Origem das teorias das células principais (ProKaryot e Eukaryota)

Ele Origem celular remonta a mais de 3.500 milhões de anos. A maneira pela qual essas unidades funcionais se originaram despertou a curiosidade dos cientistas por vários séculos.

A origem da vida por si só Vinho acompanhado pela origem das células. Em um ambiente primitivo, as condições ambientais eram muito diferentes daqueles que observamos hoje. A concentração de oxigênio era praticamente nula e, na atmosfera, outra composição de gás dominava.

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Diferentes experiências no laboratório provaram que, nas condições ambientais iniciais da Terra, é possível polimerização de várias características características dos sistemas orgânicos, a saber: aminoácidos, açúcares, etc.

Uma molécula com capacidade catalítica e se replicar (potencialmente, um RNA) pode ser trancada em uma membrana fosfolipídica, formando as primeiras células procarióticas primitivas, que evoluíram seguindo os princípios darwinianos.

Da mesma forma, a origem da célula eucariótica é geralmente explicada usando a teoria endossimbiótica. Essa ideia apóia que uma grande bactéria engoliu uma coisa menor e, com o tempo, originou as organelas que conhecemos hoje (cloroplastos e mitocôndrias).

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Teoria celular

Célula É um termo que vem da raiz latina Cellula, O que significa buraco. Estas são as unidades funcionais e estruturais dos seres vivos. O termo foi usado pela primeira vez no século XVII pelo pesquisador Robert Hooke, quando ele estava examinando uma folha de cortiça sob a luz do microscópio e observou uma espécie de células.

Com essa descoberta, mais cientistas - destacando as contribuições de Theodor Schwann e Matthias Schleiden - estavam interessados ​​na estrutura microscópica da matéria viva. Dessa maneira, um dos pilares mais importantes da biologia nasce: teoria das células.

A teoria argumenta que: (a) todos os seres orgânicos são compostos de células; (b) as células são a unidade da vida; (c) As reações químicas que sustentam a vida ocorrem dentro dos limites da célula e (d) toda a vida vem da vida.

Este último postulado está resumido na famosa frase de Rudolf Virchow: “Omnis Cellula E Cellula” - Todas as células derivam de outras células existentes. Mas de onde veio a primeira célula? Em seguida, descreveremos as principais teorias que buscam explicar a origem das primeiras estruturas celulares.

Evolução da célula procariótica

A origem da vida é um fenômeno intimamente ligado à origem das células. Na Terra, existem duas formas de vida celular: procariontes e eucariotos.

Ambas as linhagens diferem basicamente em termos de complexidade e estrutura, sendo os organismos eucarióticos maiores e complexos. Isso não significa que os procariontes são simples - uma única agência procariótica é uma aglomeração organizada e complexa de vários complexos moleculares.

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A evolução de ambos os ramos da vida é uma das questões mais emocionantes do mundo da biologia.

Cronologicamente, estima -se que a vida tenha 3.500 a 3.800 milhões de anos. Isso apareceu aproximadamente 750 milhões de anos após a formação da terra.

Evolução dos primeiros modos de vida: experimentos de Miller

No início dos anos 20, a idéia de que as macromoléculas orgânicas poderiam polimerizar espontaneamente sob as condições ambientais de uma atmosfera primitiva - com baixas concentrações de oxigênio e altas concentrações de co -concentrações,₂ e n₂, Além de uma série de gases como H₂, H₂S e o CO.

Supõe -se que a atmosfera primitiva hipotética tenha fornecido um ambiente redutor, que, juntamente com uma fonte de energia (como luz solar ou choques elétricos), lançou as condições propícias para a polimerização de moléculas orgânicas.

Essa teoria foi confirmada experimentalmente em 1950 pelo pesquisador Stanley Miller durante seus estudos de pós -graduação.

Necessidade de uma molécula com propriedades de auto -aplicação e catálise: o mundo do RNA

Depois de especificar as condições necessárias para a formação das moléculas que encontramos em todos os seres vivos, são os nucleotídeos necessários na molécula de DNA.

Até o momento, o melhor candidato para esta molécula é o RNA. Não foi até 1980 quando os pesquisadores Sid Altman e Tom Cech descobriram as capacidades catalíticas desse ácido nucleico, incluindo a polimerização de nucleotídeos - etapa crítica para a evolução da vida e das células.

Por esses motivos, acredita -se que a vida começou a usar o RNA como material genético, e não o DNA, pois eles fazem a grande maioria das formas atuais.

Limitando as barreiras da vida: fosfolipídios

Uma vez que as macromoléculas e a molécula capazes de armazenar informações e se replicar são obtidas, é necessária a existência de uma membrana biológica que determina os limites entre o ambiente vivo e o ambiente extracelular. Evolutivamente, esta etapa marcou a origem das primeiras células.

Acredita -se que a primeira célula surgiu de uma molécula de RNA que foi travada por uma membrana composta por fosfolipídios. Estes últimos são moléculas anfipáticas, o que significa que uma porção é hidrofílica (solúvel em água) e o outro restante é hidrofóbico (não solúvel em água).

Quando os fosfolipídios são dissolvidos na água, eles têm a capacidade de adicionar espontaneamente e formar uma bicamada lipídica. As cabeças polares são agrupadas olhando para o ambiente aquoso e as caudas hidrofóbicas dentro, em contato entre si.

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Esta barreira é termodinamicamente estável e cria um compartimento que permite que a célula seja separada.

Com a passagem do tempo, o RNA trancado dentro da membrana lipídica continuou seu curso evolutivo seguindo os mecanismos darwinianos - até que eles apresentem processos complexos, como a síntese de proteínas.

Evolução do metabolismo

Depois que essas células primitivas foram formadas, o desenvolvimento das rotas metabólicas que sabemos que hoje começou. O cenário mais plausível para a origem das primeiras células é o oceano, de modo que as primeiras células foram capazes de obter alimentos e energia diretamente do meio ambiente.

Quando a comida começou a escassa, certas variantes celulares devem aparecer com métodos alternativos para obter alimentos e gerar energia que lhes permita continuar sua replicação.

A geração e o controle do metabolismo celular são indispensáveis ​​para sua continuidade. De fato, as principais vias metabólicas são amplamente preservadas entre os organismos atuais. Por exemplo, tanto uma bactéria quanto um mamífero realizam glicólise.

Foi proposto que a geração de energia evoluiu em três estágios, começando com a glicólise, seguida de fotossíntese e terminando com metabolismo oxidativo.

Como o ambiente primitivo não possuía oxigênio, é plausível que as primeiras reações metabólicas sejam dispensadas com ele.

Evolução das células Euchy

As células eram apenas procariontes até cerca de 1.500 milhões de anos. Nesta fase, as primeiras células apareceram com um verdadeiro núcleo e organelas. A teoria mais destacada da literatura que explica a evolução das organelas é o Teoria endosimbiótica (endo significa interno).

Os organismos não são isolados em seu ambiente. As comunidades biológicas têm múltiplas interações, tanto antagonistas quanto sinergistas. Um guarda -chuva de termo usado para diferentes interações é simbiose - anteriormente usado apenas para relações mútuas entre duas espécies.

As interações entre organismos têm importantes consequências evolutivas, e o exemplo mais dramático desse fato é a teoria endossimbiótica, que foi proposta inicialmente pelo pesquisador dos EUA Lynn Margulis nos anos 80.

Postulados da teoria endossimbiótica

De acordo com essa teoria, alguns eucariotos - como cloroplastos e mitocôndrias - foram inicialmente organizações de vida propariótica. Em um ponto da evolução, uma procaryota foi engolida por um maior, mas não foi digerido. Em vez disso, ele sobreviveu e foi pego dentro do maior corpo.

Além da sobrevivência, os tempos de reprodução entre os dois organismos sincronizados, conseguindo se mudar para gerações sucessivas.

No caso dos cloroplastos, o organismo do Engulf exibiu todas as máquinas enzimáticas para executar a fotossíntese, fornecendo ao maior corpo os produtos dessas reações químicas: os monossacarídeos. No caso das mitocôndrias, postula-se que o co-swreening Prokaryot.

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No entanto, a identidade potencial do organismo hospedeiro maior é uma questão em aberto na literatura.

O organismo procariótico perdeu sua parede celular e, em toda a evolução, sofreu as modificações relevantes que originaram as organelas modernas. Esta é, em essência, teoria endosimbiótica.

Evidência da teoria endossimbiótica

Atualmente, existem vários fatos que apóiam a teoria da endosimbiose, a saber: (a) o tamanho das mitocôndrias e cloroplastos atuais é semelhante ao dos procariontes; (b) Essas organelas têm seu próprio material genético e sintetizam parte das proteínas, embora não sejam completamente independentes do núcleo e (c) existem múltiplas semelhanças bioquímicas entre ambas as entidades biológicas.

Vantagens de ser eucariótico

A evolução das células eucarióticas está associada a uma série de vantagens sobre os procariontes. O aumento de tamanho, complexidade e compartimentação permitiu a rápida evolução de novas funções bioquímicas.

Após a chegada da célula eucariótica, a multicelularidade veio. Se uma célula "deseja" desfrutar dos benefícios de um tamanho maior, ela não pode simplesmente crescer, pois a superfície celular deve ser grande em relação ao seu volume.

Assim, os organismos com mais de uma célula conseguiram aumentar seu tamanho e distribuir as tarefas entre as várias células que as compõem.

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