Evolução celular: teorias sobre a origem das células - Ciência - 2023

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o evolução celular representa todas as mudanças físicas e químicas que deram origem às estruturas altamente organizadas e complexas que conhecemos como "células". No entanto, embora muitas conjecturas tenham sido feitas sobre isso, ainda não se sabe exatamente como eles foram formados.

As células são as unidades básicas fundamentais de todas as coisas vivas na Terra. Existem dois tipos de células marcadamente diferentes na natureza: células procarióticas e células eucarióticas.

As células procarióticas não possuem sistemas de membrana interna e sempre formam organismos unicelulares, enquanto as células eucarióticas são mais complexas, pois possuem compartimentos membranosos internos e podem formar seres vivos unicelulares e multicelulares.

Embora possam ser muito diferentes, todas as células se caracterizam por estarem envolvidas por uma membrana, por conterem em seu interior moléculas de material genético que fornecem as informações necessárias para produzir todos os componentes celulares e se multiplicar para dar origem a outra célula.

A principal tarefa importante para os biólogos evolucionistas é a demonstração da evolução de dois aspectos fundamentais para a vida celular:

Como foi formado o mecanismo de autorreplicação de moléculas como o ácido desoxirribonucléico (DNA, material genético)?
Como as membranas celulares surgiram para separar o metabolismo na formação das primeiras células do ambiente?

Ambas as questões permanecem abertas hoje, já que os biólogos evolucionistas fizeram apenas algumas inferências a esse respeito, sem qualquer sucesso do ponto de vista da demonstração experimental.

Como as células se originaram?

As teorias mais aceitas propõem que o início da evolução celular ocorreu com a origem de moléculas do tipo ácido nucléico capazes de se replicar (DNA e RNA).

Essas hipóteses, conhecidas coletivamente como “mundo do RNA”, “caldo primitivo” ou “caldo primitivo”, baseiam-se no fato de que foram observados polímeros de ácido ribonucléico (RNA) com capacidade autocatalítica de produzir novos fragmentos curtos de RNA.

Segundo essas teorias, é provável que muitas vezes na Terra, ao longo de sua história, tenham se formado ácidos ribonucléicos, nucleotídeos, aminoácidos, açúcares simples e alguns compostos de fosfato.

Embora certamente muitos desses compostos tenham sido degradados sem transcender muito mais, atualmente pensa-se que poderia ter sido o caso de moléculas com a capacidade de se replicar terem entrado em "bolhas" de lipídios e poderiam continuar com sua atividade autocatalítica a partir do " alimento ”obtido de outras moléculas que também estavam contidas nessas bolhas.

Sugere-se que, posteriormente, essas bolhas pudessem ser divididas em duas devido às forças de tensão superficial, cada “filha” mantendo sua atividade autocatalítica interna. A complexidade dessas bolhas pode ter implicado na capacidade de se alimentar da luz do sol e de alguns compostos de carbono.

Esses processos "pré-celulares" devem ter ocorrido na Terra ao longo de centenas de milhões de anos, durante os quais diferentes "protocélulas" provavelmente se originaram e se extinguiram, selecionando positivamente aquelas capazes de se reproduzir e se alimentar com eficiência.

Assim, as protocélulas resultantes da seleção natural atuando por centenas de milhões de anos seriam os ancestrais ou as formas mais primitivas das células ultra complexas e organizadas que conhecemos hoje, que formam todos os seres vivos.

Evolução da célula procariótica

Provavelmente os primeiros produtos de origem celular foram células procarióticas, procariotas ou bactérias, como são comumente conhecidas; porque se acredita que eles habitaram a Terra cerca de dois bilhões de anos antes de todos os organismos eucarióticos.

Durante esses dois bilhões de anos, os primeiros organismos procarióticos transformaram continuamente a superfície e a atmosfera da Terra. Esses microrganismos especializaram seu metabolismo para obter energia dos compostos que existiam em abundância no planeta naquela época.

Essa "especialização" foi possível graças à evolução de processos metabólicos como a fermentação, a fotossíntese, a fixação de nitrogênio atmosférico e o uso de oxigênio na respiração, etc. Essas habilidades desenvolvidas por bactérias só foram possíveis graças a três processos principais:

A transferência de informações de um organismo para outro por meio da herança de moléculas de informação genética: ácido desoxirribonucléico (DNA) e ácido ribonucléico (RNA); o que lhes permitiu desenvolver cópias de si mesmos ao longo do tempo.
Transferência horizontal de material genético por meio de pequenas moléculas de DNA conhecidas como plasmídeos, que permitem que as bactérias se adaptem às condições ambientais adversas em curtos períodos de tempo.
A estreita cooperação ou simbiose que poderia ter ocorrido entre bactérias com características diferentes, o que possivelmente lhes permitiu enfrentar os desafios ambientais do meio ambiente, que de forma independente é altamente provável que não teriam sido capazes de enfrentar.

Todas essas características, juntamente com a estreita cooperação entre as bactérias, foi o que provavelmente deu origem às células eucarióticas.

Evolução da célula eucariótica

No momento, ainda existem dúvidas sobre a origem das células eucarióticas. No entanto, a hipótese mais aceita pelos pesquisadores é a da "endossimbiose", que surgiu a partir da descoberta de moléculas de ácido desoxirribonucléico (DNA) na mitocôndria de células eucarióticas.

A partir dessas informações, os biólogos evolucionistas inferiram que os descendentes de bactérias que viveram há cerca de três bilhões de anos nos primeiros oceanos de alguma forma fundiram ou engolfaram outros microorganismos.

Isso parece ser "suportado" pelas características de divisão das mitocôndrias, que se reproduzem diretamente por fissão binária e em momentos diferentes da divisão celular em células eucarióticas.

Acredita-se que o organismo engolfado foi a primeira "protomiotocôndria" de eucariotos, e que forneceu ao organismo envolvente um sistema de eliminação de resíduos e uma fonte de energia de oxigênio, enquanto a "protomiotocôndria" ganhava alimento e abrigo. .

Este mecanismo de “endossimbiose” é descrito como um mecanismo evolutivo abrupto, que em poucos casos foi capaz de ocorrer com sucesso e permanentemente.

A simbiose entre microrganismos para formar novos organismos juntos é, talvez, a força de mudança mais importante na terra e, ocorrendo por milhões de anos consecutivos, poderia ter criado a grande diversidade de formas que observamos em todos os células eucarióticas.

A evolução celular vem acontecendo há muito tempo; Em contraste, os cientistas têm apenas algumas décadas se concentrado em responder às questões relacionadas a este processo e muitos são da opinião que é provável que antes do final do século 21 a demonstração experimental da evolução celular possa ser alcançada.

Referências

Gould, S. J. (1994). A evolução da vida na terra. Scientific American, 271 (4), 84-91.
Gould, S. J. (1995). “O que é a vida?” Como um problema na história.
Gray, M. W. (2017). Lynn Margulis e a hipótese do endossimbionte: 50 anos depois. Molecular biology of the cell, 28 (10), 1285-1287.
Margulis, L., & Chapman, M. J. (1998). Endossimbioses: cíclica e permanente em evolução. Trends in microbiology, 6 (9), 342-345.
Martin, W. F., Garg, S., & Zimorski, V. (2015). Teorias endossimbióticas para origem de eucariotos. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 370 (1678), 20140330.