Variabilidade nas espécies

RKA4JL - Todo o processo de seleção natural é, de certa forma, dependente da ideia de variabilidade, pois dentro de qualquer população existe alguma variabilidade genética. Por exemplo, vamos dizer que eu tenho uma espécie de círculo e um desses é dessa cor. Eu tenho mais um monte, talvez alguns sejam dessa cor, esse é da mesma cor. Enfim, seja qual for a razão, às vezes não há fatores ambientais que irão predispor um desses indivíduos a ser capaz de sobreviver e reproduzir em relação ao outro. Mas, de vez em quando, pode haver algum fator ambiental que o faça e torne esse aqui mais ajustado para a reprodução. Assim, por qualquer razão, ele será capaz de reproduzir mais frequentemente e, esses aqui, menos. Alguns deles serão mortos ou comidos por pássaros, ou qualquer outra coisa, ou então, não serão capazes de reproduzir por uma razão qualquer. E há ainda esses aqui, que são algo no meio termo. Ao longo do tempo, a frequência de diferentes traços que você vê nessa população vai mudar e, se elas forem suficientemente drásticas, talvez esses aqui comecem a ficar dominantes, ou a não gostar desses outros aqui porque eles são diferentes, ou sei lá o porquê. Poderíamos ver muitas outras razões. A pergunta óbvia é: o que leva a esta variabilidade em uma população? E até mesmo na nossa. O que leva uma pessoa a ter cabelos loiros ou a ter cabelos castanhos, ou ainda, pretos? Além do espectro da cor da pele e da altura, é bastante infinito. Mas o que causa isso? Uma coisa que eu vou mostrar, e que nós já falamos um pouco no vídeo de DNA, é a noção de mutação. Nós aprendemos que o DNA é somente uma sequência de bases. Assim, existem a adenina, guanina e timina. Eu tenho um pouco de adenina, e alguma citosina, e esse é o código. Se você tem o suficiente desses em uma linha, talvez tenha algumas dezenas, ou uns poucos milhões dessa. Elas codificam proteínas ou outras coisas que controlam outras proteínas, que talvez você tenha a chance de ter uma delas. Talvez uma citosina, por alguma razão, se torne uma guanina aleatoriamente, ou talvez ela seja excluída e isso iria mudar o DNA. Imagine que vamos ao código do computador de outra pessoa e, aleatoriamente, comecemos a trocar letras e inserir letras sem realmente saber o que estamos fazendo. Normalmente, eu estaria quebrando o programa do computador. A maioria das vezes, na grande maioria das vezes, isso não vai a lugar nenhum, ele não irá fazer nada. Por exemplo, no computador, se eu adicionar apenas alguns espaços ou algo que não mude o programa, e ele começar a suprimir vírgulas ou mudar números e tudo isso, Provavelmente, o que eu fiz vai quebrar o programa do computador. Uma mutação pode não fazer nada ou pode matar os organismos, que é o que acontece na maior parte do tempo. Mutações: algumas vezes, elas podem fazer a célula realmente enlouquecer e vamos fazer uma série de vídeos sobre câncer. É claro que isso feriria o organismo, mas se isso ocorrer depois que o organismo se reproduziu, pode não ser uma coisa que seja uma seleção contra o organismo, além de não ser repassado. Enfim, não vou entrar em detalhes sobre isso. O ponto é que esta mutação não parece ser uma fonte satisfatória de variabilidade. Poderia ser uma fonte ou uma forma de contribuir, mas deve haver algo mais profundo do que uma mutação e que esteja criando uma diversidade dentro da população. Talvez eu deva chamar isso de variabilidade dentro de uma população. A resposta está bem na nossa frente. Ela realmente trata das coisas mais fundamentais da biologia. Isto é tão fundamental que muita gente nunca se questionou por que isso é assim. Essa é a reprodução sexuada Reprodução sexuada. Quando eu falo de reprodução sexuada, é essa a noção que você tem se olhar todos os organismos que têm núcleos, os chamados eucariontes. Talvez eu faça um vídeo sobre eucariontes e procariontes, mas essa é a noção que temos se olharmos universalmente tudo, desde as plantas. Estas não, totalmente, mas se você olhar aquelas cujas células possuem núcleos, quase todas apresentam esse fenômeno onde você tem machos e fêmeas. Alguns organismos podem ser ao mesmo tempo macho e fêmea, mas a ideia comum, aqui, é que todos os organismos produzem versões dos seus materiais genéticos que se misturam com as versões de material genético de outros organismos. Se uma mutação fosse a única fonte de variabilidade, então eu poderia criar outros galãs iguais a mim. Talvez pudessem brotar de mim ou, então, aleatoriamente, um poderia ser um pouco diferente em alguma coisa. Mas, como nós já conversamos, a maior parte do tempo teríamos uma chance muito pequena, uma pequena variabilidade, e sejam quais forem as variações que ocorrem por qualquer tipo de alteração sendo introduzida nesse processo de brotamento, onde eu posso apenas me replicar de forma idêntica, na maioria das vezes elas seriam negativas e, na maioria das vezes, destruiriam o organismo. Quando você tem uma reprodução sexuada, o que acontece? Você continua misturando todas as possíveis combinações de DNA em um conjunto de espécies de DNA. Eu vou fazer isso um pouco mais concreto para você entender. Muito bem. Deixe eu tirar esse desenho, que ficou feio. Todos, eu vou me fixar nos humanos, porque é o que somos, temos 23 pares de cromossomos, e em um par, temos um cromossomo da nossa mãe e um do nosso pai. Vou desenhar isso aqui. Vou desenhar o cromossomo do meu pai em azul, tem 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15. Estou ficando sem espaço, vou fazer mais aqui, 16, 17, 18, 19, 20, 21 e 22. Então, vou jogar outro aqui que parece um pouco diferente, mais parecido com um "y". Vamos falar mais sobre o cromossomo "x" e o "y". Então, tenho 23 cromossomos da minha mãe e, para ser estereotipado, vou fazer isso em uma cor mais feminina. Tenho 23 cromossomos da minha mãe, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23. Então, o que está acontecendo aqui? Tenho 23 da minha mãe e tenho 23 do meu pai. 23 do meu pai. Cada um desses cromossomos eu fiz lado a lado. Vou aumentar um par desses aqui. Vamos olhar o cromossomo número 3. Vou chamar esse aqui de número 3. Então, eu vou aumentar o cromossomo número 3. Tenho, aqui, o da minha mãe. Na verdade, talvez eu faça dessa forma. O cromossomo é somente um grande DNA. Se você pegar o DNA, ele está envolvido por todas essas proteínas que criam uma estrutura, mas ele é somente uma grande massa de DNA. Esse aqui pode ter milhões de pares de bases e, talvez, vá se parecer com uma coisa assim. É uma versão densamente envolta de proteínas. É uma longa cadeia de DNA e, quando ela é desenhada como essa aqui, (não é sempre bem assim, mas vamos falar mais sobre isso), eles a desenham densamente compactada, como esse. Vamos dizer que esse aqui seja da minha mãe e esse, do meu pai. Vamos chamá-los de cromossomo 3. Os dois são cromossomos 3. Muito bem. A ideia, aqui, é que eu estou pegando traços diferentes do meu pai e da minha mãe. Estou fazendo uma grossa simplificação, mas isso é só para dar uma ideia do que está acontecendo. Esse é o cromossomo 3. E talvez, ele contenha esse traço para a cor de cabelo. Talvez meu pai, e aqui, eu vou usar um exemplo bem real, meu pai tinha o cabelo muito liso e, em algum lugar nesse cromossomo, há um gene para cabelo liso. Digamos que essa coisa, aqui. Lembre-se que esse gene pode ter milhares de pares de bases. Vamos dizer que ele seja para cabelo liso. A versão do meu pai desse gene, tem o alelo para cabelo liso. Um alelo é só uma versão do gene. Vou chamá-lo de alelo liso. Esse é o outro cromossomo que a minha mãe me deu. E embora haja exceções, na maior parte, ele codifica para os mesmos genes e, por isso, eu ponho aqui, lado a lado. Esse também terá o gene para cabelo liso ou enrolado, mas no caso da minha mãe, acontece de ela ter cabelos enrolados. Ela tem o gene para cabelo enrolado. A versão do gene, aqui, é o alelo enrolado. O gene somente diz "isso é para você ter, ou não, o cabelo enrolado". Cada versão do gene é chamada alelo. Alelo enrolado. Muito bem. Quando tenho ambos deles no meu corpo, nas minhas células, ele está em todas as células e em cada célula, com exceção das germinativas. Vamos falar em minutos sobre essas células. Mas todas as outras que não são as que uso para reprodução, tem esse conjunto completo de cromossomos, o que eu acho surpreendente, mas, somente em certos cromossomos, esses genes serão completamente inúteis, como por exemplo, nas minhas unhas, porque o liso e o enrolado não importam tanto. Só estou simplificando. Eles serão importantes em uma outra dimensão. Vamos dizer, para simplificar, que eles serão importantes em outros lugares. Alguns genes são expressos em certas partes do corpo, mas existem em todas as células do corpo e as chamamos de células somáticas. Vamos separá-las das células sexuais ou germinativas, das quais vamos falar mais tarde. Esse é o meu corpo celular. Corpo celular. Essa é a grande maioria das células. Há também as células germinativas e essas eu vou escrever aqui para você ver claramente: no macho são os espermatozoides e na mulher são os óvulos. A maioria das minhas células têm uma coleção completa desses e eu quero que vocês tenham uma ideia de que, para cada característica, eu tenho duas versões, uma da minha mãe e uma do meu pai. Esses aqui são os chamados cromossomos homólogos. Homólogos. Isso significa que cada vez que você vê esse prefixo "homo", e você vê no homo sapiens, ou mesmo na palavra homossexual, homogêneo, ele tem o mesmo significado. Tá legal? Você vê isso o tempo todo. Homólogo significa que eles são quase iguais. Eles estão, na maior parte, codificando o mesmo conjunto de genes, mas eles não são idênticos. Podem codificar para versões ligeiramente diferentes do mesmo gene, dependendo de qual versão eu tenha e o que é realmente expresso para mim, o meu genótipo. E aqui, vou introduzir outra palavra. Eu estou sobrecarregando vocês com palavras novas, não é? Meu genótipo é, exatamente, os alelos que eu tenho, as versões dos genes. Eu tenho a quinta versão do alelo enrolado. Pode haver várias versões do alelo enrolado no nosso conjunto de genes, talvez eu tenha alguma versão do liso. Esse é o meu genótipo. Meu fenótipo é como meu cabelo realmente parece. Por exemplo, duas pessoas podem ter genótipos diferentes com o mesmo fenótipo. Eles podem codificar, para o cabelo, quase o mesmo gene e eles podem ter um fenótipo muito similar. O fenótipo pode ser representado por múltiplos genótipos, isso é só uma coisa para se pensar, a gente vai falar mais sobre isso no futuro. Só queria apresentar a vocês isso aqui. Comecei toda essa discussão porque eu queria falar sobre a variabilidade. Como a variabilidade acontece? Eu vou tentar colocar dessa forma: o que irá acontecer quando eu reproduzir? Eu tenho um filho. Minha contribuição para o meu filho será uma coleção aleatória de metade desses genes. Para cada par homólogo, eu irei contribuir com o que obtive da minha mãe ou o que obtive do meu pai, correto? Muito bem. Vamos dizer que o espermatozoide, que vai fertilizar o óvulo da minha esposa, seja esse aqui. Mas poderia apenas pegar um de cada um desses 23 conjuntos. Quantas combinações existem aí? Para cada conjunto, eu poderia pegar um dos dois cromossomos homólogos e eu vou fazer isso 23 vezes. 2 vezes 2, 2 vezes 2, 2 vezes 2, 2 vezes 2... até 23. Assim, há de duas a vinte e três diferentes versões que eu posso contribuir para qualquer filho ou filha que eu tenha. Vamos falar sobre como isso acontece falando sobre meiose e mitose. Meus espermatozoides tem, em vez de 23 pares de cromossomos, somente 23 cromossomos. Por exemplo, eu vou levar um de cada um desses e, durante o processo de meiose, do qual a gente vai falar mais tarde, eu vou gerar muitos espermatozoides. Cada espermatozoide vai ter uma versão de cada um desses pares. Para esse cromossomo que eu recebi do meu pai, no cromossomo seguinte, o que eu recebi da minha mãe e alguns mais da minha mãe. Eu não devia ter desenhado eles estão pertinho assim do outro. Doei alguns mais da minha mãe para o cromossomo número 5, esse veio do meu pai, e assim para o quarto, e essa combinação para 23, porque há 23 pares que estou coletando. O óvulo da minha esposa terá a mesma situação. Há de duas a vinte e três combinações diferentes de DNA que ela contribuiu apenas com base em qual par homólogo ela iria doar. As possíveis combinações que apenas um casal pode produzir, e eu vou usar minha vida como exemplo, aplica-se a tudo. Aplica-se a todas as espécies que possam ter reprodução sexuada. Se posso dar de duas a vinte e três combinações diferentes de DNA, e minha esposa pode também dar de duas a vinte e três combinações de DNA, podemos produzir de duas a quarenta e seis combinações. Só para dar uma ideia de como esse número é grande. Isso é cerca de 12 mil vezes o número de seres humanos no planeta, hoje. Existe uma grande quantidade de variações que um mesmo casal pode produzir. Se você pensou que, mesmo assim, não é suficiente, verifica-se que entre esses pares homólogos, e vamos falar sobre isso quando virmos meiose, você pode ainda ter a recombinação do DNA. Isso significa que quando esses pares homólogos, durante a meiose, se alinham um ao lado do outro, você pode ter uma coisa chamada crossover, onde parte do DNA atravessa e toca aqui. Eles tocam aqui. Então, tudo isso é assim: o que você tem após o crossover é um DNA que veio da minha mãe, ou o que eu acho que veio da minha mãe, com um pedaço que veio do meu pai e o pedaço que veio do meu pai, agora, tem um pedaço que veio da minha mãe, (eu vou fazer isso em outra cor) isso veio da minha mãe. E isso aumenta ainda mais a quantidade de variações. Agora, ao invés de falarmos sobre os diferentes cromossomos que você está contribuindo e onde estão em cada uma dessas coleções de DNA, vamos falar sobre formas de variação. Vimos as diferenças no nível do gene, e agora, você pode pensar sobre uma quase infinita forma de variabilidade. Pode pensar sobre todas as variações que podem surgir quando você começa a misturar e combinar diferentes versões do mesmo gene em uma população. Você não olha somente um gene: a verdade é que genes só muito raramente possuem, sozinhos, códigos para uma característica específica. Você raramente pode olhar para um gene e dizer "ah, esse é o do cabelo marrom", ou olhar para um gene e dizer "ah, esse é da inteligência" ou "é o de como uma pessoa será simpática". Geralmente é um conjunto de genes interagindo de uma forma incrivelmente complicada. Cabelo pode ser codificado por esse conjunto de genes em múltiplos cromossomos, e isso pode ser codificado por um conjunto de genes em múltiplos cromossomos. Então, você pode começar a pensar sobre todas as diferentes combinações que nunca existiram antes, que elas apareçam e isso seja muito bem sucedido. Vou deixar você pensando sobre o porquê de talvez essa combinação poder ser repassada ou não, por causa da recombinação. Vamos falar mais sobre isso no futuro. Eu queria ter introduzido essa ideia de reprodução sexuada para vocês porque essa é a principal fonte de variabilidade dentro de uma população. É a principal. Para mim, é como uma ideia filosófica, porque nós temos a ideia de ter machos e fêmeas como certa porque essa é a ideia universal. Eu li um pouco sobre isso, e acontece que as variabilidades só surgiram cerca de 1,4 bilhões de anos atrás, e é quase uma característica útil porque, uma vez que você introduz um nível de variabilidade, a seleção natural pode começar a agir e você começa a ter essas formas mais avançadas de variabilidade, em vez de apenas mutações puras. Talvez, possa ter havido alguma forma primitiva de crossover antes, mas agora que existe essa reprodução sexuada e você tem essa variabilidade, a seleção natural pode ocorrer de uma maneira mais eficiente. As espécies que eram capazes de se reproduzir, de recombinar seus DNA, misturá-los e combiná-los dessa forma, eram capazes de produzir mais variedades e, assim, serem selecionadas para os seus ambientes de uma forma mais eficiente e começarem a superar os que não podiam, se tornando uma característica universal. Você pode imaginar um mundo como existem nos livros de ficção científica, onde você tem três gêneros, onde você tem gênero 1, 2 e 3. Você poderia ter 10 gêneros. Só que na Terra, essa noção de ter dois gêneros acabou por ser a mais eficiente e a maneira mais estável de introduzir variabilidades na população. Espero que tenha achado isso interessante. No próximo vídeo, vou entrar em mais detalhes sobre como a meiose e a mitose ocorrem.