Os três domínios e a endossimbiose
Nas nascentes quentes das Furnas, em São Miguel, a água está muito quente e, mesmo assim, está cheia de vida microscópica. Que seres são estes? Serão bactérias «normais»? E de onde vieram as mitocôndrias que existem nas tuas células, se também há células sem elas? Neste apartado vais ver como se organiza a árvore da vida em três grandes grupos e como é que as células eucarióticas podem ter surgido.
Porquê três domínios?
O sistema de Whittaker modificado agrupa os seres vivos em cinco reinos. Mas, a partir dos anos 70, a comparação das sequências do ARN ribossómico (ARNr) mostrou algo inesperado: entre os seres procarióticos há dois grupos tão diferentes entre si como cada um deles é diferente dos eucariotas.
O ARNr serve de «relógio» evolutivo porque todos os seres vivos têm ribossomas e, por isso, ARNr. Quanto mais diferentes forem as sequências, mais afastados estão os seres na evolução.
Repara que as arqueias, apesar de serem procarióticas, estão mais próximas dos eucariotas do que das bactérias.
| Caraterística | Bacteria | Archaea | Eukarya |
|---|---|---|---|
| Organização celular | procariótica | procariótica | eucariótica |
| Núcleo individualizado | não | não | sim |
| Parede celular | com peptidoglicano | sem peptidoglicano | ausente nos animais; celulose (plantas), quitina (fungos) |
| Organelos membranares | não | não | sim |
| Ambientes típicos | muito variados | frequentemente extremos | variados |
As arqueias eram chamadas «arqueobactérias», mas esse nome induz em erro: não são um tipo de bactéria. Muitas vivem em ambientes extremos (águas muito quentes, muito salgadas ou muito ácidas), como acontece nas Furnas.
A figura representa, de forma simplificada, a árvore evolutiva dos três domínios dos seres vivos, estabelecida a partir da comparação de sequências de ARN ribossómico.…
A figura representa, de forma simplificada, a árvore evolutiva dos três domínios dos seres vivos, estabelecida a partir da comparação de sequências de ARN ribossómico. As letras A, B e C identificam os três domínios e as setas tracejadas assinalam dois acontecimentos que marcaram a história evolutiva de um deles.
- a) Identifica os domínios representados pelas letras A, B e C, sabendo que o domínio B reúne seres procarióticos cuja parede celular não contém peptidoglicano e que vivem frequentemente em ambientes extremos.
- b) Explica o que representam as setas tracejadas assinaladas com «?».
- c) Indica que organelos das células eucarióticas têm origem nos acontecimentos assinalados e que reinos do modelo de Whittaker integram, atualmente, o domínio C.
Nas Furnas, na ilha de São Miguel (Açores), existem nascentes de água quente onde vivem microrganismos adaptados a temperaturas muito elevadas. Muitos destes…
Nas Furnas, na ilha de São Miguel (Açores), existem nascentes de água quente onde vivem microrganismos adaptados a temperaturas muito elevadas. Muitos destes microrganismos são arqueias (domínio Archaea), seres outrora designados arqueobactérias.
- a) Indica duas caraterísticas que distinguem as arqueias das bactérias (domínio Bacteria).
- b) Completa, no teu caderno, a tabela seguinte, que compara os três domínios dos seres vivos.
| Caraterística | Bacteria | Archaea | Eukarya |
|---|---|---|---|
| Organização celular | ? | procariótica | eucariótica |
| Núcleo individualizado | não | ? | sim |
| Peptidoglicano na parede celular | sim | ? | não |
| Exemplo | Escherichia coli | arqueia metanogénica | ? |
- c) A comparação de sequências de ARN ribossómico mostrou que as arqueias estão mais aparentadas com os eucariontes do que com as bactérias. Explica de que modo esta descoberta conduziu ao modelo dos três domínios, em vez da simples divisão dos seres vivos em procariotas e eucariotas.
A origem das células eucarióticas
As células eucarióticas são muito mais complexas do que as procarióticas: têm núcleo e organelos membranares. Como surgiram? Há dois modelos.
Segundo este modelo, uma célula hospedeira anaeróbia incorporou uma bactéria aeróbia, que deu a mitocôndria. Mais tarde, algumas células incorporaram também uma cianobactéria fotossintética, que deu o cloroplasto.
Que observações apoiam o modelo endossimbiótico?
-
Mitocôndrias e cloroplastos têm ADN próprio, de forma circular, como as bactérias.
-
Têm ribossomas 70S, semelhantes aos das bactérias e diferentes dos ribossomas 80S do citoplasma eucariótico.
-
Dividem-se por um processo semelhante à fissão binária, independentemente da divisão da célula.
-
Têm dupla membrana: a interna seria a da bactéria e a externa a da vesícula de englobamento.
Segundo o modelo endossimbiótico, as mitocôndrias e os cloroplastos das células eucarióticas resultam de procariontes que passaram a viver no interior de outras células,…
Segundo o modelo endossimbiótico, as mitocôndrias e os cloroplastos das células eucarióticas resultam de procariontes que passaram a viver no interior de outras células, há cerca de 2 000 milhões de anos. A tabela reúne observações, feitas ao microscópio e em laboratório, sobre estes organelos.
| N.º | Observação |
|---|---|
| 1 | as mitocôndrias e os cloroplastos possuem ADN próprio, de forma circular |
| 2 | os ribossomas destes organelos (70S) são semelhantes aos das bactérias atuais |
| 3 | as mitocôndrias e os cloroplastos dividem-se por um processo semelhante à fissão binária |
| 4 | estes organelos estão rodeados por duas membranas |
- a) Explica como cada uma das quatro observações apoia o modelo endossimbiótico.
- b) A origem das mitocôndrias e a origem dos cloroplastos correspondem a dois acontecimentos endossimbióticos distintos. Indica que tipo de procariota deu origem a cada um destes organelos.
- c) Indica, justificando, em que reinos do modelo de Whittaker se encontram atualmente seres com cloroplastos.