Teoria da Complexidade

Professor. Dr. Sérgio Roberto de Paulo e Profª Drª Iramaia Jorge C. de Paulo

Mestrandos: Daniela Raphanhin; Leize. L. de Oliveira; Monica É. P. Steinert; Munir Kassen Fares; Reicla L. J. S. Villela.

Cronologia da endossimbiose

1878 – Anton de Bary introduz o conceito de simbiose numa comunicação intitulada “Ueber Simbiose” proferida no Congresso dos Naturalistas e Médicos Alemães em Kassel (Alemanha), como sendo “a vida conjunta de organismos diferentes” e tendo como base os estudos sobre a natureza estrutural dos líquenes e da associação Azolla-Anabaena (CARRAPIÇO & RITA, 2009).

1883 - Andreas Schimper ao introduzir o termo cloroplasto, defendeu que este organismo celular proliferava através de divisão, sugerindo igualmente a sua origem simbiótica (CARRAPIÇO & RITA, 2009).

1909 - Constantin Merezhkowsky introduz a palavra simbiogênese, conceituando-a como “a origem de organismos pela combinação ou pela associação de dois ou vários seres que entram em simbiose” ( CARRAPIÇO & RITA, 2009).

Ele também “ defendeu que os cloroplastos não tinham tido origem a partir de mitocôndrias ou protoplasma, mas sim de procariontes do tipo das cianobactérias” (CARRAPIÇO & RITA, 2009).

• 1897 – Albert Schneider: redefine simbiose como uma associação contígua de dois ou mais organismos morfologicamente distintos, não do mesmo gênero, resultando na perda ou aquisição de substâncias alimentares assimiladas.

1899 – Herbert Spencer: simbiose como divisão de trabalho.

1918 - Felix Portier: considerava a mitocôndria como sendo uma bactéria simbiótica.

Félix D´Herelle: considerava simbiótica a associação entre vírus e bactérias.

1927 – Ivan Wallin: defende a importância dos mecanismos simbióticos na evolução, com ênfase para a origem simbiótica das mitocôndrias.

1967-1970 – Lynn Margulis : Usando dados de biologia celular e molecular, consolida a hipótese da teoria endossimbiótica sequencial para a explicação da origem das células eucarióticas.

2003 – Jan Sapp: introduz o conceito de simbioma, para ele cada eucarionte é um super organismo, um simbioma composto pelos seus próprios genes existentes nos cromossomas nucleares e em organitos celulares, bem como a informação genética de bactérias simbiontes e de vírus que vivem no organismo. O simbioma, o limite do organismo multicelular, estende-se para além das atividades das suas próprias células.

Christian de Duve (premiado com o prêmio Nobel de medicina, em 1974) considera que os peroxissomos podem ter sido os primeiros endosimbiontes, que permitiram às células adaptar-se à quantidade crescente de oxigênio molecular na atmosfera da Terra. No entanto, como estas organelas também não possuem DNA, esta teoria é considerada especulativa e sem bases sólidas (PINTO, FERNANDEZ).

TIPOS DE CÉLULAS:

Células Procarióticas

Células Eucarióticas

(Célula Animal)

Quimiossíntese

Fermentação

Fotossíntese

Respiração aeróbia

Evolução do metabolismo

celular

A Terra primitiva:

• Intensa atividade vulcânica (Oparin, Huxley e Haldane);

Passou por

Reações químicas

Descargas elétricas (tempestades), radiação UV, Calor (crosta Terrestre);

Quebra de ligações químicas e recombinação atômica;

Síntese de monômeros (aácidos, glicose, ácidos graxos, dentre outros.

Surge

HIPÓTESE AUTOGÊNICA

As células eucarióticas teriam surgido a partir de células procarióticas;

As células desenvolveram sistemas endomembranares resultantes de invaginações da membrana plasmática;

A primeira organela a surgir dentro da célula seria o invólucro nuclear;

Em fases seguintes, teriam surgido outras organelas membranares especializadas.

No decurso da evolução, algumas porções do material genético abandonaram o núcleo e evoluíram sozinhas no interior de estruturas membranares, dando origem a organelas, como as mitocôndrias e os cloroplastos;

É como se a célula tivesse se auto gerado.

HIPÓTESE AUTOGÊNICA

Argumentos a favor:

Continuidade física e semelhança estrutural entre as membranas celulares internas e externa.

Argumentos contra:

Não esclarece a especialização das membranas invaginadas, nomeadamente as mitocôndrias e cloroplastos. Era de esperar que as mitocôndrias e os cloroplastos que resultaram da invaginação tivessem o DNA semelhante ao DNA do núcleo e isso não acontece.

HIPÓTESE ENDOSSIMBIÓTICA

Andreas Schimper (botânico)

Relações simbióticas Propõe em 1905

Konstantin Mereschkowsky (botânico) observou em 1883, que a

divisão dos cloroplastos das plantas verdes era semelhante à divisão das cianobactérias de vida livre, sugeriu que os cloroplastos são descendentes de cianobactérias que foram introduzidos dentro da célula pelo processo de fagocitose (Heldt & Heldt, 2005)

Baseado nos trabalhos de

Propos que: “chloroplasts were at one time prokaryotes that lived independently of the eukaryotic cells. Chloroplasts however “married” into the eukaryotic cells and they have been inseparable ever since” (Mereschowsky Tree of Life,2001).

HIPÓTESE ENDOSSIMBIÓTICA

Em 1920, Ivan Wallin (1883-1969) sugere que as mitocôndrias tiveram uma origem endossimbiótica.

HIPÓTESE ENDOSSIMBIÓTICA

A partir de 1922, ele publicou uma série de artigos intitulados “Na natureza das mitocôndrias "no American Journal of Anatomy, que se tornaram as bases experimentais de suas reivindicações.

Ele foi a primeira pessoa a postular especificamente que organelas originaram a partir de bactérias, e que a simbiose é uma força importante na criação de novas espécies.

À época não foi possível apresentar provas que sustentassem tal hipótese e ela foi ignorada.

Porém, mais tarde…

• Já na década de 1960 com os avanços na microscopia eletrônica e na genética molecular, comparações ainda mais detalhadas entre as cianobactérias e os cloroplastos e a descoberta de que tanto as mitocôndrias quanto os cloroplastos contêm o seu próprio DNA, fez com que a hipótese fosse retomada.

Lynn MargulisTeoria da Endossimbiose Sequencial (SET)

Teoria da Endossimbiose Sequencial (SET)

A evolução das espécies obedece a processos de auto-organização e autorregulacão.

Enquanto Darwin vê na natureza o adaptacionismo e a competição como aspectos mais fundamentais no processo evolutivo das espécies, Lynn Margulis defende a cooperação. (PAULO, p. 36, 2012)

Lynn Margulis

Sendo assim..“Os seres vivos não ocupam o mundo pela força......... mas por cooperação”

As células eucariontes que compõem todos os organismos pluricelulares, parecem ser resultado da fusão de diversos organismos, algumas dessas fusões ocorreram entre 1500 - 700 milhões de anos, quando um grande procarionte ou quem sabe um primitivo eucarionte fagocitou um pequeno procarionte. O organismo grande e o pequeno entraram em uma simbiose na qual ambos se beneficiaram. (PAULO, p. 36, 2012)

Teoria da Endossimbiose Sequencial (TES)

EXEMPLO DE ENDOSSIMBIOSE E ACOPLAMENTO ESTRUTURAL:

FOTOS: Arthur Hauck, Alemanha.

Associação simbiótica entre Convoluta roscoffensis e Tetraselmis convolutae.

Poça de água do mar na areia da praia.

À primeira vista a coloração verde da água das poças parecem ser causadas pelo massivo acúmulo de algas. Entretanto, uma observação mais próxima da coloração demonstra que esta é obviamente devido a milhões de verdes e finos platelmintos (up to 15 mm in length) presentes na água.

Uma inspeção microscópica de um desses vermes translúcidos revela que células do intestino e do parênquima são preenchidos com simbiontes fotossintéticos, microalgas do gênero Tetraselmis

Detalhe visto da região da cabeça do Convoluta roscoffensis

Nessa associação simbiótica:

O Hospedeiro (verme) fornece :

Abrigo contra predadores;Ambiente constante;Ótimas condições para

fotossíntese (luz e CO2);Nutrição N- componentes)

Simbionte (alga) fornece:

Açúcar e O2 – produtos de fotossíntese;

Capacidade de adaptação em condições ambientais diversas.

EVOLUÇÃO DA CLASSIFICAÇÃO EM REINOS

OS CINCO REINOS DE MARGULIS

Argumentos contra:

Não explica a origem do núcleo e das demais organelas membranares.

Apresentam um ciclo de divisão independente da células;

Contêm DNA circular tal como os procariontes;

Algumas das proteínas da membrana dos cloroplastos e das mitocôndrias estão codificadas nos genes do DNA da célula, o que mostra a dependência entre ambos;

Situações de endossimbiose entre eucariontes e procariontes são ainda existentes atualmente.

Argumentos a favor:

Argumentos a favor:

As mitocôndrias e os cloroplastos possuem ribossomos 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;

O aminoácido inibidor da cadeia polipeptídica da mitocôndria e do cloroplasto é o mesmo dos seres procariontes;

Os cloroplastos possuem ribossomos com características semelhantes aos procariontes.

Diante do exposto...

• A partir de relações simbióticas, formas de vida cada vez mais complexas foram surgindo na Terra e por meio de suas necessidades de continuidade foram estabelecendo diversas formas de relações. Por mais que os Seres vivos interajam com o meio e com outros seres, é o processo da simbiose que possibilita a inovação e a permanência de determinadas espécies de indivíduos em detrimento de outras. Logo, a simbiogênese agrupa indivíduos diferentes para formar seres maiores e mais complexos. (PAULO, p.36, 2012)

Referências: CARRAPIÇO, F. & RITA, O. (2009). “Simbiogénese e Evolução”. In “Evolução. Conceitos e Debates”, Levy, A., Carrapiço, F., Abreu, H. & Pina, M. (eds). Esfera do Caos, Lisboa, pp.175-198.

DE JESUS, Wagner de Jesus Pinto et al. O Paradoxo da Vida Aeróbica. JOURNAL OF AMAZON HEALTH SCIENCE, v. 1, n. 1, p. 11-35, 2015.

Células dentro de células: uma hipótese extraordinária com evidência extraordinária.http://saberciencia.tecnico.ulisboa.pt/aulas/pdfs/endossimbiose.pdf> Acesso em 24/10/15. (2012) The University of California Museum of Paleontology, Berkeley, and the Regents of the University of California

•http://evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/history_24.