5.7: Evolução dos eucariotas
Evolução dos eucariotas
As nossas próprias células eucarióticas protegem o ADN nos cromossomas com uma membrana nuclear, fazem ATP com mitocôndrias, movem-se com flagelos (no caso dos espermatozóides), e alimentam-se de células que fazem o nosso alimento com cloroplastos. Todos os organismos multicelulares e os Protistas unicelulares compartilham esta intricidade celular. As células bacterianas (procarióticas) são ordens de magnitude menor e não têm nenhuma desta complexidade. Que salto quântico na evolução criou este vasto abismo de diferença?
As primeiras células eucarióticas – células com núcleo e membrana interna ligada a organelas – provavelmente evoluíram há cerca de 2 bilhões de anos. Isto é explicado pela teoria endosymbiotica. Como mostrado na Figura abaixo, a endosimbiose surgiu quando células grandes engoliram células pequenas. As células pequenas não foram digeridas pelas células grandes. Ao invés disso, elas viviam dentro das células grandes e evoluíram para organelas.
From Independent Cell to Organelle. A teoria endosibiótica explica como as células eucarióticas evoluíram.
As células grandes e pequenas formaram uma relação simbiótica na qual ambas as células se beneficiaram. Algumas das células pequenas foram capazes de quebrar os resíduos das células grandes por energia. Elas forneciam energia não só para si mesmas, mas também para a célula grande. Elas tornaram-se as mitocôndrias das células eucarióticas. Outras células pequenas foram capazes de usar a luz solar para fazer comida. Partilharam a comida com a célula grande. Tornaram-se os cloroplastos das células eucarióticas.
Mitocôndrias e Cloroplastos
Qual é a evidência para este caminho evolutivo? A bioquímica e a microscopia eletrônica fornecem um suporte convincente. As mitocôndrias e cloroplastos dentro de nossas células eucarióticas compartilham as seguintes características com células procarióticas:
- O DNA de sua organela é curto e circular, e as seqüências de DNA não correspondem às seqüências de DNA encontradas no núcleo.
- Moléculas que compõem as membranas organelares assemelham-se às das membranas procarióticas – e diferem das membranas eucarióticas.
- Os ribossomas nestas organelas são semelhantes aos ribossomas bacterianos, e diferentes dos ribossomas eucarióticos.
- Reprodução é por fissão binária, não por mitose.
- Vias e estruturas bioquímicas mostram relações mais próximas com os procariotas.
- Duas ou mais membranas circundam estas organelas.
A membrana celular “hospedeira” e a bioquímica são mais parecidas com as de Archaebactérias, então os cientistas acreditam que os eucariotas descendem mais diretamente deste grupo principal (Figura abaixo). O momento deste dramático evento evolutivo (mais provavelmente uma série de eventos) não é claro. O fóssil mais antigo claramente relacionado aos eucariotas modernos é uma alga vermelha que remonta a 1,2 bilhões de anos atrás. No entanto, muitos cientistas colocam o aparecimento de células eucarióticas em cerca de 2 bilhões de anos. Algum tempo dentro do Proterozóico Eon, então, todos os três maiores grupos de vida – Bactérias, Archaea e eucariotas – tornaram-se bem estabelecidos.
O que tudo isso significa?
Células eucarióticas, tornadas possíveis pela endosimiosimose, eram poderosas e eficientes. Esse poder e eficiência deram-lhes o potencial para desenvolver novas características: multicelularidade, especialização celular e grande tamanho. Elas foram a chave para a espetacular diversidade de animais, plantas e fungos que povoam nosso mundo hoje. No entanto, ao encerrarmos a história do início da vida, refletimos mais uma vez sobre os padrões e processos notáveis, mas muitas vezes desconhecidos, da evolução precoce. Muitas vezes, como humanos, focalizamos nossa atenção em plantas e animais, e ignoramos as bactérias. Nossos sentidos humanos não podem perceber diretamente a inimaginável variedade de células únicas, a arquitetura das moléculas orgânicas, ou a complexidade das vias bioquímicas. Deixe o seu estudo da evolução inicial dar-lhe uma nova perspectiva – uma janela para a beleza e diversidade de mundos invisíveis, agora e ao longo da história da Terra. Além das mitocôndrias que chamam os seus 100 trilhões de células de lar, o seu corpo contém mais células bacterianas do que as células humanas. Você, mitocôndrias, e suas bactérias residentes compartilham ancestralidade comum – uma história contínua do dom da vida.
Os três principais domínios da vida tinham evoluído em 1,5 bilhões de anos atrás. Similaridades bioquímicas mostram que os eucariotas compartilham ancestrais comuns mais recentes com a Archaea, mas nossas organelas provavelmente descenderam de bactérias por endosimbiose.