. Entre as possibilidades geradas por esta técnica indicam-se as seguintes:

- a maioria dos investigadores acredita que a clonagem terapêutica pode revolucionar a medicina, ao permitir desenvolver todo o tipo de tecidos (incluindo nervos, músculos, sangue e ossos) a partir de células estaminais;
- poder-se-ia substituir tecidos danificados por tecidos sãos, o que permitiria "curar" muitas enfermidades degenerativas que hoje não têm cura, como a doença de Parkinson, Alzheimer e certas debilidades cardíacas.
- os grandes avanços seriam possíveis nomeadamente na resolução do problema da rejeição dos transplantes. Se uma pessoa recebe um tecido que provêm do seu próprio corpo, o sistema imunológico não o ataca. Esta técnica foi já comprovada em ratos.
- por último, dava-se ainda utilidade a milhões de embriões congelados que estão armazenados nas clínicas de fecundação in vitro espalhadas pelo mundo.

Devemos lembrar também que existe uma ideia muito difundida, porém errada, de que o clone é uma cópia idêntica de seu original. Sabemos que todo indivíduo é resultado das interacções entre o seu genótipo e o seu ambiente. O clone de qualquer indivíduo, apesar de conter o "mesmo" material genético do original, não será idêntico a este último, pois vai sofrer influências ambientais diversas, que poderão acarretar diferenças fenotípicas entre os dois.

Lição 61 e 62

Reprodução sexuada e variabilidade genética

A meiose nos seres vivos com reprodução sexuada, além de permitir que o número de cromossomas permaneça constante de geração em geração, também contribui para o aumento da variabilidade genética. A recombinação genética é promovida pelo crossing-over que se realiza na profase I da meiose. Por sua vez, a separação ao acaso dos cromossomas homólogos, em anafase I, possibilita a formação de células-filhas com diferente constituição genética. Esta separação resulta da disposição ao acaso dos cromossomas homólogos durante a Metáfase I.O número total de combinações é de 2n, em que n representa o número de pares de cromossomas homólogos.
A fecundação também contribui para a variabilidade, pelo facto de a união dos gâmetas, geneticamente diferentes, ser aleatória, do que pode resultar novas associações de genes.

Mutações cromossómicas

Durante a meiose podem ocorrer mutações cromossómicas em que afectam o número ou a estrutura dos cromossomas das células resultantes. As mutações podem provocar diversas anomalias e mal formações nos indivíduos afectados ou até a sua inviabilidade.