Lição 91 e 92

A origem das células eucarióticas: modelos autossómico e endossimbiótico

Todos os seres vivos são constituídos por células, desde as pequenas bactérias ao maior organismo à superfície da Terra, a baleia-azul.

As células podem ser divididas em dois grandes grupos: as procarióticas, que não possuem núcleo indiferenciado nem organelos membranares, e as eucarióticas, que possuem estas estruturas.

Existem dois modelos explicativos para a origem das células eucarióticas, e ambos sugerem a ligação às células procarióticas, estruturalmente mais simples. O Modelo autogénico sugere que a compartimentação das estruturas celulares dos eucariontes surgiu a partir de invaginações da membrana plasmática numa célula eucarionte, e de especialização das estruturas formadas em funções específicas, sendo estas características depois passadas aos descendentes; o Modelo endossimbiótico defende que os organelos membranares têm a sua origem na endocitose de células procarióticas por outros procariontes de maiores dimensões. Em vez de ocorrer a digestão das células, criaram-se relações benéficas para ambas as células envolvidas. Assim, mantendo ambas as capacidades de manutenção e divisão independentes, foram acertando os tempos de reprodução, até chegar à situação de harmonia observada actualmente, em que a sintonia é de tal ordem que as mitocôndrias (que terão tido origem em procariontes capazes de produzir energia a partir do oxigénio e de uma fonte orgânica de carbono, ou seja, realizar respiração) e os cloroplastos (que terão tido origem em procariontes fotossintéticos) são hoje indispensáveis no funcionamento da célula que os alberga, e tendo estas duas estruturas perdido a sua capacidade de sobrevivência fora do ambiente celular em que se inserem.

O Modelo endossimbiótico é hoje o mais aceite, embora tenha sido ridicularizado quando foi apresentado, em 1920, tendo apenas sido aceite, a muito custo, em 1967 quando reapresentado por Lynn Margulis. Os argumentos que apoiam este modelo prendem-se com as semelhanças destes organelos com os seres procariontes, no tamanho, na estrutura, na presença no seu interior de porções circulares de DNA e os ribossomas aqui encontrados serem diferentes dos que se encontram no citoplasma de células eucarióticas, e muito semelhantes aos dos procariontes.

Esta passagem do procarionte para o eucarionte não foi ainda encontrada no registo fóssil; contudo, diversas observações do mundo vivo actual permitem observar diversos exemplos de simbiose entre seres vivos de grupos bastante diversos, como é o exemplo dos líquenes (algas ou cianobactérias + fungos) e do Rhizobium, que se aloja no interior das raízes das Leguminosas, por exemplo, e aproveita o alimento orgânico produzido pela planta, fornecendo-lhe em troca certos nutrientes, como o azoto.

Unicelularidade e Multicelularidade

Alguns organismos são unicelulares, outros juntam-se em colónias, mas mantêm a sua identidade como indivíduos de apenas uma célula, embora estas colónias possam já apresentar um certo nível de diferenciação celular, outros têm os seus organismos constituídos por uma multiplitude de células que trabalham em conjunto, tendo cada uma a sua função e não podendo sobreviver sem as outras células que constituem o mesmo individuo.
Nestes organismos complexos, as células que os constituem diferenciam-se e especializam-se (adoptando morfologias e fisiologias adequadas às funções desempenhadas no organismo).
A diversidade de formas vivas que actualmente povoa o planeta é apenas 99,9% de toda a Biodiversidade que já existiu na Terra; os grupos de seres vivos foram sofrendo processos de extinção mais ou menos acentuados, que foram contribuindo para a variação de habitantes do planeta, ao longo dos 4600 milhões de anos que o planeta tem de idade.
Dentro da diversidade biológica existente, o nível de complexidade organizacional dos seres vivos é também variável, mesmo até dentro de um mesmo grupo de seres vivos semelhantes. Desta diferença de complexidade é exemplo o diferente nível organizacional dos seres vivos que constituem o grupo das Algae. A complexidade é fruto de um caminho de crescimento e de desenvolvimento em que existe um nível mínimo de complexidade exigida para qualquer organismo ser considerado um ser vivo, mas não existe um nível máximo. Daí, embora segundo alguns autores até a biomassa seja superior no grupo dos seres mais simples, o falaciosamente observável é o crescimento da complexidade desde o surgimento das bactérias até ao aparecimento do ser humano.
A diferença entre organismos multicelulares e seres multicelulares coloniais prende-se com o nível de diferenciação. Certas algas possuem uma tal organização e complexidade estrutural que são já consideradas como organismos plenos, e não colónias de indivíduos.
A multicelularidade aparece apenas em seres eucariontes, surgindo apenas como máximo de complexidade estrutural nas bactérias a formação de colónias.
A multicelularidade apresenta diversas vantagens, das quais se destacam a capacidade de adaptação a diferentes ambientes permitida pela grande diversidade de formas; a possibilidade de constituir organismos de grandes dimensões sem comprometer as trocas com o meio externo; os organismos conseguiram aumentar a eficácia na utilização da energia; e foi possível atingir uma maior independência do meio externo, pois as condições favoráveis passaram a ser função dos órgãos especializados, libertando os organismos das variações do meio externo.

A formação de colónias, pelo seu aparente caminho em direcção à multicelularidade plena, indica que talvez o aparecimento de organismos multicelulares complexos tenha passado pelo estado colonial.

O estado colonial obriga a uma diminuição do tamanho das células constituintes da colónia; este facto permite a que o conjunto de células possa crescer até a um nível que não seria possível a uma célula isolada. Assim, a diminuição das dimensões acaba por ser vantajoso, pois permite ainda baixar as necessidades energéticas de cada célula e contribuir para o possível aumento sustentado do conjunto de células, que organizado e com uma complexidade aceitável, pode vir a formar um ser vivo multicelular.

Partir da unicelularidade para um organismo multicelular, passando pela colónia como passo intermédio pode ser um caminho evolutivo favorável à conquista do ambiente terrestre, em que o tamanho pode ser uma garantia de segurança, ou mais fácil acesso aos recursos num mundo vivo sempre competitivo.

Os modelos explicativos apresentados não são contudo universalmente aceites por todos os cientistas, tendo os modelos certas falhas na explicação de fenómenos e factos observados. O modelo endossimbiótico, por exemplo, teve numa primeira fase uma abordagem radical para a origem do núcleo; no entanto, os seus defensores actuais já admitem a origem autogénica desta estrutura particular.