Primeiros organismos multicelulares: origem, características

Os primeiros organismos multicelulares , de acordo com uma das hipóteses mais aceitas, começaram a ser agrupados em colônias ou relações simbióticas.Com o passar do tempo, as interações entre os membros da colônia começaram a ser cooperativas e benéficas para todos.

Gradualmente, cada célula passou por um processo de especialização para tarefas específicas, aumentando o grau de dependência com seus parceiros.Esse fenômeno foi crucial na evolução, permitindo a existência de seres complexos, aumentando seu tamanho e admitindo diferentes sistemas orgânicos.

Primeiros organismos multicelulares: origem, características 1

Organizações coloniais, como o Volvox, permitem fazer hipóteses sobre as características potenciais de organismos multicelulares ancestrais.Fonte: Frank Fox [CC BY-SA 3.0 de (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/de/deed.en)]

Organismos multicelulares são organismos compostos de várias células – como animais, plantas, alguns fungos, etc. Atualmente, existem várias teorias para explicar a origem de seres multicelulares baseados em formas de vida unicelulares que foram posteriormente agrupadas.

Por que existem organismos multicelulares?

A transição de organismos unicelulares para multicelulares é uma das questões mais emocionantes e discutidas entre os biólogos. No entanto, antes de discutir os possíveis cenários que deram origem à multicelularidade, devemos nos perguntar por que é necessário ou benéfico ser um organismo composto de muitas células.

Tamanho da célula e proporção do volume da superfície (S / V)

Uma célula média que faz parte do corpo de uma planta ou animal tem entre 10 e 30 micrômetros de diâmetro. Um organismo não pode aumentar de tamanho simplesmente estendendo o tamanho de uma única célula devido à limitação imposta pela relação entre a superfície e o volume.

Diferentes gases (como oxigênio e dióxido de carbono), íons e outras moléculas orgânicas devem entrar e sair da célula, atravessando a superfície delimitada por uma membrana plasmática.

A partir daí, ele deve se espalhar por todo o volume da célula. Assim, a relação entre a superfície e o volume é menor em células grandes, se a compararmos com o mesmo parâmetro em células maiores.

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Uma célula muito grande tem uma superfície de troca limitada

Seguindo esse raciocínio, podemos concluir que a superfície de troca diminui proporcionalmente ao aumento no tamanho da célula. Vamos usar um exemplo de um cubo de 4 cm, com um volume de 64 cm 3 e uma área de superfície de 96 cm 2 . A proporção será de 1,5 / 1.

Por outro lado, se pegarmos o mesmo cubo e o dividirmos em 8 cubos de dois centímetros, a proporção será de 3/1.

Portanto, se um organismo aumenta seu tamanho, o que é benéfico em vários aspectos, como na busca de comida, locomoção ou fuga para predadores, é preferível fazê-lo aumentando o número de células e, assim, mantendo uma superfície adequada para processos de troca

Vantagens de ser um organismo multicelular

As vantagens de ser um organismo multicelular vão além do mero aumento de tamanho. A multicelularidade permitiu o aumento da complexidade biológica e a formação de novas estruturas.

Esse fenômeno permitiu a evolução de caminhos de cooperação muito sofisticados e comportamentos complementares entre as entidades biológicas que compõem o sistema.

Desvantagens de ser um organismo multicelular

Apesar desses benefícios, encontramos exemplos – como em várias espécies de fungos – da perda de multicelularidade, retornando à condição ancestral dos seres de uma única célula.

Quando os sistemas de cooperação falham entre as células do corpo, podem ser geradas consequências negativas. O exemplo mais ilustrativo é o câncer. No entanto, existem várias maneiras que, na maioria dos casos, conseguem garantir a cooperação.

Quais foram os primeiros organismos multicelulares?

Os primórdios da multicelularidade foram atribuídos a um passado muito remoto, há mais de 1000 milhões de anos, segundo alguns autores (por exemplo, Selden & Nudds, 2012).

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Como as formas de transição foram pouco preservadas no registro fóssil, pouco se sabe sobre elas e a fisiologia, ecologia e evolução, dificultando o desenvolvimento de uma reconstrução da multicelularidade incipiente.

De fato, não se sabe se esses primeiros fósseis foram animais, plantas, fungos ou qualquer uma dessas linhagens. Os fósseis são caracterizados como organismos planos, com uma alta área / volume de superfície.

Evolução de organismos multicelulares

Como os organismos multicelulares são compostos de várias células, o primeiro passo na evolução evolutiva dessa condição deve ter sido o agrupamento de células. Isso pode acontecer de diferentes maneiras:

Hipótese colonial e simbiótica

Essas duas hipóteses propõem que o ancestral original dos seres multicelulares eram colônias ou seres unicelulares que estabeleceram relações simbióticas entre si.

Ainda não se sabe se o agregado foi formado a partir de células com identidade genética diferencial (como um biofilme ou biofilme ) ou de células-tronco e filhas – geneticamente iguais. Esta última opção é mais possível, pois nas células relacionadas são evitados conflitos genéticos de interesse.

A transição de seres compostos de uma única célula para organismos multicelulares envolve várias etapas. A primeira é a divisão do trabalho gradual nas células que estão trabalhando juntas. Alguns assumem funções somáticas, enquanto outros se tornam os elementos reprodutivos.

Assim, cada célula se torna mais dependente de seus vizinhos e ganha especialização em uma tarefa específica. A seleção favoreceu os organismos agrupados nessas colônias primitivas em detrimento daqueles que permaneceram solitários.

Hoje, os pesquisadores procuram as possíveis condições que levaram à formação desses grupos e as causas que poderiam levar a favorecê-los – diante das formas unicelulares. Organismos coloniais são usados ​​para lembrar as hipotéticas colônias ancestrais.

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Hipótese do sincício

Um sincício é uma célula que contém múltiplos núcleos. Esta hipótese sugere a formação de membranas internas dentro de um sincício ancestral, permitindo o desenvolvimento de múltiplos compartimentos dentro de uma única célula.

Origem dos organismos multicelulares

As evidências atuais sugerem que a condição multicelular apareceu independentemente em mais de 16 linhagens eucarióticas , incluindo animais, plantas e fungos.

A aplicação de novas tecnologias como a genômica e a compreensão das relações filogenéticas nos permitiu sugerir que a multicelularidade seguiu uma trajetória comum, começando pela cooptação de genes relacionados à adesão. A criação desses canais alcançou a comunicação entre as células.

Referências

  1. Brunet, T., & King, N. (2017). A origem da multicelularidade animal e diferenciação celular.Célula de desenvolvimento , 43 (2), 124-140.
  2. Curtis, H. & Schnek, A. (2008).Curtis Biologia . Pan-American Medical Ed.
  3. Knoll, AH (2011). As múltiplas origens da multicelularidade complexa.Revisão Anual da Terra e das Ciências Planetárias , 39 , 217-239.
  4. Michod, RE, Viossat, Y., Solari, CA, Hurand, M. e Nedelcu, AM (2006). Evolução da história de vida e a origem da multicelularidade.Revista de Biologia Teórica , 239 (2), 257-272.
  5. Ratcliff, WC, Denison, RF; Borrello, M.; & Travisano, M. (2012). Evolução experimental da multicelularidade.Anais da Academia Nacional de Ciências , 109 (5), 1595-1600.
  6. Roze, D. & Michod, RE (2001). Mutação, seleção multinível e evolução do tamanho do propágulo durante a origem da multicelularidade.The American Naturalist , 158 (6), 638-654.
  7. Selden, P. & Nudds, J. (2012).Evolução dos ecossistemas fósseis . Imprensa CRC

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