UNICELULARIDADE E MULTICELULARIDADE

EVOLUÇÃO BIOLÓGICA

Constituição bioquímica Código genético Processos básicos da vida

Procariontes e Eucariontes

Cada indivíduo provêm dos seus progenitores, todos provimos de um ancestral comum. Através dos fósseis somos conduzidos, até aos primeiros seres vivos.

Evolução Biológica

As primeiras células encontradas no registo fóssil devem ter surgido num período que oscila entre os 3800 e os 2500 milhões de anos e assemelham-se aos atuais procariontes, representados pelas bactérias e pelas cianobactérias..

Procariontes

Os dados fornecidos pelos fósseis e a simplicidade estrutural e funcional das células procarióticas constituem os dois principais argumentos que sustentam a hipótese dos seres procariontes terem estado na origem da grande diversidade de vida na Terra.

Evolução Biológica

Evolução Biológica Estromatólitos

As células eucarióticas apresentam uma constituição bem mais complexa do que as células procarióticas

Eucariontes

Origem dos Eucariontes

Princípios do Modelo Endossimbiótico Uma célula procariótica grande terá captado outras células procarióticas (células-hóspedes) que permaneceram no interior da célula hospedeira, resistindo à digestão. As células capturadas estabeleceram com a célula hospedeira, relações de simbiose. A cooperação foi tão íntima e tão eficaz entre os diferentes elementos que se tornaram dependentes uns dos outros e passaram a constituir organismos estáveis e singulares. As células-hóspedes vieram assim a constituir os organelos da célula eucariótica. Os cloroplastos, por exemplo, ter-se-ão originado a partir da captura de cianobactérias, uma vez que estas têm pigmentos fotossintéticos, e as mitocôndrias teriam resultado da incorporação de bactérias com eficiente capacidade respiratória aeróbia.

Apoios à Hipótese Endossimbiótica São diversas as evidências biológicas e bioquímicas que apoiam a Hipótese Endossimbiótica para a origem das mitocôndrias e dos cloroplastos: - as mitocôndrias e os cloroplastos têm dimensões semelhantes às bactérias; - as mitocôndrias e os cloroplastos produzem as suas próprias membranas internas e replicam-se, por um processo semelhante à fissão binária, que ocorre nas bactérias; - estes organelos possuem o seu próprio material genético, apresentando uma molécula de DNA circular, sem histonas associadas (à semelhança do que acontece com a maioria dos procariontes atuais); - os ribossomas dos cloroplastos apresentam mais semelhanças com os ribossomas dos procariontes, do que com os ribossomas do citoplasma das células eucarióticas;

Apoios à Hipótese Endossimbiótica - os ribossomas das mitocôndrias apresentam uma grande variabilidade, de acordo com o grupo de células eucarióticas onde se encontram; no entanto, genericamente, estes ribossomas são mais semelhantes aos ribossomas dos procariontes do que aos dos eucariontes; - na membrana interna destes organelos, existem enzimas e sistemas de transporte que se assemelham aos que estão presentes nos atuais procariontes. Assim, admite-se que as membranas internas derivem das membranas dos procariontes endossimbióticos; - atualmente, continuam a verificar-se alguns casos de simbiose obrigatória entre alguns eucariontes e bactérias, constituindo verdadeiras relações endossimbióticas. Nem todos os eucariontes possuem mitocôndrias. Algumas amibas, como Pelomyxa palustris e Entamoeba histolytica, bem como certos zoomastigophora presentes no intestino das térmitas, como Trichonympha sp., não possuem estes organelos. Nestes casos, verifica-se que existem bactérias simbióticas, no interior destes protistas, que podem substituir as mitocôndrias.

De acordo com o modelo autogénico, os organelos das células eucarióticas terão surgido como resultado de invaginações sucessivas da membrana - dos procariontes.

Hipótese Autogénica Segundo a Hipótese Autogénica, os seres eucariontes são o resultado de uma evolução gradual dos seres procariontes. Numa fase inicial, as células desenvolveram sistemas endomembranares resultantes de invaginações da membrana plasmática. Algumas dessas invaginações armazenavam o DNA, formando um núcleo. Outras membranas evoluíram no sentido de produzir organelos semelhantes ao retículo endoplasmático. Posteriormente, algumas porções do material genético abandonaram o núcleo e evoluíram sozinhas no interior de estruturas membranares. Desta forma, formaram- -se organelos como as mitocôndrias e os cloroplastos. Esta hipótese pressupõe que o material genético do núcleo e dos organelos (sobretudo das mitocôndrias e dos cloroplastos) tenha uma estrutura idêntica. Contudo, tal não se verifica. O material genético destes organelos apresenta, geralmente, uma maior semelhança com o das bactérias autónomas, do que com o material genético presente no núcleo.

No modelo endossimbiótico, há fenómenos de endossimbiose, isto é, a célula eucariótica surgiu por associações entre procariontes e que o hóspede se coloca na total dependência do hospedeiro e vice-versa.

Lynn Margulis Segundo este modelo, o invólucro nuclear e os sistemas endomembranares também se originaram a partir de invaginações da membrana nuclear. As mitocôndrias e cloroplastos resultaram da incorporação de células procarióticas por outras células.

Hipótese Endossimbiótica A Hipótese Endossimbiótica foi proposta, em 1905, pelo biólogo russo Konstantin Mereschkowsky, que sugeriu que as mitocôndrias e os cloroplastos tivessem tido origem em seres anteriormente livres. No entanto, nessa época não foi possível apresentar provas que sustentassem tal hipótese e, assim, ela foi esquecida, até se ter descoberto que estes organelos possuem o seu próprio material genético. Esta hipótese foi retomada e largamente desenvolvida por Lynn Margulis, da Universidade de Massachusetts, que apresentou evidências que sustentavam a hipótese endossimbiótica. De facto, com o advento das técnicas da genética molecular, durante as décadas de 70 e 80 do século XX, foi possível analisar genes das mitocôndrias e dos cloroplastos e compará-los com os genes de procariontes atuais. Os dados revelaram-se consistentes com a hipótese endossimbiótica, verificando-se uma grande proximidade entre as sequências nucleotídicas dos genes analisados dos cloroplastos, das mitocôndrias e de alguns procariontes atuais.

o Mitocôndrias e cloroplastos assemelham-se a bactérias. o Mitocôndrias e os cloroplastos têm o seu próprio genoma. o Dividem-se independentemente. o Os ribossomas dos cloroplastos e mitocôndrias são muito mais semelhantes em tamanho e em características bioquímicas aos dos procariontes. o Existem associações simbióticas entre bactérias e alguns eucariontes.

A presença de cloroplastos nas plantas e algas e sua ausência em fungos e animais apoiam a incorporação sequencial das células procarióticas por parte das células hospedeiras.

É fácil admitir que, quando o nosso planeta se encontrou povoado por uma biomassa imensa de seres unicelulares, se tenham tornado frequentes os fenómenos de predação.

Os organismos que apresentavam um aumento de tamanho estavam em clara vantagem.

Uma célula maior pode mais facilmente capturar outras células.

Os organismos não podem, contudo, aumentar indefinidamente de tamanho.

Unicelularidade e Multicelularidade

Quando há um aumento de volume, aumenta também o metabolismo, mas a célula não pode contar com um aumento equivalente na eficácia das trocas com o meio externo, uma vez que a superfície não aumenta na mesma proporção.

Acima de um tamanho crítico, as trocas entre a célula e o meio não ocorrem com a celeridade necessária para a vida da célula.

Há duas formas possíveis de um organismo maior do que um milímetro sobreviver: pode reduzir o seu Metabolismo, o que diminui as necessidades de troca com o meio externo. Ex.: Acetabulária (alga unicelular); ou pode apresentar multicelularidade; Alga unicelular

O registo fóssil não esclarece a origem da multicelularidade; contudo, em várias partes do mundo, surgem fósseis de seres multicelulares preservados em rochas há 2200 milhões de anos.

Os seres eucariontes unicelulares constituem, por vezes, agregados. Quando estas associações de eucariontes unicelulares dizem respeito a seres da mesma espécie gue estabelecem ligações estruturais entre si, designam-se por agregados coloniais ou colónias.

Volvox é um género de algas verdes que forma Colónias com 500 a 50 000 células com dois flagelos, que, unindo-se por prolongamentos citoplasmáticos e bainhas gelatinosas, formam uma esfera oca.

Apesar de Volvox ser constituída por várias células estruturalmente interdependentes, pois estão ligadas entre si, sob o ponto de vista funcional não ocorreu diferenciação, já que as células são todas semelhantes, com exceção das células reprodutoras.

A enorme importância de Volvox advém do facto de se admitir que a multicelularidade possa ter surgido na Terra por evolução de seres coloniais. Assim, os seres coloniais podem ter estado na origem de algas verdes pluricelulares, algumas das quais evoluíram, mais tarde para plantas.

Aumentar a dimensão Reduzir a taxa metabólica Aumentar a especialização celular Ampliar a independência em relação ao ambiente. Equinodermes (fósseis)