Qual sequência de eventos é a mais provável que tenha ocorrido na evolução das células e mecanismos geradores de energia celular?

Acredita-se que o Planeta Terra tenha se formado há aproximadamente 4,6 bilhões de anos, e que a composição da atmosfera era totalmente diferente da que vemos atualmente. Segundo Oparin e Haldane, que elaboraram uma das teorias sobre a origem da vida, descargas elétricas provenientes de tempestades e raios ultravioletas do sol teriam fornecido energia para as reações químicas entre as moléculas da atmosfera, originando substâncias orgânicas simples, como os aminoácidos e glicídios. Ainda segundo Oparin e Haldane, essas substâncias simples teriam sofrido várias transformações até originarem seres vivos semelhantes aos procariontes que conhecemos atualmente.

Deduz-se que o primeiro ser vivo que habitou a Terra conseguia sobreviver através da absorção de moléculas simples que se encontravam dissolvidas na água, e como não havia oxigênio na atmosfera, esses organismos deveriam conseguir energia através da fermentação.

À medida que o tempo passou, as condições na Terra e os seres vivos se modificaram, surgindo então organismos autotróficos capazes de realizar a fotossíntese utilizando inicialmente o gás carbônico e o gás sulfídrico, processo realizado ainda hoje por bactérias conhecidas como sulfobactérias. Há mais ou menos três bilhões de anos surgiram bactérias capazes de utilizar a água ao invés de gás sulfídrico na realização da fotossíntese, e pelo fato de a Terra ter grande disponibilidade de água, essas bactérias se espalharam por todo o planeta, causando uma proliferação tão grande que a concentração de oxigênio na atmosfera aumentou consideravelmente, causando um grande impacto no ambiente.

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Com a alta concentração de oxigênio na atmosfera, muitos organismos se extinguiram, pois não tinham o organismo desenvolvido para aproveitar esse gás. Com o decorrer do tempo, muitos seres vivos passaram por diversas mutações e foram surgindo organismos capazes de utilizar o oxigênio da atmosfera pela respiração aeróbia. Por esse tipo de respiração produzir mais energia que a fermentação, esse processo foi vantajoso e se espalhou, fazendo aumentar a população de heterótrofos.

Por Paula Louredo
Graduada em Biologia

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Sendo a célula a unidade fundamental de estrutura e função da vida, estudar a origem da vida é estudar a origem da célula. Ao longo da história da ciência, muitos cientistas se dedicaram a estudar como teriam surgido as primeiras formas de vida e muitas hipóteses foram propostas, sendo a mais amplamente aceita a hipótese da evolução molecular, também conhecida como evolução química.

Segundo a hipótese da evolução molecular as primeiras células teriam sido formadas nos mares primitivos a partir de aglomerados de moléculas orgânicas, que por sua vez teriam se originado das reações químicas — impulsionadas por descargas elétricas e radiação UV — entre as moléculas que compunham a atmosfera primitiva.

Mas de que forma tais aglomerados de matéria orgânica poderiam ter evoluído para as células como conhecemos hoje? As características celulares dos seres vivos atuais e alguns experimentos dão algumas pistas. A membrana plasmática presente nas células é responsável por controlar a entrada e saída das substâncias das células, permitindo a manutenção do ambiente interno adequado a diversos processos essenciais à vida. Sem ela, a célula perde sua estrutura e morre. Dessa forma, há um consenso de que o surgimento de sistemas químicos que permitem isolar os meios interno e externo deve ter sido uma etapa fundamental para o surgimento da vida. Experimentos de laboratório mostram que essa hipótese é plausível, já que em determinadas condições que simulam as condições da Terra primitiva podem ser formados aglomerados de moléculas orgânicas que formam um sistema semi-isolado. Estes aglomerados teriam então dado origem aos seres vivos no momento em que adquiriram a capacidade de regular suas próprias reações e de se autoduplicar.

Não existe um consenso sobre a forma como as primeiras formas de vida (ou primeiras células) obtinham energia para sua sobrevivência. Durante muito tempo a ideia de que elas se alimentariam de moléculas orgânicas do meio (hipótese heterotrófica) perdurou, mas a hipótese de que seriam capazes de produzir seu próprio alimento através da quimiossíntese (hipótese autotrófica) vem ganhando força.

Quanto à organização, acredita-se que os primeiros seres vivos eram unicelulares, procariontes, anaeróbios e dotados de uma estrutura bastante simples. A hipótese mais aceita para o surgimento de células eucariontes, mais complexas, é a da endossimbiose. Segundo esta hipótese, organismos procariotos ancestrais — que não possuíam núcleo verdadeiro — teriam, num primeiro momento, desenvolvido um núcleo verdadeiro, envolto por um sistema de endomembranas, através de invaginações da membrana plasmática. Em seguida, este eucarioto ancestral teria englobado uma bactéria aeróbia e estabelecido com elas uma relação simbiótica, isto é, mutuamente vantajosa. Enquanto a célula provia proteção do meio externo e nutrientes à bactéria, esta última retribuía utilizando o oxigênio de forma positiva, fornecendo energia à célula hospedeira através da respiração celular. Assim, ao longo do tempo, teriam se tornado um único organismo e estas bactérias aeróbias teriam dado origem às mitocôndrias. A mesma hipótese explica a origem dos plastídios, que acredita-se que eram procariontes fotossintetizantes que foram englobados por um ancestral das células eucarióticas. No entanto, assume-se que as mitocôndrias tenham surgido antes dos plastídios ao longo da evolução, já que todas as células eucariontes têm mitocôndrias, mas nem todas têm plastídios.

Referências:

Amabis, J.; Martho, G. Biologia moderna Amabis & Martho. Manual do Professor. 1ª Edição. São Paulo: Editora Moderna. 2016.

Lopes, S.; Rosso, S. Biologia: volume único. Editora Saraiva. 2005.

Reece, Jane B. et al. Biologia de Campbell. 10ª Edição. Porto Alegre: Artmed. 2015.

Texto originalmente publicado em https://www.infoescola.com/biologia/evolucao-celular/