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Evolução


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 Multicelularidade Evolução biológica


Unicelularidade e Multicelularidade

F ungos

P

A nimais


Unicelularidade e Multicelularidade Procariontes e eucariontes

C茅lula procari贸tica


Unicelularidade e Multicelularidade Procariontes e eucariontes

C茅lula eucari贸tica


Unicelularidade e Multicelularidade Procariontes e eucariontes Características Tamanho

Célula procariótica

Célula eucariótica

Possui 5 µm de diâmetro médio.

Com 40 µm de diâmetro médio.

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.

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

As células vegetais possuem cloroplastos.

Parede celular

Fotossíntese


Unicelularidade e Multicelularidade As 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.


Unicelularidade e Multicelularidade Os primeiros seres vivos seriam semelhantes aos actuais seres procariontes.

Bact茅rias filamentosas fossilizadas com 3500 M.a.

Estromat贸litos.


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 Multicelularidade Evolução biológica


Dos procariontes aos eucariontes


Unicelularidade e Multicelularidade Dos procariontes aos eucariontes

Origem dos 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 Multicelularidade Origem dos eucariontes ► Hipótese autogénica A 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. 


Unicelularidade e Multicelularidade Origem dos eucariontes 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, formandose uma célula eucariótica.


Unicelularidade e Multicelularidade Fundamentos do modelo endossimbiótico ▸ mitocôndrias e cloroplastos assemelham-se a bactérias na forma, tamanho e estrutura; ▸ estes organelos produzem as suas próprias membranas internas; ►dividem-se independentemente da célula, por bipartição semelhante às bactérias. ►contêm o seu próprio material genético, DNA em moléculas circulares não associadas a histonas; ▸ os seus ribossomas são mais parecidos com os das células procarióticas; ▸ actualmente, continuam a encontrar-se associações simbióticas entre bactérias e eucariontes. ►síntese proteica das mitocôndrias e cloroplastos é inibida por substâncias inibidoras de procariontes (estreptomicina e cloranfenicol) mas não por inibidores de eucariontes (cicloheximida); ►aminoácido iniciador da cadeia polipeptídica de uma mitocôndria ou cloroplasto é a formil-metionina, como nas bactérias, e não a metionina, como nos eucariontes;


Unicelularidade e Multicelularidade Origem dos eucariontes 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)


Unicelularidade e Multicelularidade Origem dos eucariontes


Unicelularidade e Multicelularidade  

Hipótese Autogénica

Hipótese Endossimbiótica

Origem da membrana nuclear e dos organelos membranares

Invaginações da membrana plasmática

Invaginações da membrana plasmática

Origem de mitocôndrias

Origem de cloroplastos

Porções de material genético que abandonaram o núcleo

Simbiose com procarionte heterotrófico aeróbio 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 Ă  multicelularidade


Unicelularidade e Multicelularidade 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.


Unicelularidade e Multicelularidade

Acetabulåria – alga unicelular.


Unicelularidade e Multicelularidade

Gonium – colónia sem especialização.


Unicelularidade e Multicelularidade

Pandorina – colónia sem especialização.


Unicelularidade e Multicelularidade

Eudorina – colónia sem especialização.


Unicelularidade e Multicelularidade

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.


Unicelularidade e Multicelularidade 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.


Unicelularidade e Multicelularidade Unicelulares  

Competição  

 

Colónias (com nenhuma ou pouca diferenciação celular)  

 

Diferenciação celular  

 

Multicelulares


Unicelularidade e Multicelularidade 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.


unicelularidade e multicelularidade