Abstract
Já ouviu falar de ligas e misturas de tigões entre leões e tigres? Wolfdogs, uma mistura entre lobos e cães? Ou talvez uma mistura de grolar, um urso pardo e um urso polar? Quando organismos de duas espécies diferentes se misturam, ou se reproduzem juntos, é conhecido como hibridação. Os descendentes que são produzidos a partir destas misturas são conhecidos como híbridos. Os híbridos ocorrem no mundo natural e são uma poderosa força evolutiva. São também importantes na nossa vida quotidiana – provavelmente comemos plantas híbridas todos os dias. Neste artigo, mergulhamos no emocionante mundo da hibridação, descrevendo como ela ocorre e o que pode acontecer quando os híbridos têm bebés.
What Is a Species?
Hybridization is breeding of two different species . Assim, para que possamos olhar para o mundo da hibridação, primeiro temos de compreender o que é uma espécie. Os organismos que são a mesma espécie são mais semelhantes uns aos outros do que os organismos de espécies diferentes. É fácil distinguir algumas espécies, por exemplo, um hipopótamo é reconhecidamente uma espécie diferente de uma chita (ver Figura 1). Mas qual é a diferença entre uma chita e um leopardo? São também espécies diferentes, mas um leopardo parece muito semelhante a uma chita. Ambas vivem em África, são carnívoras, gatas, e ambas têm até manchas. As regras mais usadas para dividir os organismos em espécies são chamadas de Conceito de Espécie Biológica . Estas regras consideram os animais como espécies diferentes se não puderem procriar juntos ou se procriarem juntos e produzirem descendência infértil, o que significa descendência que não pode ter os seus próprios filhotes. Porque uma chita e um leopardo não podem procriar juntos, consideramo-los duas espécies diferentes. Outras regras que dividem animais ou plantas semelhantes em espécies diferentes são controversas. Alguns cientistas procuram diferenças físicas, por exemplo, diferenças na forma do bico, cor do corpo, comportamento, habitat, ou localização geográfica. Outros cientistas usam diferenças nos genes para ajudar a encontrar espécies diferentes. Cada organismo vivo tem genes, que estão contidos no ADN e contêm a informação que diz ao corpo como trabalhar. Dentro de uma espécie, haverá pequenas diferenças dentro dos genes chamados mutações. Tais mutações são o que causa ligeiras diferenças dentro de uma espécie, como as diferentes cores dos olhos nos seres humanos. As mutações determinam mesmo se se pode enrolar a língua ou não! Entre espécies, há muito mais mutações entre genes. São as mutações que provocam as diferenças no tamanho do bico ou no comportamento que vemos. Se os cientistas não tiverem a certeza se dois organismos são espécies diferentes, podem comparar e contar as mutações, para verificar.
- Figure 1 – Uma chita e um hipopótamo são duas espécies diferentes.
- Ambos vivem no continente africano, mas os hipopótamos vivem em áreas aquáticas e pantanosas, enquanto que as chitas detestam ser molhadas e vivem nos prados africanos. Um hipopótamo é um herbívoro e uma chita é um carnívoro. As duas espécies não podem hibridizar.
What Are Hybrids?
Quando dois animais da mesma espécie acasalam, os seus descendentes obtêm 50% dos seus genes de cada progenitor. É isto que o faz parecer uma mistura dos seus pais. Os híbridos são cruzamentos entre duas espécies diferentes, pelo que contêm 50% dos genes de cada espécie parental. Um híbrido famoso é a mula, um cruzamento entre um burro e um cavalo. Cinquenta por cento dos genes de uma mula são de um cavalo e 50% de um burro. Devido a esta mistura, as mulas têm características de cada espécie parental e são fortes, como os burros, bem como inteligentes, como os cavalos . Os agricultores criam as mulas porque esta combinação torna as mulas excelentes para transportar mantimentos. A utilização da hibridação para combinar os aspectos desejáveis de cada espécie mãe é muito benéfica para os humanos, e os híbridos são frequentemente utilizados na agricultura. Muitas das deliciosas frutas que se compram na mercearia foram mesmo criadas através da hibridização! Bananas, toranjas, cenouras, e pepinos são todas espécies híbridas. Existem na realidade centenas de variedades de banana, mas a maioria de nós está familiarizada com uma banana híbrida. Os agricultores continuaram a misturar variedades de bananas para criar a combinação perfeita de frutos macios e saborosos sem demasiadas sementes .
Can Hybrids Have Babies?
Mules e bananas são exemplos de híbridos que são inférteis, pelo que não podem ter os seus próprios bebés. Mas surpreendentemente, há muitos exemplos de híbridos que podem realmente ter bebés. Isto acontece quando os híbridos acasalam com outro híbrido, ou com a mesma espécie que um dos seus pais. Por exemplo, quando os leões e tigres hibridizam, produzem um liger. Os ligers são férteis e podem acasalar com outros ligers, leões, ou tigres. Os híbridos férteis criam um problema muito complexo na ciência, porque isto quebra uma regra do Conceito de Espécie Biológica – que duas espécies separadas não devem ser capazes de procriar e ter descendência fértil. Isto significa que os progenitores destes híbridos férteis não são espécies separadas? Não, significa apenas que o Conceito de Espécie Biológica não é adequado para todas as espécies. Graças à descoberta de que alguns híbridos são férteis, os cientistas continuam a debater o que é uma espécie e provavelmente fá-lo-ão durante muitos anos. É isto que torna a hibridação tão interessante – desafia algumas das nossas ideias científicas básicas .
Quando os híbridos acasalam com qualquer uma das suas espécies-mãe, os seus descendentes são conhecidos como híbridos retrocruzados . Nas figuras 2A,B, vemos um liger, um híbrido entre um leão e um tigre que acasalou com um tigre. O bebé desta mistura, o híbrido retrocruzado, ainda tem alguns genes de leão. Se o retrocruzamento continuar durante muitas gerações (os híbridos retrocruzados acasalam com um tigre, então a sua prole faz o mesmo) a percentagem de genes de leão será cada vez menor, mas não se perdem completamente. Isto significa que os genes dos leões podem eventualmente tornar-se parte do património genético da espécie tigre. Quando uma espécie contém alguns dos genes de outra espécie, é conhecida como introgressão. Esta é uma poderosa força evolutiva, porque estes novos genes podem codificar novos traços ou comportamentos que podem ajudar a espécie mãe .
- Figure 2 – (A) Na parte superior esquerda, um leão e um tigre acasalam para produzir um híbrido.
- Este híbrido de leão-tigre tem 50% dos seus genes do leão e 50% do tigre. Se o híbrido então acasalar com um tigre (em baixo à esquerda), essa descendência, chamada híbrido retrocruzado, terá uma percentagem mais baixa de genes de leão. (A) É um desenho animado, e na realidade, os ligadores, e os tigões estão misturados por todo o seu corpo, como vemos em (B). Que é um exemplo de dois ligers que vivem num zoo.
Que impacto tem a hibridação no Mundo Natural?
Até agora, falámos apenas de híbridos criados por humanos. Leões e tigres nunca se encontram naturalmente na natureza, mas outros híbridos ocorrem naturalmente. Na realidade, existem centenas de híbridos no mundo natural. Pensa-se que uma em cada quatro espécies vegetais, e uma em cada dez espécies animais, hibridizam. A hibridação pode ajudar as espécies parentais através da transferência de novos genes, através da introgressão, e pode mesmo levar à criação de novas espécies . Por exemplo, as borboletas de Heliconius da América do Sul ganharam parte dos seus belos padrões de asas através da hibridação (Figura 3) . As borboletas Heliconius utilizam os seus padrões de asas para atrair companheiros, bem como para evitar predadores, que interpretam os padrões como sinais de aviso. . A hibridização antiga de espécies de girassol também gerou novas espécies na América do Norte. Estes girassóis de origem híbrida podem viver em ambientes mais extremos, onde o solo é pobre ou tóxico. A hibridação combinou as características das duas espécies de origem, formando uma nova combinação genética no híbrido que lhe permitiu viver neste novo habitat .
- Figure 3 – Asas de três borboletas Heliconious.
- O painel superior mostra um híbrido das duas espécies de borboletas nos painéis abaixo dele, pelo que os padrões das asas do híbrido são uma mistura dos dois progenitores. Esta hibridação pode ser vantajosa, porque os novos padrões das asas podem atrair companheiros, mas também pode ser desvantajosa, porque alguns padrões das asas podem tornar as borboletas mais óbvias para os predadores. As imagens são de heliconius.ecdb.io.
Além de muitos dos híbridos naturais de que falámos serem de espécies modernas, há também exemplos de hibridizações antigas que ocorreram há dezenas de milhares de anos. Estes híbridos podem ser identificados mesmo quando as espécies parentais se encontram extintas. Isto porque alguns dos genes das espécies progenitoras ainda estarão presentes numa pequena percentagem no híbrido. Comparando mutações de genes entre espécies estreitamente relacionadas, podemos encontrar potenciais híbridos procurando genes que são muito diferentes, ou mutações que vieram de uma das espécies-mãe de um dos antigos híbridos. Usando este método, descobriu-se que um híbrido antigo era ancestral de muitas espécies de peixe-palhaço (como Nemo de Finding Nemo). Tal como o girassol, a combinação de adaptações neste antigo híbrido permitiu ao antepassado do peixe-palhaço viver num novo habitat . Como resultado, este antigo híbrido é um antepassado de muitas espécies modernas de peixe-palhaço.
p>As vezes os híbridos podem ser maus para as espécies parentais e para o mundo natural. Se os híbridos tiverem muito sucesso, pode haver tantos híbridos que competem com as suas espécies-mãe por comida e espaço vital, o que pode levar à extinção das espécies-mãe. Perder uma espécie é mau para a biodiversidade e pode afectar outras espécies nesse habitat. Quando a perda desta espécie ocorre naturalmente, os cientistas não tentam impedi-la, porque é um processo natural. A perda de uma espécie mãe devido à descendência híbrida só é problemática quando o híbrido é criado pelo homem e introduzido numa área onde a espécie mãe não foi naturalmente encontrada. Temos de agir para evitar a extinção da espécie mãe nestes casos. Mas não se preocupem, os híbridos que compramos na mercearia não são susceptíveis de causar danos ambientais graves, porque existem regras para garantir que são cultivados com muito cuidado.
Conclusion
Hybridization é um processo complexo que envolve a mistura de duas espécies. A hibridização é uma parte importante da evolução, devido à transferência de genes através da introgressão e do seu papel na geração de novas espécies. Também faz parte da nossa vida quotidiana e é utilizada para ajudar a melhorar os alimentos e o gado.
Glossary
Hybridization: Reprodução entre duas espécies diferentes.
Espécie: Organismos que são semelhantes entre si e podem procriar juntos para produzir descendência fértil. Nem todos os cientistas concordam em como definir o que são espécies separadas.
Genes: Secções de DNA que contêm as instruções para processos e características do corpo (como a cor dos olhos).
Mutações: Pequenas diferenças nos genes que fazem com que os indivíduos pareçam únicos. Muitas mutações ocorrem entre espécies.
Fértil: Capaz de se reproduzir e de ter bebés. Infértil é o oposto, o que significa a incapacidade de ter bebés.
Introgressão: Quando os genes de uma espécie são transferidos para outra espécie através de hibridação e retrocruzamentos.
Conflict of Interest Statement
Os autores declaram que a investigação foi conduzida na ausência de quaisquer relações comerciais ou financeiras que pudessem ser interpretadas como um potencial conflito de interesses.
Allendorf, F. W., e Liukart, G. (eds.) 2007. “Hybridization”, em Conservation and the Genetics of Populations (Malden, MA: Blackwell Pub). 421-48.
Mayr, E. 2000. “The biological species concept”, em Species Concepts and Phylogenetic Theory: A Debate, eds Q. D. Wheeler e R. Meier (Nova Iorque, NY: Columbia University Press). 17-20.
Proops, L., Burden, F., e Osthaus, B. 2009. Mule cognition: um caso de vigor híbrido? Animais. Cogn. 12:75-84. doi: 10.1007/s10071-008-0172-1
Perrier, X., De Langhe, E., Donohue, M., Lentfer, C., Vrydaghs, L., Bakry, F., et al. 2011. Perspectivas multidisciplinares sobre a domesticação da banana (Musa spp.). Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 108:11311-8. doi: 10.1073/pnas.1102001108
Arnold, M. L., Sapir, Y., and Martin, N. H. 2008. O intercâmbio genético e a origem das adaptações: procariotas aos primatas. Filosofia. Trans. R. Soc. Lond. B Biol. Sci. 363:2813-20. doi: 10.1098/rstb.2008.0021
Mallet, J. 2005. A hibridação como invasão do genoma. Tendências Ecol. Evol. 20:229-37. doi: 10.1016/j.tree.2005.02.010
Kronforst, M. R., Young, L. G., Blume, L. M., e Gilbert, L. E. 2006. Análises multilocais de mistura e introgressão entre borboletas de Heliconius hibridizantes. Evolução 60:1254-68. doi: 10.1554/06-005.1
Rieseberg, L. H., Raymond, O., Rosenthal, D. M., Lai, Z., Livingstone, K., Nakazato, T., et al. 2003. Principais transições ecológicas em girassóis selvagens facilitadas pela hibridação. Science 301:1211-6. doi: 10.1126/science.1086949
Litsios, G., e Salamin, N. 2014. Hibridização e diversificação na radiação adaptativa dos peixe-palhaço. BMC Evol. Biol. 14:245. doi: 10.1186/s12862-014-0245-5