Origens do(s) sexo(s) e a rainha dos problemas da biologia evolutiva / Origins of sex(es) and the queen of problems of evolutionary biology

A reprodução sexuada já foi considerada universal, e posteriormente, a forma mais perfeita de reprodução. Todavia, a partir de meados do século XIX, pesquisas no nível celular colocaram em xeque a ideia de que tipos de reprodução assexuadas fossem primitivos ou inferiores. Ao longo do século XX, e adentrando no XXI, hipóteses foram levantadas para explicar as vantagens da reprodução sexuada sobre a assexuada assim como o que permitiria a reprodução sexuada se manter quando seria mais vantajoso se reproduzir de forma assexuada. A mais importante e conhecida é a hipótese da Rainha Vermelha. Paralelamente, vários trabalhos procuraram entrever as pressões ecológicas que permitiram e favoreceram o aparecimento da reprodução sexuada em um cenário situado há cerca de dois bilhões de anos. O objetivo desse trabalho é revisar respostas históricas que marcaram o estudo da origem, da evolução e da manutenção da reprodução sexuada, identificando algumas das principais questões que a comunidade científica elaborou nos últimos duzentos anos.

Sexual reproduction has already been considered universal, and subsequently, the most perfect form of reproduction. However, since the mid-nineteenth century, research at the cellular level has questioned the idea that asexual reproduction types are primitive or inferior. During the twentieth century, and entering the XXI, hypotheses were raised to explain the advantages of sexual reproduction over the asexual as well as what would allow sexual reproduction to be maintained when it would be more advantageous to reproduce asexually. The most important and known is the Red Queen hypothesis. At the same time, several studies have sought to understand the ecological pressures that allowed and favored the appearance of sexual reproduction in a scenario that was around two billion years ago. The aim of this work is to review historical responses that marked the study of the origin, evolution and maintenance of sexual reproduction, identifying some of the main questions that the scientific community has elaborated over the last two hundred years.

Body size and clonality consequences for sexual reproduction in a perennial herb of Brazilian rupestrian grasslands / Consequências do tamanho de corpo e da clonalidade para a reprodução sexuada de uma herbácea perene doa campos rupestres brasileiros

Body size is one of the most important factors regarding herbaceous perennial plants life-histories, and several fitness components of these organisms are related to size. Clonal plants show distinct kinds of reproduction and can develop offspring by sexual or asexual ways. We aimed to understand how body size affects Comanthera nivea (Eriocaulaceae) sexual reproduction and to verify how clonal growth is related to flower head production in this species. We sampled 600 rosettes in rupestrian grasslands and performed linear regression analysis between body size and number of produced flower heads. We also compared the flower head production between isolated rosettes and rosettes within clones. Our results showed that body size was significantly related, but explained only a small part of flower head production. The flower head production was higher in rosettes within clones than in isolated ones. The clones presented a rosette or a small group of rosettes that concentrated the sexual reproduction. Clonality was positively associated with sexual reproduction. Clonality can represent an important way of allowing the persistence of plants by sexual reproduction in markedly seasonal stressful environments. The cases of clonality enhancing the sexual reproduction must be considered and put in focus on reproductive biology research.

O tamanho de corpo é um dos atributos de história de vida mais importantes para plantas herbáceas perenes e muitos componentes da aptidão desses organismos são relacionados ao tamanho. As plantas clonais apresentam diferentes tipos de reprodução e podem gerar prole por vias sexuadas ou assexuadas. Nosso objetivo foi compreender como o tamanho de corpo afeta a reprodução sexual em Comanthera nivea e verificar como o crescimento clonal relaciona-se à produção de capítulos dessa espécie. Nós amostramos 600 rosetas em campos rupestres e utilizamos regressões lineares para verificar a relação entre o tamanho de corpo e o número de capítulos produzidos pela planta. Nós também comparamos a produção de capítulos entre rosetas isoladas e rosetas pertencentes a clones. Nossos resultados mostram que o tamanho de corpo tem influência positiva significativa na produção de capítulos, mas explica apenas parte da variação nos dados. A produção de capítulos é maior em rosetas pertencentes a clones que em rosetas isoladas. Os clones geralmente apresentam uma roseta, ou um grupo de rosetas, que concentra a reprodução sexual. A clonalidade apresentou ligações significativas com a reprodução sexuada. Em ambientes sazonais a clonalidade pode representar uma importante forma de persistência das plantas já que pode permitir um melhor desempenho da reprodução sexuada em vista dos estresses ambientais. Os casos nos quais a clonalidade representa uma via de melhor desempenho para a reprodução sexuada devem ser considerados e colocados em foco na pesquisa em biologia reprodutiva.

Efeito do estresse social sobre o comportamento materno do hamster Sírio (Mesocricetus auratus) / Effects of social stress on the maternal behavior of the Syrian hamster (Mesocricetus auratus)

A flexibilidade da socialidade presente em muitas espécies sugere que muitos dos traços comportamentais e fisiológicos presentes em grupos sociais complexos possam existir em estado latente em indivíduos de espécies solitárias. Hierarquia de dominância e assimetria reprodutiva são traços característicos de espécies sociais. O hamster Sírio é um excelente modelo para o estudo do estresse social e dos seus efeitos fisiológicos e comportamentais. Na presente pesquisa foram enfocados os efeitos do alojamento em grupo antes e no início da gestação na fêmea de hamster Sírio. Investigou-se se o estresse social produz algum grau de assimetria reprodutiva nesta espécie solitária e se o sucesso reprodutivo e o comportamento materno das fêmeas variam em função do seu status social. Dois experimentos foram realizados envolvendo respectivamente 34 fêmeas de hamster criadas em grupo do desmame até o início do estudo e 76 fêmeas criadas isoladamente. Em cada experimento, um terço dos animais foram alojados em gaiolas individuais, enquanto pares de fêmeas desconhecidas umas das outras eram formados com os outros dois terços. O comportamento dos pares foi observado ao longo de 10 dias para determinar o status social de cada fêmea. Todas as fêmeas foram acasaladas neste período. Quatro dias após o parto, os filhotes foram contados, sexados e pesados e as ninhadas padronizadas a seis filhotes, três machos e três fêmeas. As mães e suas ninhadas foram observadas diariamente durante sessões de 40min e 13 categorias comportamentais foram registradas. No intuito de esclarecer os mecanismos fisiológicos subjacentes à relação entre estresse social e fertilidade, os níveis dos hormônios reprodutivos e dos glicocorticóides foram monitorados ao longo da gestação por métodos não-invasivos, previamente validados, de quantificação dos seus metabólitos nas fezes. Foi demonstrada, pela primeira vez, a adequação de um enzimaimunoensaio e de um conjunto diagnóstico (...)

... comercial de radioimunoensaio para a quantificação respectiva dos metabólitos fecais de glicocorticóides em hamsters Sírios dos dois sexos e de testosterona no hamster Sírio macho, mas não da fêmea. As variações das concentrações de metabólitos fecais de progesterona, estrógenos e glicocorticóides, refletiram os perfis séricos descritos na literatura para hamsters gestantes. Os resultados mostram que quando fêmeas de hamster Sírio são alojadas individualmente após o desmame, sua fertilidade não é afetada pelo estresse social. Em contraste, quando as fêmeas são criadas em grupo, o estresse social tanto de isolamento como de subordinação a uma fêmea dominante induz um grau significante de assimetria reprodutiva, traço característico de espécies sociais que criam seus filhotes em comunidade. A manutenção de hamsters cativos adultos em grupos parece despertar traços comportamentais e fisiológicos presentes em grupos sociais complexos e que se encontram em estado latente nesta espécie solitária. A socialidade parece flexível no hamster e modulada pelas condições ecológicas

The flexibility of sociality found in many species suggests that many of the behavioral and physiological mechanisms responsible for highly developed social interactions are present as latent traits, even in species usually considered as solitary. Social hierarchy and reproductive skew are typical features of social species. Syrian hamsters (Mesocricetus auratus) are an ideal model for the investigation of social stress and its physiological, neuroendocrine, and behavioral effects. The present research focused on the effects of group-housing prior to mating and on the first days of gestation of the female hamster. We investigated if social stress produces some degree of reproductive skew in this solitary species, and if female reproductive success varies as a function of social rank. Two experiments were carried out. The first one involved 34 females group-raised from weaning until the beginning of the trial and the second one 76 singly raised females. In each case one third of the animals were singly housed. Pairs of unrelative females were formed with the remaining animals. Pair behavior was observed through 10 days for assessment of the social rank of each female. All females were mated during this period. On day 4 post-partum, pups were counted, sexed, and weighed and litters were culled to six, three males and three females. Litters and dams were observed daily through 40-min sessions and 13 behavioral categories recorded. In order to assess the physiological relationship between social stress and fertility, we monitored reproductive hormones and glucocorticoids of solitary and pair-housed females during pregnancy by utilizing recently established non-invasive methods for measuring the respective hormone metabolites in the feces. The suitability of an enzyme immunoassay and of a commercial radioimmunoassay (...)

... for respective quantification of fecal glucocorticoid metabolites of hamsters of both sexes and fecal testosterone metabolites in the male but not in the female was proven for the first time. The patterns of fecal progesterone, estrogen, and glucocorticoid metabolites were similar to blood profiles reported in the literature for pregnant hamsters. Our results showed that when female hamsters are singly housed from weaning, social stress did not affect their fertility. However, when females are group-raised, both isolation and subordination stress induced a significant reproductive skew, which is a characteristic feature of cooperative breeders. It seems that group-keeping of adult hamsters evokes social physiological and behavioral mechanisms present as latent traits in this solitary species. As in other rodents, sociability seems flexible in the Syrian hamster and our findings support the idea that social interactions may be a function of ecological conditions