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A Origem do Núcleo Celular


Um leitor meu, Alexander Rodrigues, me enviou uma dúvida, que até poderia ser respondida no próprio comentário, mas achei que ela deu abertura para outras explicações. Então, a dúvida virou um artigo.

Vamos nós? A dúvida do Alexander foi:

Eu ainda não consegui entender o surgimento do núcleo, já li vários textos explicativos sobre, mas por exemplo, não consigo responder à uma questão explicando como surgiu o núcleo…

O que me chama atenção na sua dúvida, Alexander, é a sua agonia. Você quer uma explicação para a pergunta: Como surgiu o núcleo celular?

Uma coisa que você pode ficar tranquilo: você e todos os cientistas querem uma só explicação. Mas em ciências isso não é fácil. Eu arriscaria dizer que são poucos casos que temos uma explicação fechada para um fenômeno. Para chegarmos a isso, levantamos várias hipóteses até se chegar a um consenso. Isso demora, meu amigo. E em alguns casos, uma explicação, que hoje temos certeza, é derrubada com uma descoberta nova.

A origem do núcleo celular ainda tem muitas explicações. O que você tem que entender é que por enquanto, todas valem. Leia, entenda e veja qual você mais acha coerente. Eu tenho os meus “achismos”! Você os terá também.

Vamos as explicações:


Para explicar a origem da célula eucarionte temos basicamente duas hipóteses:

Hipótese Autogénica

De acordo com a hipótese autogénica, os seres eucariontes são o resultado de uma evolução gradual dos seres procariontes. Numa fase inicial, as células desenvolveram sistemas endomembranares através de invaginações progressivas da membrana plasmática.

O núcleo ter-se-á formado por porções da membrana que envolveram o material nuclear. Outras membranas evoluíram no sentido de produzir organelos semelhantes ao retículo endoplasmático.

Posteriormente, algumas porções de material genético abandonaram o núcleo e terão incorporado pequenas estruturas membranares, onde evoluíram sozinhas, originando deste modo as mitocôndrias e os cloroplastos.

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Argumentos a favor:

– As membranas celulares apresentam continuidade física entre todas; além disso,
– todas as membranas apresentam a mesma estrutura e composição bioquímica.

Contudo:

– O material genético das mitocôndrias e dos cloroplastos apresenta uma maior semelhança com o das bactérias autónomas do que com o material genético presente no núcleo. Se o material genético e as membranas tivessem todos uma origem comum, como defende o modelo autogénico, todo o material genético deveria ser semelhante, o que efectivamente não acontece.

Hipótese Endossimbiótica

A investigadora propôs que as mitocôndrias e cloroplastos seriam inicialmente organismos procariontes autónomos. Contudo, há cerca de 2100 M.a. ter-se-ão estabelecido relações endossimbióticas entre os procariontes heterotróficos ancestrais e as células de maiores dimensões. Os procariontes heterotróficos ancestrais terão dado origem às mitocôndrias. A íntima cooperação entre estas células terá levado a uma evolução conjunta dos organismos que resultou no surgimento das células eucarióticas heterotróficas.

Esta cooperação torna-se vantajosa para a célula hospedeira, pois a utilização do oxigénio por parte da simbionte permite afastar o oxigénio do núcleo, impedindo assim a destruição do material genético por reação com o oxigénio. Por outro lado, o procarionte passa a ter à disposição mais oxigénio para a produção de energia.

É de salientar o caráter sequencial com que as associações foram tendo lugar. De facto, nem todas as células apresentam cloroplastos. Mas todas têm mitocôndrias.

Esta situação explica-se pela sequencialidade com que as associações foram ocorrendo. Inicialmente a associação terá ocorrido com os ancestrais das mitocôndrias. Só posteriormente algumas células (já com mitocôndrias) teriam estabelecido novas relações endossimbióticas, desta vez com seres autotróficos fotossintéticos, que terão vindo a originar os cloroplastos.

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Argumentos a favor desta teoria:

– As mitocôndrias e os cloroplastos apresentam dimensões semelhantes às bactérias;

– As mitocôndrias e os cloroplastos apresentam o seu próprio material genético, capaz de se replicar e traduzir de forma independente do núcleo da célula;

– O DNA, os ribossomas e as estruturas membranares das mitocôndrias e dos cloroplastos são estruturas mais semelhantes às existentes em seres procarióticos do que às da célula onde se encontram (por exemplo, o DNA das mitocôndrias e cloroplastos não se encontra associado a histonas, tal como acontece no material genético dos procariontes atuais);

– As mitocôndrias e os cloroplastos possuem ribossomas próprios (semelhantes aos das células procarióticas) e são capazes de sintetizar as suas próprias proteínas e de se dividir de forma independente do núcleo da célula onde se encontram;

– Ainda hoje se verificam relações endossimbióticas entre bactérias e alguns eucariontes.

Contudo:

– Esta teoria, tal como foi proposta inicialmente por Lynn Margulis, não explica a origem do núcleo e dos restantes organitos endomembranares.  Além disso, não se podem esquecer os argumentos a favor do modelo autogénico (continuidade física e semelhança estrutural entre as membranas celulares internas e externa).

Assim, alguns investigadores procuraram conciliar as duas hipóteses, defendendo que os sistemas endomembranares e o núcleo tenham resultado de invaginações da membrana plasmática, tal como defende a hipótese autogénica e as mitocôndrias e os cloroplastos terão tido origem em relações de endossimbiose, tal como defende a hipótese endossimbiótica.

Para entender um pouco mais:

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Ao longo do último século, diversas teorias têm sido propostas para descrever a origem evolutiva do núcleo celular. Essas especulações incluem a possibilidade de que essa organela tenha se estabelecido nas células como resultado de uma relação endossimbiótica análoga à que estaria por trás da origem dos cloroplastos e mitocôndrias, segundo a teoria proposta por Lynn Margulis (1938), professora da Universidade de Massachusetts Amherst (EUA).

Essa teoria, conhecida como “modelo sintrófico”, afirma que um antigo representante de um grupo de microrganismos conhecidos como Archaea metanogênicas invadiu ou foi fagocitado por bactérias primitivas aparentadas com as atuais mixobactérias. Por algum motivo desconhecido, esse organismo não foi digerido pelas bactérias e, após algum tempo, a convivência passou a apresentar benefícios para ambas as células que, assim, passaram a viver juntas.

A similaridade entre algumas proteínas nucleares presentes nas células eucarióticas e nas Archaea, como as histonas, e a semelhança entre algumas proteínas citoplasmáticas dos eucariótas e das mixobactérias (como as quinases e proteínas G, por exemplo) são citadas pelos defensores dessa teoria como provas dessa relação endossimbiótica.

Uma segunda teoria propõe que as células eucarióticas evoluíram a partir de formas primitivas aparentadas com as atuais bactérias planctomicetes, um grupo que possui um citoplasma subdividido por membranas e inclusive uma estrutura nuclear. Outra hipótese, mais controversa, afirma que a região nuclear surgiu após a invasão de células primitivas por vírus (provavelmente poxvírus). Esse modelo se baseia na similaridade entre células eucarióticas e vírus em relação as suas moléculas de DNA, as enzimas conhecidas como DNA polimerases e algumas proteínas.

Outro modelo alternativo, mais recente, denominado hipótese da exomembrana, sugere que o núcleo surgiu após a produção de uma nova membrana externa em torno do envoltório celular original. Essa nova cobertura seria a atual membrana plasmática e a membrana celular original se tornou a atual membrana nuclear ou carioteca.


Veja que para a sua agonia temos muitas hipóteses, com argumentos a favor e contra,muitas vezes, contraditórios. Mas ai está a beleza das Ciências: nada está acabado, nada está terminado.

E aí? O que dizes?

 

 

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