18.1: Como os animais se reproduzem

Alguns animais produzem descendentes por meio da reprodução assexuada, enquanto outros animais produzem descendentes por meio da reprodução sexual. Ambos os métodos têm vantagens e desvantagens. A reprodução assexuada produz filhos geneticamente idênticos aos dos pais porque os filhos são todos clones do progenitor original. Um único indivíduo pode produzir descendentes assexuadamente e um grande número de filhos pode ser produzido rapidamente; essas são duas vantagens que os organismos que se reproduzem assexuadamente têm sobre os organismos que se reproduzem sexualmente. Em um ambiente estável ou previsível, a reprodução assexuada é um meio eficaz de reprodução porque todos os filhos serão adaptados a esse ambiente. Em um ambiente instável ou imprevisível, espécies que se reproduzem assexuadamente podem estar em desvantagem porque todos os filhotes são geneticamente idênticos e podem não estar adaptados a condições diferentes.

Durante a reprodução sexual, o material genético de dois indivíduos é combinado para produzir descendentes geneticamente diversos que diferem de seus pais. Acredita-se que a diversidade genética dos filhos produzidos sexualmente ofereça maior condicionamento físico aos indivíduos que se reproduzem sexualmente, porque uma maior parte de seus filhos pode sobreviver e se reproduzir em um ambiente imprevisível ou em mudança. Espécies que se reproduzem sexualmente (e têm sexos separados) devem manter dois tipos diferentes de indivíduos, machos e fêmeas. Apenas metade da população (fêmeas) pode produzir os filhotes, então menos descendentes serão produzidos quando comparados à reprodução assexuada. Essa é uma desvantagem da reprodução sexual em comparação com a reprodução assexuada.

Reprodução assexuada

A reprodução assexuada ocorre em microrganismos procarióticos (bactérias e arquéias) e em muitos organismos eucarióticos, unicelulares e multicelulares. Existem várias maneiras pelas quais os animais se reproduzem assexuadamente, cujos detalhes variam entre as espécies individuais.

Fissão

A fissão, também chamada de fissão binária, ocorre em alguns organismos invertebrados e multicelulares. De certa forma, é análogo ao processo de fissão binária de organismos procarióticos unicelulares. O termo fissão é aplicado aos casos em que um organismo parece se dividir em duas partes e, se necessário, regenerar as partes que faltam de cada novo organismo. Por exemplo, espécies de vermes turbelários comumente chamadas de planárias, como Dugesia dorotocephala, são capazes de separar seus corpos nas regiões da cabeça e da cauda e, em seguida, regenerar a metade que falta em cada um dos dois novos organismos. As anêmonas marinhas (Cnidaria), como espécies do gênero Anthopleura (Figura\(\PageIndex{1}\)), se dividirão ao longo do eixo oral-aboral, e os pepinos marinhos (Echinodermata) do gênero Holothuria, se dividirão em duas metades no eixo oral-aboral e regenerarão a outra metade em cada um dos os indivíduos resultantes.

Figura\(\PageIndex{1}\): A anêmona marinha Anthopleura artemisia pode se reproduzir por meio de fissão.

Brotamento

A brotação é uma forma de reprodução assexuada que resulta do crescimento de uma parte do corpo, levando à separação do “broto” do organismo original e à formação de dois indivíduos, um menor que o outro. A brotação ocorre comumente em alguns animais invertebrados, como hidras e corais. Nas hidras, forma-se um broto que se desenvolve em um adulto e se separa do corpo principal (Figura\(\PageIndex{2}\)).

Figura\(\PageIndex{2}\): (a) A hidra se reproduz assexuadamente por meio de brotamento: um broto se forma no corpo tubular de uma hidra adulta, desenvolve uma boca e tentáculos e depois se separa de sua mãe. A nova hidra está totalmente desenvolvida e encontrará seu próprio local para fixação. (b) Alguns corais, como a Lophelia pertusa mostrada aqui, podem se reproduzir por meio de brotamento. (crédito b: modificação do trabalho de Ed Bowlby, NOAA/Olympic Coast NMS; NOAA/OAR/Office of Ocean Exploration)

CONCEITO EM AÇÃO

Assista a este vídeo para ver uma hidra brotando.

Fragmentação

Fragmentação é a divisão de um indivíduo em partes seguida pela regeneração. Se o animal for capaz de se fragmentar e as partes forem grandes o suficiente, um indivíduo separado crescerá novamente de cada parte. A fragmentação pode ocorrer por meio de danos acidentais, danos causados por predadores ou como uma forma natural de reprodução. A reprodução por fragmentação é observada em esponjas, alguns cnidários, turbelários, equinodermos e anelídeos. Em algumas estrelas marinhas, um novo indivíduo pode ser regenerado a partir de um braço quebrado e de um pedaço do disco central. Esta estrela marinha (Figura\(\PageIndex{3}\)) está no processo de crescimento de uma estrela marinha completa a partir de um braço que foi cortado. Sabe-se que os trabalhadores da pesca tentam matar as estrelas do mar comendo seus canteiros de moluscos ou ostras cortando-as ao meio e jogando-as de volta ao oceano. Infelizmente para os trabalhadores, cada uma das duas partes pode regenerar uma nova metade, resultando em duas vezes mais estrelas marinhas para atacar ostras e amêijoas.

Figura\(\PageIndex{3}\): (a) Linckia multifora é uma espécie de estrela marinha que pode se reproduzir assexuadamente por meio de fragmentação. Nesse processo, (b) um braço que foi lançado se transforma em uma nova estrela marinha. (crédito em: modificação do trabalho de Dwayne Meadows, NOAA/NMFS/OPR)

Partenogênese

A partenogênese é uma forma de reprodução assexuada na qual um óvulo se transforma em um indivíduo sem ser fertilizado. A prole resultante pode ser haplóide ou diploide, dependendo do processo da espécie. A partenogênese ocorre em invertebrados, como pulgas aquáticas, rotíferos, pulgões, insetos-pau e formigas, vespas e abelhas. Formigas, abelhas e vespas usam a partenogênese para produzir machos haplóides (drones). As fêmeas diploides (operárias e rainhas) são o resultado de um óvulo fertilizado.

Alguns animais vertebrados, como certos répteis, anfíbios e peixes, também se reproduzem por meio da partenogênese. A partenogênese foi observada em espécies nas quais os sexos foram separados em zoológicos terrestres ou marinhos. Duas fêmeas de dragões de Komodo, um tubarão-martelo e um tubarão-de-cabeça-preta produziram filhotes partenogênicos quando as fêmeas foram isoladas dos machos. É possível que a reprodução assexuada observada tenha ocorrido em resposta a circunstâncias incomuns e normalmente não ocorra.

Reprodução sexual

A reprodução sexual é a combinação de células reprodutivas de dois indivíduos para formar uma prole geneticamente única. A natureza dos indivíduos que produzem os dois tipos de gametas pode variar, tendo, por exemplo, sexos separados ou ambos os sexos em cada indivíduo. A determinação do sexo, o mecanismo que determina em qual sexo um indivíduo se desenvolve, também pode variar.

Hermafroditismo

O hermafroditismo ocorre em animais nos quais um indivíduo tem sistemas reprodutivos masculino e feminino. Invertebrados como minhocas, lesmas, tênias e caracóis (Figura\(\PageIndex{4}\)) costumam ser hermafroditas. Os hermafroditas podem se autofertilizar, mas normalmente se acasalam com outra de sua espécie, fertilizando um ao outro e produzindo descendentes. A autofecundação é mais comum em animais com mobilidade limitada ou não móveis, como cracas e amêijoas. Muitas espécies têm mecanismos específicos para impedir a autofecundação, porque é uma forma extrema de endogamia e geralmente produz filhotes menos aptos.

Figura\(\PageIndex{4}\): Muitos (a) caracóis são hermafroditas. Quando dois indivíduos (b) acasalam, eles podem produzir até 100 ovos cada. (crédito a: modificação da obra de Assaf Shtilman; crédito b: modificação da obra por “Schristia” /Flickr)

Determinação sexual

O sexo dos mamíferos é determinado geneticamente pela combinação dos cromossomos X e Y. Indivíduos homozigotos para X (XX) são do sexo feminino e indivíduos heterozigotos (XY) são do sexo masculino. Em mamíferos, a presença de um cromossomo Y causa o desenvolvimento de características masculinas e sua ausência resulta em características femininas. O sistema XY também é encontrado em alguns insetos e plantas.

A determinação do sexo das aves depende da combinação dos cromossomos Z e W. Homozigoto para Z (ZZ) resulta em um macho e heterozigoto (ZW) resulta em uma mulher. Observe que esse sistema é o oposto do sistema de mamíferos porque nas aves a fêmea é o sexo com os diferentes cromossomos sexuais. O W parece ser essencial para determinar o sexo do indivíduo, semelhante ao cromossomo Y em mamíferos. Alguns peixes, crustáceos, insetos (como borboletas e mariposas) e répteis usam o sistema ZW.

Também existem sistemas de determinação do sexo cromossômico mais complicados. Por exemplo, alguns peixes com rabo de espada têm três cromossomos sexuais em uma população.

O sexo de algumas outras espécies não é determinado pelos cromossomos, mas por algum aspecto do ambiente. A determinação do sexo em jacarés, algumas tartarugas e tuataras, por exemplo, depende da temperatura durante o terço médio do desenvolvimento do ovo. Isso é conhecido como determinação ambiental do sexo, ou mais especificamente, como determinação sexual dependente da temperatura. Em muitas tartarugas, temperaturas mais baixas durante a incubação dos ovos produzem machos e temperaturas quentes produzem fêmeas, enquanto em muitas outras espécies de tartarugas, o inverso é verdadeiro. Em alguns crocodilos e em algumas tartarugas, temperaturas moderadas produzem machos e temperaturas quentes e frias produzem fêmeas.

Indivíduos de algumas espécies mudam de sexo durante a vida, mudando de um para o outro. Se o indivíduo for primeiro do sexo feminino, é denominado protoginia ou “primeira mulher”, se for homem primeiro, é denominado protandria ou “primeiro homem”. As ostras nascem do sexo masculino, crescem em tamanho, tornam-se fêmeas e põem ovos. Os bodiões, uma família de peixes de recife, são todos hermafroditas sequenciais. Algumas dessas espécies vivem em escolas estreitamente coordenadas com um macho dominante e um grande número de fêmeas menores. Se o homem morre, a fêmea aumenta de tamanho, muda de sexo e se torna o novo macho dominante.

Fertilização

A fusão de um espermatozóide e um óvulo é um processo chamado fertilização. Isso pode ocorrer dentro (fertilização interna) ou fora (fertilização externa) do corpo da mulher. Os humanos fornecem um exemplo do primeiro, enquanto a reprodução de sapos é um exemplo do último.

Fertilização externa

A fertilização externa geralmente ocorre em ambientes aquáticos, onde óvulos e espermatozóides são liberados na água. Depois que o espermatozóide chega ao óvulo, ocorre a fertilização. A maior parte da fertilização externa ocorre durante o processo de desova, quando uma ou várias fêmeas liberam seus óvulos e os machos liberam espermatozóides na mesma área, ao mesmo tempo. A desova pode ser desencadeada por sinais ambientais, como a temperatura da água ou a duração da luz do dia. Quase todos os peixes desovam, assim como crustáceos (como caranguejos e camarões), moluscos (como ostras), lulas e equinodermos (como ouriços-do-mar e pepinos marinhos). Sapos, corais, moluscos e pepinos marinhos também desovam (Figura\(\PageIndex{5}\)).

Figura\(\PageIndex{5}\): Durante a reprodução sexual em sapos, o macho agarra a fêmea por trás e fertiliza externamente os óvulos à medida que são depositados. (crédito: Bernie Kohl)

Fertilização interna

A fertilização interna ocorre com mais frequência em animais terrestres, embora alguns animais aquáticos também usem esse método. A fertilização interna pode ocorrer quando o macho deposita diretamente os espermatozoides na fêmea durante o acasalamento. Também pode ocorrer quando o homem deposita espermatozóides no ambiente, geralmente em uma estrutura protetora, que a fêmea pega para depositar o esperma em seu trato reprodutivo. Existem três maneiras pelas quais os filhotes são produzidos após a fertilização interna. Na oviparidade, os óvulos fertilizados são colocados fora do corpo da fêmea e ali se desenvolvem, recebendo alimento da gema que faz parte do ovo (Figura\(\PageIndex{6}\) a). Isso ocorre em alguns peixes ósseos, alguns répteis, alguns peixes cartilaginosos, alguns anfíbios, alguns mamíferos e todos os pássaros. A maioria dos répteis e insetos não aviários produzem ovos de couro, enquanto os pássaros e algumas tartarugas produzem ovos com altas concentrações de carbonato de cálcio na casca, tornando-os duros. Ovos de galinha são um exemplo de casca dura. Os ovos dos mamíferos que põem ovos, como o ornitorrinco e a equidna, são coriáceos.

Na ovoviparidade, os óvulos fertilizados são retidos na fêmea e o embrião obtém sua nutrição da gema do ovo. Os ovos são retidos no corpo da fêmea até eclodirem dentro dela, ou ela deposita os ovos logo antes de eclodirem. Esse processo ajuda a proteger os ovos até a eclosão. Isso ocorre em alguns peixes ósseos (como o ornitorrinco Xiphophorus maculatus, Figura\(\PageIndex{6}\) b), alguns tubarões, lagartos, algumas cobras (cobra-liga Thamnophis sirtalis), algumas víboras e alguns animais invertebrados (barata sibilante de Madagascar Gromphadorhina) portentosa).

Na viviparidade, os jovens nascem vivos. Eles obtêm sua nutrição da fêmea e nascem em vários estados de maturidade. Isso ocorre na maioria dos mamíferos (Figura\(\PageIndex{6}\) c), em alguns peixes cartilaginosos e em alguns répteis.

Figura\(\PageIndex{6}\): Na (a) oviparidade, os filhotes se desenvolvem em ovos fora do corpo feminino, como acontece com os besouros Harmonia axydridis eclodindo. Alguns animais aquáticos, como este (b) Xiphophorus maculatus prenhes, são ovovíparos, com o ovo se desenvolvendo dentro da fêmea e a nutrição fornecida principalmente pela gema. Em mamíferos, a nutrição é sustentada pela placenta, como foi o caso desse (c) esquilo recém-nascido. (crédito b: modificação da obra de Gourami Watcher; crédito c: modificação da obra de “AudreyJM529"/Flickr)

Resumo da seção

A reprodução pode ser assexuada quando um indivíduo produz descendentes geneticamente idênticos, ou sexual quando o material genético de dois indivíduos é combinado para produzir descendentes geneticamente diversos. A reprodução assexuada em animais ocorre por meio de fissão, brotamento, fragmentação e partenogênese. A reprodução sexual pode envolver fertilização dentro do corpo ou no ambiente externo. Uma espécie pode ter sexos separados ou combinados; quando os sexos são combinados, eles podem ser expressos em momentos diferentes do ciclo de vida. O sexo de um indivíduo pode ser determinado por vários sistemas cromossômicos ou fatores ambientais, como temperatura.

A reprodução sexual começa com a combinação de um espermatozóide e um óvulo em um processo chamado fertilização. Isso pode ocorrer fora do corpo ou dentro da mulher. O método de fertilização varia entre os animais. Algumas espécies liberam o óvulo e o espermatozóide no meio ambiente, algumas espécies retêm o óvulo e recebem o espermatozóide no corpo feminino e, em seguida, expulsam o embrião em desenvolvimento coberto com casca, enquanto outras espécies retêm a prole em desenvolvimento durante todo o período de gestação.

Glossário

reprodução assexuada

um mecanismo que produz descendentes geneticamente idênticos aos progenitores

brotamento

uma forma de reprodução assexuada que resulta do crescimento de uma parte de um organismo, levando à separação do animal original em dois indivíduos

fertilização externa

a fertilização de óvulos por espermatozóides fora do corpo de um animal, geralmente durante a desova

fissão

(também, fissão binária) uma forma de reprodução assexuada na qual um organismo se divide em dois organismos separados ou duas partes que regeneram as partes que faltam do corpo

fragmentação

a quebra de um organismo em partes e o crescimento de um indivíduo separado de cada parte

hermafroditismo

o estado de ter estruturas reprodutivas masculinas e femininas dentro do mesmo indivíduo

fertilização interna

a fertilização dos óvulos pelos espermatozóides dentro do corpo da fêmea

oviparidade

um processo pelo qual os óvulos fertilizados são colocados fora do corpo da fêmea e ali se desenvolvem, recebendo nutrição da gema que faz parte do óvulo

ovoviparidade

um processo pelo qual os óvulos fertilizados são retidos dentro da fêmea; o embrião obtém sua nutrição da gema do ovo e os filhotes ficam totalmente desenvolvidos quando eclodem

partenogênese

uma forma de reprodução assexuada na qual um óvulo se transforma em um indivíduo completo sem ser fertilizado

determinação do sexo

o mecanismo pelo qual o sexo de indivíduos em organismos que se reproduzem sexualmente é inicialmente estabelecido

reprodução sexual

uma forma de reprodução na qual células contendo material genético de dois indivíduos se combinam para produzir descendentes geneticamente únicos

viviparidade

um processo no qual os filhotes se desenvolvem dentro da mulher e nascem em um estado não embrionário

Contribuidores e atribuições

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