Evolução célular

Introdução

Todos os seres vivos são constituídos por células - compartimentos envolvidos por membrana, preenchidos com uma solução aquosa concentrada de substâncias químicas, denominada de citosol. A célula possui uma extraordinária capacidade de criar cópias de si mesma pelo crescimento e posterior divisão. E dependendo do número de células constituintes em um organismo, eles podem ser classificados como; organismos unicelulares (bactérias, protozoários) ou pluricelulares (vermes, mamíferos).

E de acordo com sua organização nuclear, as células são classificadas em eucariotas e procariotas. As células eucariotas possuem núcleo definido por membrana, enquanto que as células procariotas não possuem núcleo, portanto o seu material genético fica disperso no citosol.

As primeiras células vivas provavelmente surgiram na terra por volta de 3,5 bilhões de anos por reações espontâneas entre moléculas que estavam longe do eqüilíbrio químico. Acredita-se que as células derivaram de uma célula primitiva denominada coacervado, que posteriormente deu origem às celulas.

Citologia x Biologia Celular
Podemos definir citologia, como sendo a ciência que estuda células fixadas mortas. Com o avanço da ciência, foi possível o estudo das células no seu estado “in vivo”, daí o surgimento do termo Biologia Celular. Este avanço científico foi de importância fundamental para a obtenção dos conhecimentos atuais.

A célula

Nem todas as células contêm as mesmas organelas em iguais proporções. Uma bactéria por exemplo, não possui organelas e nem mesmo um núcleo organizado.

Cada célula possui um destino específico de acordo com os genes que irá expressar. Num organismo multicelular, cada célula embrionária dará origem a uma célula específica. Este processo denomina-se diferenciação celular. Este processo é o responsável por uma célula embrionária dar origem a um neurônio ou a um hepatócito, por exemplo.

A ausência ou presença de núcleo é usada como base para a mais simples e fundamental das classificações dos seres vivos. Aquelas células que possuem núcleo são denomiadas eucariotos (do grego eu=verdadeiro, karion=núcleo, âmago) e aquelas que não possuem núcleo são denominadas de procariotos (do grego pro=anterior).

A maioria dos procariotos vivem como organismos unicelulares, apesar de algumas espécies se agruparem em cachos, cadeias ou outras formas de organização estrutural multicelular.

Muitos organismos unicelulares são também eucariotos; portanto o fato de um organismo ser procarioto não quer dizer que este seja necessariamente unicelular, ou seja, uma característica não tem relação com outra.

Possessão de núcleo significa possuir também uma variedade de outras organelas e, doravante, serão vistas as principais organelas encontradas em células eucarióticas.

O núcleo

O núcleo é normalmente a organela mais proeminente da célula eucariótica. Está incluso em duas membranas concêntricas que formam o envelope nuclear e contêm moléculas de DNA- polímeros extremamente longos que codificam a especialização genética do organismo.

O núcleo é uma organela bem evidente na célula e é facilmente observado, mesmo em microscopia óptica.

Os mitocôndrios

Os mitocôndrios estão presentes, basicamente, em todas as células eucariotas. Possui seu próprio DNA e se reproduz por divisão simples em duas de modo independente do DNA nuclear.

Os mitocôndrios derivam a energia da oxidação de moléculas presentes nos alimentos como os açúcares, para produzir o combustível químico básico dos seres vivos: o ATP (adenosina trifosfato),uma molécula responsável pelo fornecimento de energia aos processos celulares. Como o mitocôndrio consome oxigênio e libera dióxido de carbono durante sua atividade, o processo por inteiro é denominado respiração celular devido à sua similaridade com a respiração.

O cloroplasto

Encontrados apenas em células de plantas e algas, mas não em animais ou fungos, os cloroplastos são grandes organelas verdes responsáveis pelo processo denominado fotossíntese, pelo qual a energia solar é transduzida em energia química. A coloração verde é devido a presença do pigmento clorofila.

As membranas internas criam compartimentos intracelulares com diferentes funções

Núcleos, mitocôndrias e cloroplastos não são as únicas organelas delimitadas por membranas no interior da célula eucariótica. O citoplasma contém também uma profusão de outras organelas, a maioiria delas delimitada por apenas uma membrana e que realiza distintas funções. A maioria delas está envolvida com a necessidade celular de importar material bruto e exportar substâncias manufaturadas e resíduos. Algumas destas organelas são enormes em células especializadas, como aquelas que secretam proteínas; outras são numerosas em células especializadas na digestão de corpos estranhos e assim por diante.

As principais organelas desta categoria são: retículo endoplasmático (rugoso e liso), Complexo ou Aparelho de Golgi, lisossomos, peroxissomos, entre outros.

O citosol é um gel aquoso concentrado formado por moléculas grandes e pequenas

Denominamos citoplasma de uma célula como a porção interna envolvida pela membrana plasmática consistindo de organelas e do gel aquoso circundante. Já citosol corresponde unicamente ao gel aquoso concentrado e é formado por moléculas grandes e pequenas de diversas naturezas. Na maioria das células eucarióticas, citosol é de longe o maior compartimento, e na bactéria ele é o único compartimento intracelular. Ele contém uma gama de grandes e pequenas moléculas tão comprimidas que se comporta mais como um gel aquoso do que como um líquido em solução.

O citoesqueleto

O citoesqueleto é uma das principais estruturas da célula. O citoesqueleto só está presente nas células eucariotas. Nestas células, ele é o responsável pela variedade de formas e da execução de movimentos coordenados e direcionados. O citoequeleto, também, permite o tráfego intracelular de organelas, vesículas e fatores.

Contrariamente ao esqueleto ósseo dos vertebrados, o citoesqueleto é uma estrutura altamente dinâmica que se reorganiza continuamente sempre que a célula altera a sua forma, se divide ou responde ao ambiente.

O citoesqueleto está envolvido em inúmeras funções celulares, tais como: contração muscular, transporte intracelular de vesículas, fatores e organelas, e segregação dos cromossomos nos eventos de mitose.

Inúmeras doenças implicam em alterações do citoesqueleto, entre elas temos a Síndrome de Duchenne e o câncer na sua fase metastática.

Há três filamentos principais compondo o citoesqueleto: os filamentos intermediários, os filamentos de actina e os microtúbulos.

As células variam enormemente em aparência e função

Células variam tanto na forma quanto na função. Normalmente a morfologia celular está diretamente relacionada com a função que desempenha. Por exemplo, uma célula nervosa típica do cérebro é enormemente estendida: ela envia para o exterior seus sinais elétricos por meio de uma protrusão que é 10.000 vezes mais longa do que espessa, dividindo em centenas de ramos nos seu extremo. Outro exemplo é do paramécio, que tem a forma de um submarino e é coberto por dezenas de milhares de cílios-extensões semelhantes a pêlos cuja pulsação impulsiona a célula para a frente num movimento de rotação, à medida que se desloca.

As células também são extremamente diversas nas suas necessidades químicas e atividades. Algumas requerem oxigênio para viver, enquanto que para outras oxigênio é um veneno mortal.

Todas as células vivas possuem uma química básica semelhante

As células podem diferenciar tanto no que se refere à sua morfologia, quanto à função que desempenha.

No entanto, os processos moleculares que acontecem numa célula são basicamente os mesmos para todos os tipos celulares. Por exemplo, a replicação de DNA numa bactéria ocorre de forma similar à replicação de DNA de uma célula de mamífero.

Este aspécto possibilitou o avanço científico mundial porque a maioria dos modelos experimentais é constituída por seres mais primitivos que o ser humano: C. elegans (nematóideo), Drosófila melanogaster (inseto), S. cereviseae (levedura) e os mecanismos moleculares que ocorrem nesses seres pode ser comparado analogamente aos processos que ocorrem numa célula humana, com a vantagem de serem mais fáceis de serem estudados do que céluas humanas.

A evolução celular

Nota de Evolução- Começaremos a explicar a evolução das células definindo o significado evolução.

Evolução, ao contrário do que a maioria das pessoas aprendem, é um processo que implica apenas num evento de mudança.

Aprendemos erroneamente a associar a palavra evolução com mudança no sentido de melhoramento.

Evolução é sinônimo de mudança, independente desta mudança resultar numa coisa boa ou numa coisa ruim.

Um espécime pode evoluir através de uma mutação e ser extinto devido a esta mudança, simultaneamente que um espécime pode evoluir adquirindo uma mutação que lhe confira um melhor aproveitamento do seu meio externo, diferenciando-o de seus ancenstrais e deste modo, originando uma espécie nova e sendo selecionado pelo meio ambiente de modo mais favorável que sua espécie ancestral.

Vamos definir aqui também outro erro bastante comum em evolução: quando vamos nos referir a uma espécie aparentemente mais simples, por exemplo uma bactéria, nós dizemos que este ser é um ser mais plesiomórfico (e não primitivo); e para um ser mais diferenciado, como a espécie humana, como um ser mais apomórfico (e não mais evoluído).

Todas as células atuais aparentemente evoluíram do mesmo ancestral

Uma célula se reproduz pela duplicação do seu DNA, em seguida dividindo-se em duas e passando uma cópia das instruções genéticas codificadas no DNA para cada uma das células-filhas. Esta é a razão dos filhos nem sempre se parecerem exatamente com os pais. Mutações, isto é alterações no DNA, poderão resultar em um descendente que mudou para pior, no sentido de que é menos capaz de sobreviver e se reproduzir; para melhor no que estará melhor capacitado para sobreviver e se reproduzir ou o meio-termo (neutro), sendo diferente, mas igualmente viável. A luta pela sobrevivência elimina o primeiro, favorece o segundo e tolera o teceiro. Qualquer descendente que sobreviva à próxima geração herdará as instruções alteradas. Em adição, as cartas genéticas poderão ser embaralhadas e distribuídas na reprodução sexual, em que duas células da mesma espécie se fusionam, embaralharam o seu DNA e permitem que as instruções genéticas sejam compartilhadas em uma nova combinação na próxima geração.

Tais princípios simples de alteração e seleção que se aplicam repetidamente sobre milhões de gerações celulares são a base da evolução, processo pelo qual os seres vivos foram gradualmente sendo modificados e adaptados ao seu meio ambiente de formas cada vez mais sofisticadas. A evolução oferece uma surpreendente, porém instigante, explicação do porquê das células atuais serem tão similares em seus fundamentos: todas herdaram suas instruções genéticas do mesmo ancestral comum. Estima-se que tal célula ancestral existiu entre 2.5 e 3.8 bilhões de anos atrás e é de se supor que contivesse um protótipo da maquinaria vital existente na Terra hoje. Pelas mutações, seus descendentes foram gradualmente divergindo e preenchendo todos os nichos terrestres com formas de vida, explorando o potencial de tal maquinaria numa variedade imensurável de caminhos.

As bactérias são as células menores e mais simples

Entre as células atuais, as bactérias possuem as estruturas mais simples e se constituem em formas de vida que se desenvolvem com o mínimo essencial.

Quanto à sua morfologia, elas podem ser de três tipos principais:

a)esféricas (streptococcus)

b)em forma de bastonetes (salmonela)

c)espirais (treponema)



As bactérias, semelhantemente às células vegetais, possui uma parede celular rígida, que confere proteção mecânica e permite que esta célula se transforme em esporos, quando as condições ambientais não são favoráveis (situações de stress: falta de água, frio, falta de nutrientes, etc).

Em forma e estrutura, as bactérias parecem simples e limitadas, porém em termos químicos elas são os seres mais diversos e inventivos que existem na natureza. Elas são encontradas de modo cosmopolita, ou seja, em todos os habitats terrestres. As últimas pesquisas revelaram que existem bactérias vivendo literalmente nas nuvens, ou seja, através de coletas de gotículas que constituíam nuvens, biólogos encontraram diversos tipo de bactérias.

Existem também bactérias que vivem em ambientes aparentemente inóspitos, como na boca de vulcões, em temperaturas que ultrapassam 100 graus Celsus.

O mistério do surgimento do mitocôndrio


O mitocôndrio é uma organela de importância fundamental para a Evolução. Existem várias teorias a respeito do surgimento desta organela e a teoria atual mais aceita é de que o mitocôndrio teria sido um tipo celular semelhante a uma bactéria que invadiu uma célula ancestral e acabou se estabelecendo neste outro organismo, fazendo parte deste.

A maior evidência para tal fato seria a de que o mitocôndrio possui o seu próprio material genético responsável pela multiplicação dos mitocôndrios. A divisão de mitocôndrios ocorre de forma independe do núcleo.

No entanto, as proteínas constituintes de um mitocôndrio não provêem exclusivamente do DNA mitocondrial. O núcleo da célula é responsável pela expressão de algumas proteínas mitocondriais.
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Editado por: Vandick, estudante de biologia, Universidade Vale Do Acaraú e professor do ensino médio na área de biologia