A Origem e a
Evolução das Células
I - INTRODUÇÃO:
Quando a TEORIA CELULAR ganhou corpo e estabeleceu que
todos os seres vivos possuem células e que essas seriam as unidades que
dão forma e funcionamento aos mais diversos tipos de organismos, as
atenções de todos os estudiosos da biologia voltaram-se para a ambição
de compreender o mundo celular e assim, revelarem as mais escondidas e
fascinantes reações que nos mantêm vivos.
Depois de longas décadas de observações, generalizações e avanços
técnicos e metodológicos a BIOLOGIA CELULAR aponta
ainda no século XX como a PEDRA BASAL para todos
os ramos das ciências biológicas. A visão da comunidade cientifica do
século XIX era ampa e integral, na qual priorizava-se o estudo macroscópico
do meio ambiente. No século XX a visão mais reducionista e
microscópica virou moda.
Após uma certa sensação de que a biologia celular já havia atingida
um nível satisfatório de conhecimentos e de que não ocorreriam mais
grandes descobertas, condenando-a a ficar como um setor da biologia
geral sem muitas perspectivas, vemos nesse começo de século que as
novas técnicas e intrumental para o estudo molecular, associado a
pesquisa GENÔMICA e PROTEÔMICA colocam
o estudo das células como o mais poderoso e promissor campo da
biologia da atualidade.
Portanto deveremos buscar informações que nos permita conhecer desde
como surgiram as células até como se organizam atualmente e com isso
tornarmo-nos aptos para manipulá-las para desenvolvermos as ciências
biológicas e com isso promovermos crescente melhoria da qualidade
de vida das populações humanas.
II- A ORIGEM:
Antes
da EVOLUÇÃO BIOLÓGICA houve uma certa EVOLUÇÃO
QUÍMICA que teve como cenário a Terra primitiva - um ambiente
de há 3 bilhões de anos, com caracteristicas bem diferentes da
atual Terra.
METANO - AMÔNIA - HIDROGÊNIO e VAPOR D'ÁGUA combinaram-se
para formarem as primeiras moléculas orgânicas, que seriam mais tarde
os componentes das grandes moléculas celulares. A ausência de oxigênio
molecular na atmosfera primitiva, impossibiliatva a formação de uma
camada de ozônio e as radiações que percorriam essa atmosfera atuavam
fotoquimicamente favorecendo a existencias de grande
quantidade de moléculas ionizadas e reativas. Teríamos um ambiente
quimicamente redutor e formador de aglomereados cada vez mais complexos
de átomos. MILLER comprovou em laboratórios que em
tais circunstâncias podem se formar AMINOÁCIDOS, NUCLEOTÍDEOS,
AÇUCARES e BASES NITROGENADAS. Esse entes químicos se
polimerizam para originarem as pricipais MACROMOLÉCULAS das
células. Catalizadores minerais, calor, altas concentrações de
fosfatos foram provavelmente os promotores dessa polimerização
inicial. A rapidez no surgimento de novos polímeros depois do início
comentado acima, poderia ser explicado pela capacidade catalítico de
certas macromoleculas. Porém para que moléculas viessem a formar
sistemas vivos elas precisarim ter o poder de :
- DURAREM MUITO TEMPO - ESTABILIDADE;
- CATALIZAREM A SINTESE DE OUTRAS MOLÉCULAS e;
- GERAREM CÓPIAS DE SI MESMAS.
Quais
as moléculas presentes nas células atualmente se enquadrariam
nesse perfil?
Nas células, atualmente, dois grupos de moléculas enquadram-se
nesse perfil : POLIPEPTÍDIOS(proteínas) e POLINUCLEOTÍDEOS(DNA
e RNA). A sequência do monômeros que formas essas moléculas dá
identidade e funcionalidade a ambos os grupos. Mudaças na sequência de
aminoácidos ou de nucleotídeos poderá inativar completamente a ação
biológica desses compostos e é exatamente por isso que essés tipos de
moléculas são denominadas moléculas INFORMACIONAIS. Os
ÁCIDOS NUCLÉICOS reúnem em si o poder catalíco para
produzir outros polímeros e também para gerarem suas próprias réplicas.
Este último poder as proteínas não possuem e por isso foram
descartadas como substâncias formadoras dos GENES.
Sabemos hoje que DNA e, excepcionalmente o RNA, são os constituintes gênicos.As
células evoluíram graças ao trabalhos combinado de moléculas
vitoriosas no processo da SELEÇÃO NATURAL da Terra
primitiva: ÁCIDOS NUCLÉICOS (conferindo
estabilidade, alta capacidade de guardar informação e replicação) e PROTEÍNAS
(eficiente ação catalítica). Praticamente a síntese de
qualquer composto pelas células passam pelo comando do DNA e
pela atuação catalisadora das PROTEÌNAS.
Após o surgimento e aglomeração das primeiras moléculas
informacionais os COACERVADOS ganharam poder de
sintese de compostos orgânicos e de formarem novos coacervados com
preservação das caracteristicas originais. Nascia, assim, o mecanismo
da REPRODUÇÃO e conseqüentemente as primeiras
células. A partir de então com o ganho de uma estabilidade e
fidelidade físico-químicas as primeiras células estavam protas para
perpetuarem-se e por vezes sofrerem mutações e pressões seletivas do
meio que desenharam o padrão celular atual.
Ponto para
reflexão que surgiu primeiro o DNA ou o RNA?
III - O
RETRATO FALADO DA PRIMEIRA CÉLULA:
# AQUÁTICA;
# PROCARIÓTICA;
# ANAERÓBICA;
#
HETERÓTROFA;
# ASSEXUADA.
OBS.: A evolução
dos mecanismos de obtenção de energia pelos seres vivos ocorreu na seqüência:
FERMENTAÇÃO > QUIMIOSSÍNTESE > FOTOSSÍNTESE > RESPIRAÇÃO
AERÓBICA.
IV -
REVOLUÇÃO 1: DO PROCARIONTE RUMO AO EUCARIONTE:
A identidade celular foi conseguida a partir do momento em que aprimeira
célula ganha uma MEMBRANA PLASMÁTICA, PROTETORA e REGULADORA
da entrada e saida de substâncias da célula. Isso torna o
meio intracelular diferente do ponto de vista fisico-químico do meio
externo. Porém, o grande avanço adaptativo sofrido pelas células foi
a formação de dobras, cisternas, vesículas, compartimentos e retículos
originados da membrana primordial - era o nascimento da CÉLULA
EUCARIÓTICA, com seu SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS.
Esse
sistema possibilitou:
# MAIOR CRESCIMENTO CELULAR;
# MAIOR ESPECIALIZAÇÃO, DIVISÃO DE TAREFAS ENTRE COMPONENTES
CELULARES E EFICIÊNCIA METABÓLICA;
# MAIOR PROTEÇÃO DO MATERIAL HEREDITÁRIO;
# MAIOR DIVERSIDADE DE ROTAS METABÓLICAS;
# FACILIDADE NO CONTATO E NA AGLOMERAÇÃO INTERMOLECULAR.
V - REVOLUÇÃO 2: DO UNICELULAR AO MULTICELULAR:
Alguns
autores já confirmaram que mais da metade da biomassa da Terra é
formada por bactérias e protozoários - seres
unicelulares. Portanto, vale a pergunta:
qual a
vatagem evolutiva dos seres multicelurares?
A união
de células para formarem colônias e com isso os primeiros seres
multicelulares trouxe como vantagens:
# PROTEÇÃO DOS ÓRGÃOS INTERNOS, ESPECIALMENTE OS REPRODUTORES;
# DEVIDO A CAMADAS DE CÉLULAS MORTAS DA SUPERFÍCIE DO ORGANISMO, FOI
POSSIBILITADA A EXPLORAÇÃO DE NOVOS AMBIENTES MAIS AGRESSIVOS:
# EXPRESSÃO DIFERENCIADA DOS GENES COM CONSEQÜENTE ECONOMIA
ENERGÉTICA:
#
SURGIMENTO DE NOVOS PADRÕES DE COMUNICAÇÃO ENTRE AS CÉLULAS
GERANDO ESQUEMAS NOVOS DE DESENVOLVIMENTO EMBRIONÁRIO;
#
CRIAÇÃO DE MEMÓRIA CELULAR;
# DIVERSIDADE DE FUNÇÕES CELULARES E EFICÁCIA METABÓLICA.
VI -
ORGANIZAÇÃO DO MUNDO VIVO ATUAL COM BASE NOS PADRÕES CELULARES
CONHECIDOS:
1. ACELULARES: vírus, viróides e príons.
2. CELULARES :
2.1. PROCARIONTES: bactérias.
2.2. EUCARIONTES:
2.2.1. UNICELULARES: protistas.
2.2.2. PLURICELULARES:
2.2.2.1.
SEM TECIDOS: fungos.
2.2.2.2. COM TECIDOS:
2.2.2.2.1.
ACLOROFILADOS: animais.
2.2.2.2.2. CLOROFILADOS: plantas.
VII -
RESUMO:
"As primeiras células vivas provavelmente surgiram na
terra por volta de 3,5 bilhões de anos por reações espontâneas entre
moléculas que estavam longe de um equilíbrio químico. Do nosso
conhecimento acerca dos organismos existentes nos dias atuais, e das moléculas
neles contidas, parece plausível que o desenvolvimento de mecanismos
autocatalíticos fundamentais para os sistemas vivos tenha começado com
a evolução de uma família de moléculas de RNA, que poderiam
catalisar sua própria replicação. Com o tempo, uma das famílias de
RNA catalisador desenvolveu habilidade de dirigir a síntese de polipeptídeos.
Finalmente, o acúmulo de adicional de proteínas catalisadoras permitiu
que células mais complexas evoluíssem, o DNA dupla hélice substituiu
o RNA como uma molécula mais estável para a estocagem de uma
quantidade crescente de informações genéticas necessárias às células."
fonte:
Biologia Molecular da Célula - BRUCE, A et al.; terceira edição, Ed.
Artmed,1997.p.11.cap.1 - vide bibliografia no plano de curso.
As primeiras células procarióticas incrementaram enormemente o seu
arsenal enzimático e suas rotas metabólicas. Isso exigiu um contato
mais especifico e eficiente entre as diversa moléculas envolvidas
nessas rotas. Graças à formação de compartimentos intracelulares, típicos
das células eucarióticas, associada à união e cooperação entre células,
a vida foi se desenrolando e diversificando para atingir os estágios
atuais.