A reprodução sexual em plantas e animais apresenta um enigma evolutivo. É geneticamente arriscado, demorado e sujeito a erros – possivelmente levando à redução da aptidão física. E ainda assim, pelo menos 99% de todas as plantas e animais reproduzem-se sexualmente. Esta semelhança levanta a questão de saber se existem pressões evolutivas universais para selecionar e manter a reprodução sexual.

Elvira Hörandl argumenta num artigo de revisão em Annals of Botany que. a necessidade de reparo do DNA pode ser a base para a quase universalidade do sexo nos reinos vegetal e animal. E ela usa plantas terrestres como ferramenta para defender seu caso.

“As plantas terrestres têm especial interesse para esta questão porque, por um lado, predomina a reprodução sexuada, semelhante à dos animais; por outro lado, algumas teorias desenvolvidas para animais não são facilmente aplicáveis ​​às plantas porque os organismos autotróficos têm diferentes restrições fisiológicas.”

O processo chave na reprodução sexual é a meiose, definida como o emparelhamento e recombinação dos cromossomos parentais correspondentes. Durante este processo, o DNA parental é fundido para criar variação genética na prole. As novas combinações genéticas podem ser vantajosas, neutras ou mesmo prejudiciais à aptidão física se genes bem adaptados forem decompostos.

Hörandl argumenta que as plantas não precisam de meiose para alcançar combinações genéticas vantajosas – em vez disso, a poliploidia pode ser usada. Nas plantas, muitas espécies são poliplóides, isto é, possuem genomas múltiplos, e a variação genética individual é correspondentemente alta. Esta diversidade genética incorporada confere a “plasticidade fenotípica” necessária para que as plantas respondam aos factores de stress ambientais, como a luz, o calor, a seca e o sal. Neste contexto, a reprodução assexuada, onde as plantas se reproduzem sem meiose, pode fazer sentido como estratégia reprodutiva.

No entanto, embora muitas plantas se reproduzam assexuadamente, Hörandl mostra que muitas dessas espécies percorrem caminhos reprodutivos sexuais e assexuados em paralelo na mesma planta de uma forma flexível e não dependem apenas de formas assexuadas de reprodução.

E assim, a questão é: se a poliploidia e a reprodução assexuada são suficientes para criar a diversidade genética necessária para a aptidão, por que então as plantas se preocupam com a reprodução sexuada?

Hörandl sugere que a "teoria da restauração do DNA" oferece a resposta. Essa teoria postula que a principal função da meiose é reparar o DNA danificado e remover mutações negativas a cada geração. Sob essa perspectiva, a recombinação genética não é o objetivo final da reprodução sexuada, mas sim um subproduto de um mecanismo de reparo do DNA.

O DNA precisa de reparo porque é continuamente danificado pela respiração mitocondrial, bem como pela fotossíntese nas plantas. Hörandl escreve que:

“A longo prazo, a reprodução assexuada sem qualquer recombinação resultaria em decadência genómica devido à acumulação de mutações deletérias, especificamente em pequenas populações, levando finalmente à extinção da linhagem assexuada.”

Na verdade, a reprodução sexuada e, consequentemente, a meiose, é desencadeada em plantas cultivadas em ambientes estressantes e indutores de danos ao DNA. Hörandl observa que apenas

“…um pouco de sexo (uma média de aproximadamente 6% de descendentes recombinados em três progênies) é suficiente para evitar o acúmulo de mutações ao longo das gerações.”

Consequentemente, as espécies podem ter desenvolvido a capacidade de se reproduzir sexualmente, a fim de reparar e manter o seu DNA.

LEIA O ARTIGO

Hörandl, E. (2024) “Apomixia e o paradoxo do sexo nas plantas" Annals of Botany, p. mcae044. Disponível em: https://doi.org/10.1093/aob/mcae044.