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Teoria endossimbiótica

Última atualização em 19 de agosto de 2022

Definição da teoria endossimbiótica

A teoria endossimbiótica é a teoria unificada e amplamente aceita de como as organelas surgiram nos organismos, diferentes organismos procarióticos dos organismos eucarióticos. Na teoria endossimbiótica, consistente com a teoria da evolução geral, todos os organismos surgiram de um único ancestral comum. Esse ancestral provavelmente se assemelhava a uma bactéria, ou procariote com um único fio de DNA cercado por uma membrana plasmática. Ao longo do tempo, essas bactérias divergiram em forma e função. Algumas bactérias adquiriram a capacidade de processar energia do meio ambiente de maneiras novas. Bactérias fotossintéticas desenvolveram os caminhos que permitiram a produção de açúcar a partir da luz solar. Outros organismos desenvolveram novas maneiras de usar esse açúcar são a fosforilação oxidativa, que produziu ATP a partir da quebra do açúcar com oxigênio. O ATP pode então ser usado para fornecer energia a outras reações na célula.

Ambas as novas vias levaram a organismos que poderiam se reproduzir a uma taxa mais alta que as bactérias padrão. Outras espécies, não sendo capazes de fotossíntese açúcares ou dividi -las através da fosforilação oxidativa, diminuíram em abundância até que desenvolvam uma nova adaptação própria. Pensa -se que a capacidade da endocitose, ou de capturar outras células através do enxuncionamento da membrana plasmática, tenha evoluído nessa época. Essas células agora tinham a capacidade de fagocitar ou comer outras células. Em algumas células, as bactérias que foram ingeridas não foram comidas, mas utilizadas. Ao fornecer às bactérias as condições certas, as células podem se beneficiar de sua produção excessiva de açúcar e ATP. Uma célula que vive dentro de outra é chamada endossimbiose se ambos os organismos se beneficiarem, daí o nome da teoria. A teoria endossimbiótica continua ainda mais, afirmando que os genes podem ser transferidos entre o hospedeiro e o simbionte ao longo do tempo.

Isso dá origem à parte final da teoria endossimbiótica, que explica o DNA variável e as membranas duplas encontradas em várias organelas nos eucariotos. Enquanto a maioria dos produtos celulares começa no núcleo, as mitocôndrias e o cloroplasto produzem muitos de seus próprios produtos genéticos. O núcleo, cloroplastos e mitocôndrias das células contêm DNA de diferentes tipos e também são cercados por membranas duplas, enquanto outras organelas são cercadas por apenas uma membrana. A teoria endossimbiótica postula que essas membranas são as membranas residuais do endossimbionte bacteriano ancestral. Se uma bactéria fosse engolida por endocitose, seria cercada por duas membranas. A teoria afirma que essas membranas sobreviveram ao tempo evolutivo porque cada organismo mantinha a manutenção de sua membrana, mesmo perdendo outros genes ou transferindo -os para o núcleo. A teoria endossimbiótica é apoiada por um grande corpo de evidências. O processo geral pode ser visto no gráfico a seguir.

Evidência da teoria endossimbiótica

A evidência mais convincente que apoia a teoria endossimbiótica foi obtida relativamente recentemente, com a invenção do sequenciamento de DNA. O sequenciamento de DNA nos permite comparar diretamente duas moléculas de DNA e observar suas seqüências exatas de aminoácidos. Logicamente, se dois organismos compartilham exatamente uma sequência de DNA, é mais provável que a sequência tenha sido herdada por descendência comum do que a sequência surgiu de forma independente. Se dois organismos não relacionados precisam concluir a mesma função, a enzima que eles evoluem não precisará parecer a mesma ou ser do mesmo DNA para preencher o mesmo papel. Assim, é muito mais provável que os organismos que compartilhem sequências de DNA os herdem de um ancestral que os achou úteis.

Isso pode ser visto ao analisar o DNA mitocondrial (mtDNA) e o DNA de cloroplasto de diferentes organismos. Quando comparado às bactérias conhecidas, o mtDNA de uma ampla variedade de organismos contém várias seqüências também encontradas nas bactérias Rickettsiaceae. Ajustando -se à teoria endossimbiótica, essas bactérias são parasitas intracelulares obrigatórios. Isso significa que eles devem viver dentro de uma vesícula de um organismo que os envolve através da endocitose. Como o DNA bacteriano, o mtDNA e o DNA nos cloroplastos são circulares. O DNA eucariótico é tipicamente linear. Os únicos genes ausentes no mtDNA e os das bactérias são para biossíntese de nucleotídeos, lipídios e aminoácidos. Um organismo endossimbiótico perderia essas funções ao longo do tempo, porque são fornecidas pela célula hospedeira.

Uma análise mais aprofundada das proteínas, RNA e DNA deixada nas organelas, revela que parte dele é hidrofóbica demais para atravessar a membrana externa da organela, o que significa que o gene nunca poderia ser transferido para o núcleo, pois a célula não teria como importar certo proteínas hidrofóbicas na organela. De fato, cloroplastos e mitocôndrias têm seu próprio código genético e seus próprios ribossomos para produzir proteínas. Essas proteínas não são exportadas das mitocôndrias ou cloroplastos, mas são necessárias para suas funções. Os ribossomos das mitocôndrias e cloroplastos também se assemelham aos menores ribossomos de bactérias, e não os grandes ribossomos eucarióticos. Isso é mais evidência de que o DNA se originou dentro das organelas e é separado completamente do DNA eucariótico. Isso é consistente com a teoria endossimbiótica.

Por fim, a posição e a estrutura dessas organelas emprestam à teoria endossimbiótica. As mitocôndrias, cloroplastos e núcleos das células são todos cercados em membranas duplas. Todos os três contêm seu DNA no centro do citoplasma, como células bacterianas. Embora existam menos evidências vinculando o núcleo a qualquer tipo de espécie existente, os cloroplastos e as mitocôndrias se assemelham muito a várias espécies de bactérias intracelulares, existentes da mesma maneira. Pensa -se que o núcleo tenha surgido através da envolvimento da membrana celular, como visto no gráfico acima. Em todo o mundo, existem várias bactérias endossimbiontes, todas vivendo dentro de outros organismos. As bactérias existem em quase todos os lugares, do solo para dentro do intestino. Muitos encontraram nichos únicos dentro das células de outros organismos, e essa é a base da teoria endossimbiótica.

Termos de biologia relacionados

  • Endossimbionte – Um organismo que vive com outro organismo, faz com que ambos os organismos recebam benefícios.
  • Cianobactérias – Ainda existentes, as cianobactérias são bactérias fotossintéticas cujos ancestrais provavelmente se tornaram os cloroplastos das células vegetais.
  • Proteobactérias – o ancestral bacteriano das mitocôndrias organelas.
  • Eucariote – Um organismo com organelas ligadas à membrana, que se pensa ter evoluído a partir de interações endossimbióticas.

Questionário

1. Algumas pessoas refutam a teoria de que o DNA semelhante se deve a descendência comum, uma pedra angular da teoria endossimbiótica. Eles dizem que sequências semelhantes de DNA podem surgir através da evolução convergente ou pressão de fontes semelhantes. Por que isso é improvável? A. Recombinação e mutações genéticas são as únicas coisas que são conhecidas por dar origem a um novo DNA. B. Existem tantas bases de DNA, as combinações são infinitas. C. É improvável que circunstâncias evolutivas semelhantes precisem de proteínas semelhantes.

Resposta à pergunta nº 1

A está correto. Os únicos casos documentados de novos genes decorrentes vêm de mutações de DNA que já estão presentes. Como as mutações demoram muito para adicionar material funcional a um genoma, é muito mais provável que as proteínas existentes sejam modificadas para se adequar à tarefa. Embora existam apenas 4 moléculas de base de DNA, uma única mutação no DNA pode causar uma grande mudança funcional em uma proteína, o que pode levar a novas vias químicas. Construir um gene totalmente novo a partir do zero, idêntico ao encontrado em uma espécie semelhante, significaria que o processo de mutação e seleção teria que ocorrer quase de forma idêntica em ambas as populações, para milhares de moléculas de base de DNA em uma ordem específica. Como as mutações são totalmente aleatórias, isso é quase impossível. No entanto, proteínas com funções semelhantes são frequentemente criadas a partir de proteínas aparentemente não relacionadas em diferentes grupos de animais.

2. Uma célula bacteriana é ingerida por um humano. As bactérias viajam para o intestino, onde é endocitado por uma célula intestinal. As bactérias não são destruídas e vive em uma relação endossimbiótica com a célula humana. A teoria endossimbiótica acabou de acontecer diante de nossos olhos? A. Sim B. Não C. Este pode ser o primeiro passo

Resposta à pergunta nº 2

C está correto. Muitos organismos na natureza existem nas relações endossimbióticas com outra espécie. A teoria endossimbiótica especifica que, com o tempo, esses endossimbiontes perdem a capacidade de viver independentemente do hospedeiro, e o hospedeiro se torna dependente do endossimbionte. Além disso, o genoma do endossimbionte será bastante reduzido, pois o hospedeiro fornecerá a maioria das proteínas necessárias para funcionar.

3. Mitocôndrias e cloroplastos se dividem separadamente do ciclo celular normal. Durante a mitose, eles são distribuídos mais ou menos uniformemente para cada nova célula. Isso apóia a teoria endossimbiótica? R. Sim, o ciclo separado sugere uma linhagem diferente. B. Não, as mitocôndrias e cloroplastos são simplesmente necessários para energia o tempo todo. C. Talvez? Ambos parecem boas respostas.

Resposta à pergunta nº 3

C está correto. Embora isso possa parecer sem importância, essa continua sendo uma área disputada na teoria endossimbiótica. Alguns críticos sugerem que as diferentes taxas reprodutivas de mitocôndrias e cloroplastos são simplesmente preservar o fluxo de energia que a célula precisa durante a divisão. Se o fluxo de energia fosse perdido porque todas as mitocôndrias estavam se dividindo, toda a célula teria que parar no meio da divisão. Os proponentes da teoria endossimbiótica apontam para o fato de que o DNA também é diferente nessas organelas, o que sugere que eles nunca se reproduziram de maneira eucariótica.

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