unicelularidade e multicelularidade

Evolução

Uni

celu

lari

dade

e

Mul

tice

lula

rida

de

Como é que a Ciência e a Sociedade têm interpretado a grande diversidade de seres vivos?

Como terão surgido os seres eucariontes?

A multicelularidade apresenta vantagens relativamente à unicelularidade?

Que teorias foram sendo apresentadas para explicar a biodiversidade?

Como variou a biodiversidade ao longo do tempo?

Unicelularidade e MulticelularidadeEvolução biológica

Unicelularidade e Multicelularidade

ungosF nimaisP A

Unicelularidade e MulticelularidadeProcariontes e eucariontes

Célula procariótica


Célula eucariótica


CaracterísticasCaracterísticas Célula procarióticaCélula procariótica Célula eucarióticaCélula eucariótica

Tamanho Possui 5 µm de diâmetro médio. Com 40 µm de diâmetro médio.

Parede celular Parede celular rígida. Parede celular rígida presente em plantas e fungos.

Material genético

Sem invólucro. O material genético está no citoplasma, constituindo o nucleóide. O DNA é uma simples molécula circular em regra não associada a proteínas.

O material genético está encerrado no núcleo, que contém um ou mais nucléolos. As moléculas de DNA estão associadas a proteínas, constituindo os cromossomas.

Organelos

Não possuem organelos membranares como mitocôndrias. Apresentam ribossomas de dimensões inferiores aos das células eucarióticas.

Possuem muitos organelos membranares, como mitocôndrias, retículo endoplasmático e complexo de Golgi.

FotossínteseSem cloroplastos. A fotossíntese tem lugar em alguns casos em lamelas fotossintéticas.

As células vegetais possuem cloroplastos.

Unicelularidade e MulticelularidadeAs moléculas orgânicas, ao interagirem entre si,

terão originado sistemas com elevados níveis de organização – protobiontes (agregados moleculares incapazes de se reproduzirem de forma regular)

Protobiontes, criados em laboratório.

• Protobiontes • agregados moleculares incapazes de se reproduzirem de forma regular.

• capazes de manter um certo equilíbrio do seu meio interno.

• capazes de reagir a certos estímulos do meio.

O aumento gradual da complexidade dos protobiontes terá levado ao aparecimentos dos primeiros seres vivos.

Protobiontes, criados em laboratório.


Bactérias filamentosas fossilizadas com 3500 M.a.

Estromatólitos.

Os primeiros seres vivos seriam semelhantes aos actuais seres procariontes.

Unicelularidade e Multicelularidade Os seres procariontes habitaram ambientes aquáticos e foram-se

diversificando, sobretudo no metabolismo. Alguns, desenvolveram um novo processo a fotossíntese – conduziu à

libertação do oxigénio. Há cerca de 2700 M.a., o oxigénio começou a acumular-se na

atmosfera. O surgimento do oxigénio na atmosfera teve um impacto brutal na vida

dos únicos habitantes da Terra, os procariontes. O oxigénio é muito reactivo, estabelecendo ligações com moléculas

destruindo-as ou modificando-as drasticamente. Muitos grupos de procariontes foram extintos, por

envenenamento pelo oxigénio. Alguns conseguiram sobreviver em ambientes que permaneciam

anaeróbios.

Unicelularidade e Multicelularidade Entre os sobreviventes, contam-se os

indivíduos que desenvolveram a capacidade de resistirem ao oxigénio.

Entre eles houve um grupo, que à semelhança das actuais mitocôndrias, era capaz de aproveitar este gás para oxidar os compostos orgânicos, obtendo assim uma grande quantidade de energia.

Apesar destas capacidades, fotossíntese e respiração, a simplicidade dos organismos procariontes limitava os processos.

Alguns evoluíram e aumentaram a sua complexidade, tendo provavelmente dado origem aos eucariontes.

Unicelularidade e MulticelularidadeEvolução biológica

Dos procariontes

aos eucariontes

Unicelularidade e MulticelularidadeOrigem dos eucariontesDos procariontes aos eucariontes

A vida terá evoluído a partir de organismos simples, os procariontes, dos quais terão surgido os eucariontes.As hipóteses autogénica e endossimbiótica apresentam mecanismos explicativos desta evolução.

► Hipótese autogénica

A célula procariótica terá sofrido sucessivas invaginações da membrana plasmática com posterior especialização.

► Hipótese endossimbiótica

A célula eucariótica terá surgido de uma associação simbiótica entre células procarióticas.

Unicelularidade e MulticelularidadeOrigem dos eucariontes

► Hipótese autogénicaA célula procariótica terá sofrido sucessivas invaginações da membrana plasmática desenvolvendo sistemas endomembranares com posterior especialização (núcleo, retículo endoplasmático, mitocôndrias, cloroplastos.

► Factores que apoiam esta hipótese

As membranas intracelulares das células eucarióticas mantêm a mesma assimetria que existe na membrana citoplasmática – a face voltada para o interior dos compartimentos intracelulares é semelhante à face externa da membrana citoplasmática e a face voltada para o citoplasma é semelhante à face interna da membrana citoplasmática.

Porque se designa teoria endossimbiótica?

“Endo” significa interno e “simbiótico” refere-se a uma relação benéfica para ambos os intervenientes, então, designa-se assim porque algumas células passaram a viver no interior de outras, estabelecendo uma relação de simbiose.


Princípios do modelo endossimbiótico

▸ Uma célula procariótica capturava outras que sobreviviam no seu interior estabelecendo relações simbióticas com ela;

▸ As relações tornaram-se permanentes com interdependência estável entre células;

▸ As células-hóspedes constituíram-se como organelos da célula-hospedeira, formando-se uma célula eucariótica.

Unicelularidade e MulticelularidadeFundamentos do modelo endossimbiótico▸ mitocôndrias e cloroplastos assemelham-se a bactérias na forma, tamanho e estrutura;▸ estes organelos produzem as suas próprias membranas internas;

▸ os seus ribossomas são mais parecidos com os das células procarióticas;

▸ actualmente, continuam a encontrar-se associações simbióticas entre bactérias e eucariontes.

►dividem-se independentemente da célula, por bipartição semelhante às bactérias.►contêm o seu próprio material genético, DNA em moléculas circulares não associadas a histonas;

►aminoácido iniciador da cadeia polipeptídica de uma mitocôndria ou cloroplasto é a formil-metionina, como nas bactérias, e não a metionina, como nos eucariontes;

►síntese proteica das mitocôndrias e cloroplastos é inibida por substâncias inibidoras de procariontes (estreptomicina e cloranfenicol) mas não por inibidores de eucariontes (cicloheximida);

http://curlygirl.naturlink.pt/celula.htm#mitocondria

http://curlygirl.naturlink.pt/celula.htm#cloroplasto

http://curlygirl.naturlink.pt/celula.htm#mitocondria

http://curlygirl.naturlink.pt/celula.htm#cloroplasto


Pontos fracos do modelo endossimbiótico

▸ não explica de forma clara a origem do núcleo da célula eucariótica.;

▸ não esclarece como é que o DNA nuclear comanda o funcionamento, quer do cloroplasto, quer da mitocôndria;

► apesar de terem genoma próprio, os cloroplastos e as mitocôndrias não são geneticamente auto-suficientes, porque alguns dos genes que são necessários para o funcionamento das mitocôndrias e dos cloroplastos estão presentes no núcleo das células eucarióticas.(provavelmente no decurso da evolução, terá ocorrido a transferência do DNA dos endossimbiontes para o genoma da célula hospedeira)


Hipótese Autogénica Hipótese Endossimbiótica

Origem da membrana nuclear e dos organelos membranares

Invaginações da membrana plasmática

Invaginações da membrana plasmática

Origem de mitocôndrias Porções de material genético que

abandonaram o núcleo

Simbiose com procarionte heterotrófico aeróbio

Origem de cloroplastos Simbiose com procarionte autotrófico


Vantagens da associação da célula hospedeira, anaeróbia e heterotrófica, com os ancestrais das mitocôndrias e dos cloroplastos foram, respectivamente:

• maior capacidade de metabolismo aeróbio, num meio ambiente com a concentração de oxigénio livre a aumentar;• maior facilidade em obter nutrientes, produzidos pelo endossimbionte autotrófico.

Da unicelularidade

à multicelularidad

e


O aumento do tamanho da célula leva à diminuição da razão entre a área e o volume, ou seja, a sua superfície não aumenta á mesma taxa que o volume.

O aumento do número de células num mesmo volume, leva ao aumento da razão entre a área e o volume.


Acetabulária – alga unicelular.


Gonium – colónia sem especialização.


Pandorina – colónia sem especialização.


Eudorina – colónia sem especialização.


Volvox – colónia com especialização (existem células somáticas e reprodutoras).

Unicelularidade e Multicelularidade Poderá considerar-se Volvox um organismo

multicelular?

Apesar de ser constituída por várias células e de apresentar já uma certa interdependência estrutural entre essas células, não existe, uma diferenciação celular, excepto para as células reprodutoras.

O grau de especialização funcional é, portanto, muito baixo, e por isso Volvox é considerada uma colónia e não um ser multicelular.


Origem da multicelularidade

▸ os ancestrais dos organismos multicelulares seriam simples agregados de seres unicelulares que formavam estruturas designadas colónias ou agregados coloniais;

▸ inicialmente todas as células da colónia desempenhavam a mesma função. Ao longo do tempo algumas células ter-se-ão especializado em determinadas funções;

▸ a diferenciação celular e consequente especialização, em que se verifica a interdependência estrutural e funcional das células, ter-se-á acentuado no curso da evolução, originando seres multicelulares.

Multicelulares

Diferenciação celular

Colónias (com nenhuma ou pouca diferenciação celular)

Competição

Unicelulares



Vantagens da multicelularidade

▸ grande diversidade de formas com adaptações a diferentes ambiente;

▸ aumento do tamanho sem comprometer a eficácia das trocas com o meio externo;

▸ maior especialização com proporcional eficácia na utilização da energia;

▸ maior independência em relação ao meio ambiente com manutenção das condições do meio interno.

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