Modelos explicativos para a origem das células eucarióticas.

Segundo o modelo autogenético, algumas células procarióticas ter-se-iam tornado progressivamente mais complexas. Prolongamentos da membrana citoplasmática deslocaram-se para o interior do citoplasma, origi­nando compartimentos, separados do resto do hialoplasma, que viriam a constituir os organelas celulares. 

 

Como resultado dessa compartimentação foi possível às células fazer uma divisão interna das suas funções. Os defensores deste modelo sugerem que o primeiro compartimento a surgir dentro da célula foi o invólucro nuclear, o que permitiu a individualização do material genético no interior do núcleo. 

Como resultado do aumento do número de organelas celulares, estas células sofreram um aumento de tamanho muito acentuado. 

 

O modelo endossimbiótico, atualmente o mais aceito, parte de uma característica típica de muitos seres vivos, a necessidade de viverem associados a outros seres vivos durante períodos mais ou menos longos do seu ciclo de vida. Assim, o modelo admite que as células procarióticas primitivas estabeleceriam múltiplas associações entre si. Algumas dessas células predadoras, por processos idênticos aos da fagocitose, ingeriam cianobactérias (procariontes fotossintéticos). 

 

Uma vez no interior do citoplasma, algumas de entre elas não seriam digeridas e começariam a fornecer à célula hospedeira matéria orgânica resultante da sua atividade fotossintética e a receber em troca proteção, água e minerais necessários à fotossíntese. Lentamente, entre estes dois seres associados, foi-se estabelecendo uma relação de simbiose, com pro­veito mútuo, que gradualmente tornou essas duas células uma estrutura indissociável e os dois seres dependentes da relação e incapazes de sobreviver separados. A célula da cianobactéria daria assim origem, pelo processo descrito anteriormente, aos cloroplastos.
 

 

Hipótese endossimbiótica ou simbiogênica
 

As células eucarióticas atuais têm organelas nos quais ocorrem as etapas fundamentais dos processos de obtenção e de transformação de energia; são as mitocôndrias e os cloroplastos. As mitocôndrias estão pre­sentes em praticamente todas as células eucarióticas e, no seu interior, ocorre a respiração celular. Os cloroplastos estão presentes em células de algas e de plantas e ne­les ocorre a fotossíntese. 

 

Os cientistas acreditam que tanto mitocôndrias como os cloroplastos descendem de bactérias primitivas que, num passado distante, associaram-se às primitivas células eucarióticas. Essa é a ideia central da hipótese endossimbiótica, ou hipótese simbiogênica. O termo simbiose, que compõe ambas as denominações, signifi­ca viver juntos.
 

Segundo essa hipótese, as primeiras células euca­rióticas adquiriram capacidade de respirar gás oxigênio quando passaram a abrigar, em seu citoplasma, células procarióticas aeróbias. Estabeleceu-se, então, uma troca de benefícios entre esses seres: a célula eucariótica garantia abrigo e alimento à célula procariótica e esta lhe fornecia energia, obtida por meio da respiração aeróbia.
 

De acordo com os cientistas, a associação foi tão bem sucedida que se tornou permanente e os primitivos "in­quilinos" procarióticos se transformaram em mitocôndrias, organelas essenciais à sobrevivência da célula eucariótica.
 

De acordo com a hipótese endossimbiótica, a his­tória dos cloroplastos é muito semelhante à das mitocôndrias. Os cloroplastos teriam surgido pela associação entre primiti­vas células eucarióticas (então já associadas às ancestrais das mitocôndrias) e bactérias fotossintetizantes.
Portan­to, as células de algas e de plantas atuais seriam o resul­tado de uma tripla associação de seres primitivos.
 

Modelo endossimbiótico - proposto por Lynn Margulis.
 

Segundo este modelo, o invólucro nuclear e os sistemas endomembranares asso­ciados também se originaram a partir de invaginações da membrana celular. No entanto, apresenta uma explicação distinta para a origem das organelas. Considera que as mitocôndrias e os cloroplastos resultaram da incorporação de células procarióticas por outras células. As células englobadas não foram degradadas e passaram a estabelecer uma rela­ção de simbiose com a célula hospedeira. Esta célula passou a conferir proteção, suporte e nutrientes, enquanto que as células procarióticas englobadas especializaram-se em alguns processos metabólicos.

Esta relação de simbiose é benéfica para ambas as células, tornando-se numa relação obrigatória e culminando com a evolução para células eucarióticas. Este modelo é apoiado pelos seguintes argumentos:

• Os cloroplastos e as mitocôndrias possuem dimensões semelhantes aos procariontes atuais, sendo capazes de se dividirem autonomamente.
• Aqueles organitos possuem o seu próprio material genético que é semelhante ao material genético bacteriano (o cromossoma circular não está associado a histonas, por exemplo).
• As mitocôndrias e os cloroplastos são capazes de sintetizar parte das proteínas (dependem parcialmente do núcleo, pois os seus cromosso­mas circulares não codificam para todas as proteínas que necessitam). A sua maquinaria celular para a transcrição e tradução é semelhante à dos procariontes.
• Existem muitos genes de origem bacteriana encontrados nos organis­mos eucariontes.
• As mitocôndrias e os cloroplastos possuem membrana dupla;
• Ambas as organelas possuem ribossomos idênticos aos que existem nos seres procariontes atuais.

A presença de cloroplastos nas plantas e algas e a sua ausência em animais e fungos apoiam a incorporação sequencial das células procarióticas por parte de células hospedeiras. O modelo endossimbiótico é, atualmente, o mais aceito para a explica­ção da origem das células eucarióticas.
 

Existem alguns organismos eucariontes, como, por exemplo, a Giárdia que não possuem mitocôndrias, oque apoia o modelo de que a formação do invólucro nuclear antecedeu a incorporação das mitocôndrias.

Giardia: um elo perdido na evolução das células eucarióticas?

Alguns autores consideram que Giárdia apresenta uma ultraestrutura semelhante à das células eucarióticas mais primitivas. É nucleada, apresentando, curiosamente, dois núcleos idênticos; no entanto, não apresenta mitocôndrias nem cloroplastos, e a ocorrência de outros organitos (como retículo endoplasmático ou aparelho de Golgi) não é consensual entre os diferentes autores.
 

Existem diferentes espécies de Giárdia, que podem infectar vários animais. No Homem, o micror­ganismo vive em condições anaeróbias no interior do intestino, alimentando-se dos produtos mucosos secretados pelos tecidos intestinais. Este microrganismo é um parasita unicelular que, ao longo do seu ciclo de vida, alterna entre duas formas: quisto e trofozoíto.
 

Os trofozoítos multiplicam-se por bipartição no interior do intestino delgado. Quando os parasitas passam para o intestino grosso, ocorre a formação de quistos, formas resistentes, que podem conta­minar aquíferos, constituindo formas infectantes. A infecção por Giárdia (giardíase) é uma doença de veiculação hídrica.