A teoria endossimbiótica é uma teoria que propõe a origem das células eucarióticas a partir da simbiose entre células procarióticas. Essa teoria sugere que as mitocôndrias e cloroplastos presentes nas células eucarióticas são descendentes de bactérias que foram englobadas por células ancestrais.
A história da teoria endossimbiótica remonta ao trabalho pioneiro da bióloga Lynn Margulis na década de 1960, que propôs essa ideia revolucionária. De acordo com a teoria, as mitocôndrias teriam se originado a partir da simbiose de uma célula hospedeira com uma bactéria aeróbica, enquanto os cloroplastos teriam surgido a partir da simbiose de uma célula hospedeira com uma cianobactéria.
Alguns exemplos que apoiam a teoria endossimbiótica incluem a presença de DNA mitocondrial e cloroplastidial, a replicação independente dessas organelas e a semelhança entre suas estruturas e as bactérias. Essa teoria desempenha um papel fundamental na compreensão da evolução das células eucarióticas e na explicação da diversidade de formas de vida na Terra.
Os princípios da endossimbiose e suas contribuições para a evolução celular.
A teoria endossimbiótica é uma teoria que propõe a ideia de que as células eucarióticas evoluíram a partir da simbiose entre diferentes tipos de células procariontes. Essa teoria foi proposta por Lynn Margulis em 1967 e desde então tem sido amplamente aceita como uma explicação para a origem das células eucarióticas.
Os princípios da endossimbiose destacam a importância da cooperação entre diferentes organismos para a evolução celular. A teoria propõe que as mitocôndrias e os cloroplastos presentes nas células eucarióticas foram originalmente bactérias procariontes que foram englobadas por células maiores. Em vez de serem digeridas, essas bactérias estabeleceram uma relação simbiótica com as células hospedeiras, fornecendo a elas novas capacidades metabólicas.
Essa simbiose permitiu que as células eucarióticas se tornassem mais eficientes na produção de energia e na realização de processos metabólicos complexos. As mitocôndrias, por exemplo, são responsáveis pela produção de ATP através da respiração celular, enquanto os cloroplastos são responsáveis pela fotossíntese. Essas contribuições foram essenciais para a evolução das células eucarióticas, permitindo-lhes sobreviver em ambientes mais diversos e competitivos.
Alguns exemplos que sustentam a teoria endossimbiótica incluem a presença de DNA próprio nas mitocôndrias e cloroplastos, a semelhança entre essas organelas e bactérias procariontes em termos de estrutura e função, e a capacidade dessas organelas de se reproduzirem de forma independente dentro das células hospedeiras.
Essa teoria oferece uma explicação convincente para a origem das células eucarióticas e como elas adquiriram suas estruturas e funções complexas ao longo da evolução.
A explicação da teoria endossimbiótica e suas principais conclusões sobre a origem das células.
A teoria endossimbiótica é uma teoria que explica a origem das células eucarióticas, ou seja, células que possuem um núcleo definido e organelas membranosas, como mitocôndrias e cloroplastos. Proposta por Lynn Margulis na década de 1960, essa teoria sugere que as células eucarióticas se originaram a partir da relação simbiótica entre diferentes tipos de células procariontes.
De acordo com a teoria endossimbiótica, as mitocôndrias e os cloroplastos presentes nas células eucarióticas têm origem em bactérias aeróbicas e cianobactérias, respectivamente. Essas células procariontes teriam sido englobadas por células hospedeiras primitivas, estabelecendo uma relação simbiótica na qual as células menores realizavam funções específicas, como produção de energia (mitocôndrias) e fotossíntese (cloroplastos), em troca de proteção e nutrientes fornecidos pela célula hospedeira.
As principais conclusões da teoria endossimbiótica são que as mitocôndrias e os cloroplastos presentes nas células eucarióticas possuem material genético próprio, replicação independente e estrutura semelhante às células procariontes. Além disso, análises filogenéticas demonstram que essas organelas possuem genes semelhantes aos de bactérias, reforçando a ideia da origem endossimbiótica dessas estruturas.
Essa teoria revolucionou o entendimento da evolução celular e é amplamente aceita pela comunidade científica como uma explicação plausível para a origem das células eucarióticas.
Argumentos favoráveis à teoria endossimbiótica: uma análise dos pontos-chave.
A teoria endossimbiótica é uma das teorias mais aceitas sobre a origem das células eucarióticas. Ela propõe que as mitocôndrias e os cloroplastos presentes nas células eucarióticas são na verdade organismos procariontes que foram englobados por uma célula hospedeira. Essa teoria foi proposta por Lynn Margulis em 1967 e desde então tem sido amplamente estudada e apoiada pela comunidade científica.
Um dos principais argumentos favoráveis à teoria endossimbiótica é a presença de DNA próprio nas mitocôndrias e cloroplastos, além da presença de ribossomos e capacidade de se reproduzirem de forma independente dentro da célula hospedeira. Isso sugere que esses organelos possuíam uma origem distinta das demais estruturas celulares e reforça a ideia de que eles eram organismos independentes que foram incorporados por uma célula maior.
Outro ponto-chave que apoia a teoria endossimbiótica é a semelhança entre as mitocôndrias e os cloroplastos atuais com bactérias existentes. Por exemplo, as mitocôndrias possuem uma membrana dupla, assim como as bactérias, e os cloroplastos possuem pigmentos fotossintéticos semelhantes aos encontrados em cianobactérias. Essas semelhanças estruturais e funcionais reforçam a ideia de que essas organelos foram originalmente organismos independentes que foram incorporados por células eucarióticas.
Esses argumentos têm levado muitos cientistas a endossarem essa teoria como uma das mais prováveis sobre a evolução das células eucarióticas.
Evidências da teoria endossimbiótica: o que comprova essa importante hipótese científica.
A teoria endossimbiótica é uma das mais importantes hipóteses científicas sobre a origem das células eucarióticas. Proposta por Lynn Margulis na década de 1960, ela sugere que as células eucarióticas se originaram da simbiose entre diferentes tipos de células procariontes.
Existem várias evidências que apoiam essa teoria. Uma delas é a presença de organelas como as mitocôndrias e os cloroplastos nas células eucarióticas. Essas organelas possuem características semelhantes às células procariontes, como DNA circular e ribossomos próprios, o que sugere que elas eram organismos independentes antes de serem incorporadas por células maiores.
Além disso, estudos de sequenciamento genético mostraram que o DNA das mitocôndrias e dos cloroplastos é mais semelhante ao das bactérias do que ao das células hospedeiras. Isso sugere que essas organelas foram adquiridas por meio de processos de endocitose e adaptação, em vez de serem originadas a partir do próprio genoma das células eucarióticas.
Outra evidência importante é a capacidade das mitocôndrias e dos cloroplastos de se reproduzirem de forma independente dentro das células eucarióticas, por meio de um processo semelhante à divisão celular. Isso reforça a ideia de que essas organelas eram originalmente células separadas que foram incorporadas e se tornaram parte das células maiores ao longo do tempo.
Teoria endossimbiótica: história, o que propõe, exemplos
A teoria endossimbiótica da endossimbiose ( endo , dentro e simbiose , vivendo juntos) levanta a origem das diferentes organelas presentes nos eucariotos das relações simbióticas entre procariotas ancestrais.
Nesse relacionamento, um procariótico foi engolido por um maior. Eventualmente, o organismo menor não foi digerido, mas sobreviveu e foi incorporado ao citoplasma de seu hospedeiro.
Para que a continuidade evolutiva ocorra, os dois organismos tiveram que ter tempos de replicação semelhantes. A conseqüência de uma divisão sincronizada é que a prole do hospedeiro continha o organismo simbionte.
Assim, propõe-se que os cloroplastos sejam o resultado de uma endossimbiose entre um organismo heterotrófico e uma cianobactéria que, com o tempo, se tornou um plastídeo. Da mesma forma, especula-se que as mitocôndrias tenham sua origem evolutiva no grupo de alfa-proteobactérias.
Embora essas idéias tenham começado a se formar na mente de vários cientistas do século XIX, ela foi retomada, modificada e adequadamente apoiada em meados da década de 1960 por Lynn Margulis.
Algumas das evidências dessa teoria são a semelhança entre organelas e bactérias em termos de tamanho, organização do genoma, estrutura do ribossomo e homologia molecular.
História
1900-1920: contribuições de Mereschkowsky, Portier e Wallien
Para a maioria dos biólogos, a teoria endossimbiótica é instantaneamente associada a Lynn Margulis. No entanto, vários cientistas anteriores a Margulis propuseram hipóteses emergentes para explicar a origem das organelas eucarióticas.
As primeiras idéias relacionadas às teorias endossimbióticas são atribuídas ao botânico russo Constantin Mereschkowsky, que fez uma descrição da origem dos plastídeos (organelas vegetais que incluem cloroplastos, cromoplastos, amiloplastos, entre outros) em 1905.
A abordagem deste autor consiste basicamente em um evento simbiótico entre uma cianobactéria “reduzida” e um hospedeiro. Embora o pensamento do cientista Mereschkowsky fosse inovador para a época, ele não deu uma explicação para a origem das outras organelas eucarióticas.
Em 1918, o biólogo francês Paul Portier notou uma certa semelhança entre bactérias e mitocôndrias. Embora as idéias estivessem no caminho certo, o autor propôs o cultivo de mitocôndrias fora das células, uma metodologia que foi rejeitada por seus colegas.
Em meados dos anos 20, a origem das mitocôndrias foi estendida pelo biólogo dos Estados Unidos Ivan Wallin, que estava convencido de que essas organelas eram descendentes de organismos procarióticos.
Infelizmente, Wallin não encontrou um mecanismo plausível para a transformação proposta, então a teoria endossimbiótica foi esquecida por alguns anos.
1960: contribuições de Lynn Margulis
Não foi até a década de 1960, quando uma jovem pesquisadora da Universidade de Boston chamada Lynn Margulis propôs a teoria endossimbiótica com bastante robustez, com base em evidências citológicas, bioquímicas e paleontológicas.
Atualmente, a teoria endossimbiótica é aceita normalmente, mas na época de Margulis suas idéias eram tratadas com ceticismo acentuado – o que causou a rejeição de seu trabalho por mais de 15 revistas científicas.
O que a teoria endossimbiótica propõe?
A origem da primeira célula procariótica data de mais de 3,5 bilhões de anos atrás e permaneceu assim por aproximadamente 1,5 bilhão de anos adicionais. Após esse período, presume-se que as primeiras células eucarióticas apareçam, identificadas por sua complexidade, presença de núcleo e organelas.
Na biologia, um dos tópicos mais importantes é a origem e evolução da célula eucariótica, e uma das teorias que procura explicá-la é a teoria endossimbiótica.
Isso propõe a origem das organelas a partir de eventos de simbiose entre organismos procarióticos ancestrais, que ao longo do tempo foram integrados e o organismo engolido reduzido e se tornando um componente citoplasmático do maior.
Uma das conseqüências da teoria endossimbiótica é a transferência horizontal de genes entre os organismos procarióticos envolvidos na associação simbiótica, das novas “organelas” para o genoma nuclear do hospedeiro.
Evidências
A seguir, apresentaremos uma série de evidências gerais que apóiam a teoria endossimbiótica:
Tamanho
O tamanho das organelas eucarióticas (chamadas cloroplastos ou mitocôndrias) é bastante semelhante ao dos organismos bacterianos atuais.
Ribossomos
Uma das diferenças mais aclamadas entre linhagens eucarióticas e procarióticas reside no tamanho das subunidades grandes e pequenas que compõem os ribossomos estruturais envolvidos na síntese de proteínas.
Cloroplastos e mitocôndrias têm ribossomos no interior e exibem as características dos ribossomos descritos nas eubactérias.
Material genético
Tanto os cloroplastos quanto as mitocôndrias são caracterizados por apresentar seu próprio genoma circular – assim como os organismos procarióticos.
Genoma das mitocôndrias
O genoma da mitocôndria é composto pelos genes que codificam um pequeno número de RNA ribossômico e transferem o RNA que está envolvido na síntese protéica dos organelos em questão.
A grande maioria das proteínas estruturais e enzimas mitocondriais é codificada por genes que residem no material genético nuclear.
A organização do genoma mitocondrial varia muito entre as linhagens eucarióticas. Nos seres humanos, por exemplo, o genoma mitocondrial é uma molécula circular que abriga cerca de 16.569 pares de bases que codificam dois RNAs ribossômicos, 22 RNAs de transferência e apenas 13 proteínas.
Genoma do cloroplasto
Em contraste com o genoma mitocondrial, o dos cloroplastos é um pouco maior e contém as informações necessárias para a síntese de aproximadamente 120 proteínas.
Consequências do genoma das organelas
O modo peculiar de divisão de cloroplastos e mitocôndrias mostra um padrão não mendeliano. Ou seja, a reprodução ocorre através da reprodução (como nas bactérias) e não pela síntese celular de novo.
Esse fenômeno ocorre devido à existência de material genético único que não encontramos no núcleo celular. As mitocôndrias são herdadas pela linha materna e, na grande maioria das plantas com reprodução sexual, os cloroplastos são contribuídos para o zigoto em formação pela planta mãe.
Homologias moleculares
Graças ao sequenciamento genético, ficou claro que as sequências de RNA ribossômico e outros genes nas mitocôndrias e cloroplastos estão mais relacionadas às sequências das bactérias do que às sequências alojadas no núcleo dos eucariotos.
As seqüências de DNA mitocondrial são marcadamente semelhantes às seqüências encontradas em um grupo específico de bactérias chamadas alfa-proteobactérias. Essa evidência sugere que o possível organismo que participou do evento endossimbiótico foi uma alfa-proteobactéria ancestral.
Em contraste, as sequências de cloroplastos parecem estar intimamente relacionadas às cianobactérias, um grupo de eubactérias com o mecanismo enzimático necessário para realizar reações fotossintéticas.
A origem das mitocôndrias
As mitocôndrias atuais podem ter surgido de um evento que ocorreu entre 1 e 1,5 bilhão de anos atrás, onde uma grande célula anaeróbica envolveu uma bactéria aeróbica menor, com o mecanismo enzimático necessário para a fosforilação oxidativa.
O organismo aeróbico deu ao seu hospedeiro a capacidade de gerar mais ATP para cada molécula orgânica degradada.
À medida que a teoria endossimbiótica ganhava aceitação na comunidade científica, a identidade taxonômica dos organismos ancestrais envolvidos na simbiose era discutida arduamente.
Hoje, a idéia de que o grande hospedeiro era um arco é manipulada e os organismos envolvidos (como mencionamos anteriormente) eram uma alfa-proteobactéria – embora algumas variantes da teoria proponham uma bactéria anaeróbica, uma vez que existem várias formas anaeróbicas de mitocôndrias, como hidrogenossomas.
A origem dos plastídeos
Origem dos plastídios primários
Embora no final da década de 1960 a teoria simbiótica tenha sido apoiada por evidências robustas de vários campos da biologia, não foi até a década de 1990 que os rápidos avanços nas técnicas de sequenciamento e processamento bioinformático mostram evidências no nível molecular.
Estudos comparativos baseados em filogenias moleculares conseguiram rastrear a origem dos genes codificados pelos plastídeos das plantas para as cianobactérias. Além disso, eles demonstraram a transferência de genes do genoma do endossimbionte para o genoma nuclear do hospedeiro.
Estima-se que o estabelecimento dos primeiros plastídeos tenha ocorrido 1,5 bilhão de anos atrás, embora o número temporário permaneça controverso entre os cientistas.
Origem dos plastídeos secundários
Enquanto o estabelecimento de uma cianobactéria ancestral dentro de um hospedeiro procariótico explica a origem dos plastídeos primários, a história evolutiva se torna complexa quando se procura explicar a origem dos plásticos secundários encontrados em alguns organismos fotossintéticos.
Esses plastídeos secundários são caracterizados pela presença de membranas adicionais, ou seja, uma ou duas membranas extras às duas membranas que geralmente circundam a organela. Esse número de membranas complica a interpretação, pois se um procariótico ancestral engolisse uma cianobactéria, não obteria todas as três ou quatro membranas.
Portanto, uma resposta engenhosa a esse problema evolutivo foi propor múltiplos eventos de endossimbiose. Nesse contexto, uma célula vegetal com um plastídeo existente foi engolida por um segundo hospedeiro e, eventualmente, reduzida a um plastídeo.
Em alguns casos, um terceiro evento endossimbiótico é proposto. O número de simbiose e a natureza do hospedeiro são discutidos na literatura, embora exista evidência empírica que apóie a ideia de múltiplos eventos de endossimbiose.
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