Síntese proteica

Já sabemos que a molécula de DNA garante a preservação da informação genética. Mas como é que essa informação se expressa, tornando-se efetiva?

A célula utiliza a maioria dessa informação para sintetizar proteínas. Algumas destas têm a capacidade de regular as reações do metabolismo celular- são as enzimas.

Os aminoácidos são codificados através de uma sequência de nucleótidos a que chamamos tripleto de nucleótidos por serem 3. A cada sequência de três nucleótidos vai corresponder um aminoácido.

Para que a síntese proteica ocorra, é necessário que a informação genética do DNA seja copiada, num processo chamado transcrição. A cadeia de DNA é aberta pela enzima RNA-polimerase, quebrando as ligações por hidrogénio entre as bases azotadas. Os ribonucleótidos unem-se por complementaridade de bases e formam o pré-RNA. À medida que a RNA-polimerase vai passando, as cadeias de DNA vão fechando.

O pré-RNA formado pela molécula de DNA apresenta segmentos codificáveis (exões) para sintetizar proteínas e segmentos não codificáveis (intrões). Para que a síntese proteica não seja interrompida, o pré-RNA irá passar por um processo de maturação. Deste modo, enzimas específicas retiram os intrões formando-se assim o RNA mensageiro (mRNA), uma sequência de nucleótidos totalmente codificável.

O mRNA migra do núcleo para o citoplasma onde irá se realizar a síntese proteica.

A informação do mRNA irá ser utilizada para sintetizar proteínas, num processo chamado tradução.

A tradução tem três fases: iniciação; alongamento e finalização.

1. Iniciação: O mRNA liga-se à subunidade onde irá acontecer a síntese proteica. De seguida, ocorre a ativação dos aminoácidos. Estes ligam-se a uma molécula de RNA de transferência (tRNA), formando-se assim o complexo aminoacil-RNAt. O tRNA têm na sua constituição um tripleto, que se chama anticodão, que se irá a um tripleto da cadeia de RNA mensageiro designado codão por complementaridade de bases. Esta união efetua-se no local P ou peptidil do ribossoma. O primeiro codão da cadeia de mRNA que irá ser traduzido, é o codão de iniciação (AUG), correspondente ao aminoácido metionina. Após a união do codão ao anticodão, ocorre a ligação da subunidade menor à subunidade maior do ribossoma, tornando-se ativo.
2. Alongamento: Após a ativação do ribossoma, o local P encontra-se ocupado, estando livre o local A ou aminoacil. Mais uma vez, o anticodão dum complexo aminoacil-RNAt liga-se por complementaridade de bases ao codão do mRNA. Os aminácidos existentes ligam-se entre si através de uma ligação peptídica. O ribossoma avança três nucleótidos, o primeiro tRNA ligado à metionina liberta-se e vai para o citoplasma e o local P passo a estar ocupado pelo segundo aminoácido, estando mais uma vez livre o local A. Assim se repete o processo...
3. Finalização: A síntese proteica termina quando o ribossoma encontra um codão de finalização (UAA, UAG, UGA). Como estes codões não têm nenhum anticodão complementar nem traduz nenhum aminoácido, a síntese termina. As subunidades do ribossoma separam-se, ficando inativo. A cadeia de aminoácidos liberta-se e o mRNA desagrega-se.

O código genético tem as seguintes características:

• cada aminoácido é codificado por um tripleto (codão);

• o codão de iniciação é o tripleto AUG e codifica a metionina;

• os codões de finalização são: UAA, UAG, UGA;

• é redundante, ou seja, existe mais do que um codão para codificar um aminoácido, como podemos ver na figura abaixo;

• não é ambíguo, ou seja, um codão não codifica dois aminoácidos diferentes;

• é universal, ou seja, tem o mesmo significado para a maioria dos organismos.

Contudo, o genoma de um individuo (conjunto de genes do individuo) pode sofrer alterações chamadas mutações. Quando afeta um determinado gene diz-se mutação génica.

Estas alterações são provocadas pelo desaparecimento ou pela adição de um nucleótido na sequencia que constitui o gene. Consequentemente, pode levar à produção de diferentes proteínas no organismo. Quando a proteína que não é produzida pela mutação tem um papel importante no organismo originam-se doenças. Uma das mais conhecidas é a anemia falciforme.

A mutação da anemia falciforme consiste na substituição do nucleótido timina do codão do ácido glutâmico pelo nucleótido adenina, dando origem à valina. Esta mutação tem como consequências, como podemos ver na imagem acima, a alteração da forma da hemoglobina em condições extremas de temperatura e pressão. Esta hemoglobina tem mais dificuldade em transportar oxigénio do que as hemácias normais, provocando anemia.

As mutações resultam de fatores ambientais de natureza física, química e biológica. Estes fatores ambientais são chamados agentes mutagénicos. São exemplos de agentes mutagénicos: radiações com elevado nível energético e substâncias radioativas.

Constituição dos cromossomas e ciclo celular

Os cromossomas estão localizados no núcleo, mais propriamente na cromatina. São constituídos por filamentos de DNA que se associam a histonas (proteínas do núcleo celular), enrolados entre si dando origem a nucleossomas e mais uma vez enrolados entre si que dão origem à sua estrutura, como podemos ver na figura abaixo.

São constituídos por dois cromatídeos ligados por uma estrutura resistente no centro designada centrómero.

O processo que permite que um núcleo se divida, originado dois núcleos-filhos, cada um contendo uma cópia exata de todos os cromossomas chama-se mitose.

A mitose é uma das fases do ciclo celular. Depois da célula se dividir, é necessário algum tempo para que a célula esteja pronta para uma próxima divisão celular. Todo este processo constitui o ciclo celular. O ciclo celular é constituído por três fases:

• Interfase;

• Mitose;

• Citocinese.

A interfase é o maior período do ciclo celular e é a fase de preparação para a próxima divisão celular. Compreende três períodos:

1. G1: Após a divisão celular, inicia-se esta fase. Neste período ocorre uma intensa atividade de síntese de moléculas de RNA, para sintetizar lípidos, glícidos e proteínas. Esta fase tem duração variável. As células de divisão rápida, passam à próxima fase. As células que apresentam divisão lenta, devido à sua complexidade, nunca conseguem realizar a divisão celular, entrando numa fase G0. Permanecem sem fazer divisão celular e esperam até ao próximo ciclo celular ou permanecem neste estado até à sua morte. Exemplos de células que nunca fazem divisão celular no nosso organismo são as células nervosas, os neurónios e as células musculares.
2. S: Neste período ocorre a replicação do DNA. Por replicação semiconservativa, uma molécula de DNA origina, por complementaridade de bases, duas cadeias filhas, originando duas moléculas de DNA.
3. G2: A partir da intensa atividade que ocorreu na fase G1, nesta fase ocorre a formação dos organelos (estruturas membranares) que serão utilizados nas moléculas-filhas.

Depois da fase G2 acabar, inicia-se a mitose e a célula mãe irá dividir-se em duas célula-filhas. A mitose caracteriza-se por quatro etapas:

1. Profase: É a fase mais longa. Os cromossomas enrolam-se, ficando mais densos, grossos e curtos. Dois pares de centríolos (centrossomas), afastam-se para polos opostos, formando entre eles o fuso acromático, que por sua vez é formado por fibrilas de microtúbulos proteicos. No final deste processo, o invólucro nuclear desagrega-se e os nucléolos desparecem. 
2. Metafase: Os cromossomas apresentam a sua condensação máxima. Os mesmos ligam-se ao fuso acromático, dispondo-se no plano equatorial da célula, formando a placa equatorial. Os cromatídeos encontram-se virados para fora do plano enquanto os centrómeros encontram-se virados para o centro do mesmo. 
3. Anafase: O centrómero rompe-se e os cromatídeos iniciam a ascensão polar ao longo das fibrilas de microtúbulos. No final deste processo, cada polo apresenta exatamente o mesmo número de cromossomas. 
4. Telofase: Os núcleos-filhos organizam-se. Forma-se um invólucro nuclear à volta dos mesmos. Os cromossomas descondensam-se e as fibrilas dos microtúbulos desorganizam-se. A mitose termina.

A anafase ou a telofase está associada com a citocinese, a divisão celular propriamente dita. Nas células eucarióticas, a citocinese é diferente entre as animais e as vegetais.

Nas células animais a citocinese é marcada por uma constrição na membrana celular na zona equatorial da célula. Este anel contrátil resulta de um conjunto de filamentos que se encontram junto da membrana celular.

Nas plantas vegetais superiores não existem centríolos. Os organizadores de microtúbulos são responsáveis pelas fibras do fuso acromático nestas células.

Nas células vegetais, a existência de parede celular impossibilita a constrição na membrana celular. Assim, as vesículas no complexo de Golgi contendo proteínas, celulose e polissacarídeos dispõem-se na região equatorial da célula. À medida que as vesículas golgianas se vão fundindo, vai-se formando uma membrana celular que acaba por dividir a célula em duas. A celulose junto da placa irá originar as novas paredes celulares, formando-se do centro para a periferia. Quando as novas paredes atingem a a parede celular da célula-mãe, a citocinese termina, assim como a divisão celular.

Descontrolo na Divisão Celular

Através da mitose, as células do nosso corpo estão constantemente a reproduzir-se e a renovarem-se. Este processo é realizado de forma controlada de acordo com as necessidades do organismo. No entanto, em certas ocasiões, certas células reproduzem-se a uma velocidade maior desencadeando o surgimento de massas celulares. Este processo ocorre porque existe uma enzima que controla a divisão celular nas nossas células. Quando esta enzima deixa de estar operacional, devido a fatores externos ou ser geneticamente alterada, deixa de ter capacidade de controlar a divisão celular nas nossas células. Isto origina massas celulares denominam-se de neoplasias, sendo mais conhecidas como tumores. Estes tumores podem ser benignos ou malignos.

Nas neoplasias benignas (tumor benigno), a massa localizada nas células desenvolvem-se de forma lenta e assemelham-se ao seu tecido original, sendo raro o risco de vida para quem as tem.

Nas neoplasias malignas (tumor maligno), o crescimento das células é rápido e infiltrativo e têm a capacidade de de reproduzir e desenvolver em outras partes do corpo, fenónemo conhecido como metástese, fazendo com que as células se comportem de forma anormal:

- Multiplicação rápida, invasiva e descontrolada no tecido, tendo a capacidade de formar novos vasos sanguíneos que as irão nutrir e manter a sua expansão descontrolada;

- Capacidade de se desprender do tumor e migarem para tecidos vizinhos e ao atingirem o interior de um vaso sanguíneo ou linfático, disseminarem-se, chegando a atingir órgãos distantes do seu local de origem (metástase).

- As células cancerígenas geralmente são menos especializadas nas suas funções comparativamente com as normais. Consoante as células cancerígenas vão substituindo as normais, os tecidos invadidos vão perdendo as suas funções.

São várias as causas do cancro, podendo ser externas ou internas ao organismo, mas estando as mesmas inter-relacionadas. As causas externas estão relacionadas com o meio ambiente, hábitos e rotinas de um ambiente social e cultural, representando 80 a 90% dos cancros (ex: cigarro ou exposição excessiva ao sol). As causas internas estão relacionadas com a herança genética de cada organismo e a sua capacidade de se defender das agressões externas. Com o envelhecimento e estando o organismo mais tempo exposto aos fatores de risco faz com que as mudanças nas células em idosos aumentem o risco de cancro.

Crescimento e regeneração de tecidos vs diferenciação celular

Como já sabemos, a mitose garante que, a partir de uma célula, se formem duas células-filhas geneticamente idênticas. Sendo assim, todos os fenómenos de multiplicação, crescimento e renovação celulares e de reprodução assexuada estão associados à mitose. 

O ciclo celular pode repetir-se inúmeras vezes até originar um ser pluricelular. Mas para estes seres multicelulares existirem, é necessário que ocorra um processo de diferenciação.

O ovo ou oócito é a primeira célula de um organismo e é capaz de originar células-filhas e estas, por sua vez, dão origem a diferentes tipos de células. Diz-se assim, que o ovo é uma célula totipotente, isto é, tem potencialidade para originar todo o tipo de células.

As primeiras divisões do ovo originam células pluripotentes (indiferenciadas), semelhantes entre si e à célula inicial que lhe deu origem. Estas têm potencialidade para originar quase todas as células do organismo.

 As células pluripotentes por sua vez dão origem a células multipotentes, células específicas de determinados tecidos e órgãos. As pluripotentes também podem originar células unipotentes, células específicas apenas para um determinado tecido ou órgão.

Destes três tipos de células (totipotentes, pluripotentes e multipotentes), as células totipotentes têm o menor grau de diferenciação e as células multipotentes têm o maior grau de diferenciação.

Estes quatros tipos de células referidos acima são células estaminais. Quer dizer que:

• são células indiferenciadas;
• são capazes de se dividirem e de se diferenciarem em diferentes tipos de células;
• apresentam capacidade de autorrenovação, sendo a sua divisão assimétrica (uma das células permanece no estado estaminal enquanto a outra diferencia-se numa célula especializada).

As células embrionárias são totipotentes e pluripotentes. As células adultas são multipotentes ou unipotentes. 

Na espécie humana, as principais células multipotentes existentes no nosso organismo capazes de regenerar tecidos são as células da medula óssea.

Nos tecidos adultos de plantas também existem células indiferenciadas, estando agrupadas em tecidos chamados meristemas. 

Um dos maiores desafios da Biologia é produzir produzir um individuo completo a partir duma célula. Este desafio, apesar de tudo, é quase impossível pelo facto das células somáticas de um organismo adulto, apesar de serem estaminais, não serem totipotentes.

A produção de um ou mais indivíduos geneticamente idênticos ao progenitor designa-se clonagem, sendo o individuo chamado de clone.

O exemplo mais conhecido de clonagem é a ovelha Dolly em 1997.

Na imagem acima podemos ver a explicação da clonagem da ovelha Dolly. A ovelha ilustrada no primeiro passo da clonagem da ovelha Dolly, essa foi a ovelha dadora do material genético. Consequentemente, o genoma da ovelha clonada (Dolly) irá ser igual ao genoma (características físicas) da ovelha dadora do núcleo celular.

Reprodução (assexuada)

A reprodução assexuada tem as seguintes características:

• Não intervém células sexuais e não existe fecundação;
• A descendência é apenas de um progenitor;
• Os descendentes são geneticamente idênticos entre si e ao progenitor.

Se os descendentes são idênticos entre si e ao progenitor então são clones.

Sendo os descendentes geneticamente idênticos entre si e ao progenitor, o mecanismo celular que permite a ocorrência da reprodução assexuada é a mitose.

Existem imensas técnicas de estratégias de reprodução assexuada. As mais comuns são:

1. Bipartição;
   
2. Divisão múltipla;
3. Fragmentação;
4. Gemulação;
5. Partenogénese;
6. Esporulação;
7. Multiplicação vegetativa.

1. Bipartição

A bipartição é uma divisão simples / binária e consiste em que uma célula se divida em duas semelhantes, que depois irão crescer até atingirem o tamanho da progenitora. É o processo mais comum nos seres procariontes e também ocorre nalguns eucariontes.

2. Divisão Múltipla

3. Fragmentação

4. Gemulação

5. Partenogénese

6. Esporulação

7. Multiplicação vegetativa

Esta técnica de reprodução assexuada é um processo exclusivo das plantas e ocorre devido à existência de meristemas que mantém a capacidade de regeneração e originam novas células.

• Nas folhas;

• Nos estolhos;

• Nos rizomas;

• Nos tubérculos;

• Nos bolbos.

7.1.1 Multiplicação vegetativa natural nas folhas

Certas plantas, como a kalanchoe desenvolvem propágulos nas margens das folhas. Cada um deles é uma plântula que irá cair no solo dando origem a uma planta adulta.

7.1.2 Multiplicação vegetativa natural nos estolhos 

Os morangueiros e as begónias são exemplos de plantas que utilizam esta técnica de multiplicação vegetativa. As mesmas produzem caules prostrados chamados estolhos. Estes partem do caule principal e vão dar origem a plantas novas. O caule principal morre e as novas plântulas desenvolverão as suas próprias raízes e folhas.

7.1.3 Multiplicação vegetativa natural nos rizomas

7.1.4 Multiplicação vegetativa natural nos tubérculos

7.1.5 Multiplicação vegetativa natural nos bolbos

7.2 Multiplicação vegetativa artificial

Utilizados no setor agroflorestal para a multiplicação vegetativa de plantas destacam-se, pela sua importância, a estacaria, a mergulharia e a enxertaria. 

7.2.1 Estacaria

7.2.2 Mergulharia

Esta técnica consiste em dobrar um ramo da planta até ser enterrado no solo. Quando estiver enterrado, irá desenvolver raízes originando, assim, uma planta independente.

7.2.2.1 Alporquia

7.2.3 Enxertia

7.3 Vantagens e desvantagens da reprodução assexuada

Vantagens:

• É mais rápida e é realizada em grandes quantidades;
• Colonização de ambientes favoráveis;
• Em termos de produção agrícola permite selecionar as características das plantas pretendidas favorecendo economicamente as empresas;
• Conserva os descendentes com as características pretendidas.

Desvantagens:

• A ausência de variabilidade genética pode tornar perigosa a sobrevivência da espécie devido ao aparecimento de mudanças ambientais desfavoráveis (se prejudica um, prejudicam-se todos).

Reprodução sexuada

Para que da fecundação resulte um ovo diploide, isto é uma célula com 2n cromossomas, será necessário que os gâmetas sejam haploides, ou seja, que possuam metade destes cromossomas (n). Por este facto, os gâmetas são formados por um tipo especial de divisão celular designado meiose. Obviamente, isto será antes da fecundação.

A meiose consiste em duas divisões sucessivas; divisão I e divisão II. Na divisão I, um núcleo diploide origina dois haploides. Assim sendo, esta divisão também é designada com divisão reducional.

Na segunda divisão, pelo facto do número de cromossomas se manter, também se denomina divisão equacional.

A primeira e segunda divisão são precedidas de uma única replicação do DNA, antes da 1ª divisão.

1ª divisão da meiose

Profase I

Esta é a fase mais longa da meiose. 

• O núcleo aumenta de volume;
  
• Os cromossomas sofrem um processo de condensação, tornando-se mais grossos, curtos e visíveis;
• Os cromossomas homólogos ( assim designados por possuírem o mesmo tamanho, mesma forma e por possuírem os genes para as mesmas características do ser vivo), emparelham, num processo chamado sinapse. Estes pares designam-se bivalentes e subcruzam-se em vários pontos designados pontos de quiasma.
• Nos pontos de quiasma, pode haver troca de informação genética (quebra e trocas de segmentos entre os cromatídeos dos cromossomas homólogos). Este processo designa-se crossing-over.
• A membrana nuclear e o nucléolo desorganizam-se progressivamente;
  
• Nas células animais, os centrossomas (pares de centríolos) vão para polos opostos e formam o fuso acromático.
• Os cromossomas deslocam-se para a zona equatorial da célula.

Metafase I

Anafase I

Telofase I

2ª Divisão da meiose

Profase II

• Os cromossomas condensam-se;
• Os centrossomas em polos opostos formam o fuso acromático;
• Os cromossomas dirigem-se para a placa equatorial, presos pelo centrómero às fibras do fuso acromático.

Metafase II

• Os cromossomas dispõem-se na placa equatorial, equidistantes aos polos e sempre presos pelo centrómero às fibras do fuso acromático;

Anafase II

• Ocorre a divisão do centrómero e dá-se a ascensão polar, sendo que os cromatídeos de cada cromossoma vão para polos opostos.
• Os dois conjuntos de cromossomas que  acabam de se separar são haplóides (n);

Telofase II

• Os cromossomas iniciam a sua descondensação;
• Desorganiza-se o fuso acromático;
• O nucléolo e a membrana nuclear diferenciam-se, formando-se quatro núcleos haploides (n);
• Se a citocinese não aconteceu na telofase I, acontecerá agora, originado quatro células-filhas.

Ciclos de vida: unidade e diversidade

Um ciclo de vida é caracterizado por alternância de fases nucleares, tendo duas fases:

• Fase haplóide: constituído por células haplóides, n cromossomas e resulta da meiose;
• Fase dipoide: constituída por células diploides, 2n cromossomas e resulta da fecundação.

Sendo a fecundação e a meiose processos comuns a todos os seres vivos que se reproduzem sexualmente, originaram-se ciclos de 3 tipos:

1. Ciclo de vida haplonte;
2. Ciclo de vida diplonte;
3. Ciclo de vida haplodiplonte: Neste ciclo as fases nucleares têm uma duração muito semelhante. Neste ciclo também existe alternância de gerações. 

1. Ciclo de vida Haploide:

Nestes ciclos, a meiose ocorre logo a seguir à fecundação do zigoto diploide. Como a meiose é logo a seguir à fecundação, diz-se meiose pós-zigótica. Esta meiose não produz gâmetas, mas sim células haplóides, que se dividem por mitose e dão origem ao ser vivo haplonte. Logo, os gâmetas não são produzidos por meiose, mas por mitose. O único estado diploide é o zigoto, logo o ciclo diz-se haplonte. Um exemplo de um ser vivo com este ciclo é a espirogina (alga).

Como podemos ver pela imagem acima, a meiose ocorre logo a seguir da fecundação e os gâmetas são formados por mitose.

Na reprodução sexuada da espirogina, existe um  tubo de conjugação que faz a ligação entre o gâmeta dador e o gâmeta recetor. O gâmeta dador atravessa o tubo de conjugação, junta-se com o gâmeta dador, fecundam e formam o zigoto.

2. Ciclo de vida diplonte

3. Ciclo de vida haplodiplonte

Estabelecendo um ponto de partida, começando pelo esporófito (o feto). Encontramo-nos na fase diploide, sendo o esporófito a estrutura que contém os esporângios, as estruturas mães que irão dar origem aos esporos. No esporângio, ocorre a meiose e a formação de esporos, que por sua vez, irão ser libertados pelos esporângios e germinarem. Como a meiose ocorre antes dos esporos são células haploides, começando assim a fase nuclear haploide. Os esporos irão germinar e irão formar um protalo, o gametófito, que é a estrutura capaz de produzir gâmetas masculinos (anterídeo) e gâmetas femininos (arquegónio). Os gâmetas feminino e masculino juntam-se, formando a oosfera. Os mesmos passam pelo processo de fecundação, formando um zigoto, que irá dar origem ao feto (esporófito).

Evolução Biológica

A origem dos seres vivos

Os primeiros milhões de anos da Terra foram marcados por bombardeamentos meteoríticos, sucedendo-se a um ritmo muito elevado, o que provocou um ambiente muito inóspito à formação da vida. 

Depois desta fase, a temperatura foi diminuindo e entrámos numa época mais calma e mais propícia à formação da vida (moléculas complexas que não fossem destruídas pelo calor).

Segundo esta hipótese, as moléculas orgânicas, ao interagirem entre si, terão originado sistemas com elevados níveis de organização, chamados protobiontes (agregados moleculares que não são capazes de se reproduzirem de forma regular).

A origem dos seres vivos eucarióticos

Existem duas hipóteses que explicam a formação dos seres vivos eucarióticos:

1. Hipótese Autogénica;
2. Hipótese Endossimbiótica.

1. Hipótese Autogénica

Esta hipótese afirma que o núcleo foi formado através de uma invaginação na membrana plasmática que organizou o material genético. Algum desse material genético saiu do núcleo e foram agrupados em organelos intracelulares como os cloroplastos e as mitocôndrias. No entanto, o material genético dos mesmos e do núcleo apresentam diferenças, não sendo iguais.

2. Hipótese Endossimbiótica

Esta hipótese afirma também que o núcleo foi formado por uma invaginação na membrana celular que organizou o material genético. No entanto, esta teoria afirma que os cloroplastos e as mitocôndrias eram seres procariontes livres que se fundiram com a célula com o núcleo recém-formado, fixando-se no interior e ambas estabeleceram uma relação simbiótica e que foi benéfica para as duas.

Existem várias evidências que os cloroplastos e as mitocôndrias foram seres procariontes livres:

• Têm dimensões semelhantes às bactérias;
• Produzem as membranas internas e replicam-se por um processo semelhante à fissão binária que ocorre nas bactérias;
• Possuem o seu próprio material genético (DNA circular sem histonas, tal como acontece nos procariontes atuais);
• Os ribossomas dos mesmos são mais semelhantes aos ribossomas das bactérias do que os ribossomas das células eucarióticas;
• Existem enzimas e sistemas de transporte dentro dos mesmos que se assemelham às células procarióticas.

A origem da pluricelularidade

Os seres vivos, há milhões de anos atrás, eram apenas seres unicelulares. No entanto, ao longo de milhares de anos, foram-se juntando formando colónias do mesmo tipo de seres vivos, tornando-se menos vulneráveis.

Inicialmente todas as células possuíam a mesma função, mas ao longo de vários anos ter-se-ão especializado em determinadas funções (por exemplo, as células periféricas da colónia especializaram-se na proteção e as células do centro especializaram-se na reprodução). 

A diferenciação celular e a consequente especialização resultou numa interdependência estrutural e funcional das células coloniais,que se acentuou ao longo da evolução, surgindo seres pluricelulares.

Quais são as vantagens da pluricelularidade?

• Grande diversidade de formas com adaptação a diferentes ambientes;
• Aumento do tamanho sem comprometer a eficácia das trocas com o meio;
• Maior especialização com proporcional eficácia na utilização de energia;
• Maior independência em relação com o meio ambiente com manutenção das condições do meio interno.

Mecanismos de evolução

Existiram imensas teorias para explicar a mesma. São elas:

1. Fixismo: as espécies são unidades fixas e imutáveis que surgiram independentemente umas das outras.

Uma teoria fixista, o Criacionismo, afirma que as espécies tiveram origem divina e, como tal, são perfeitas e estáveis, por isso ficaram fixas ao longo de milhares de anos.

No final do séc. XVIII, o fixismo começou a ser posto em causa porque:

• Baseava-se na fé, ou seja, não era objetivo de estudo por parte da ciência. 
• Descobriram-se de fósseis de seres vivos que não existiam na atualidade.

Outra teoria fixista foi o Catastrofismo, afirmando que as catástrofes naturais, como dilúvios e glaciações, extinguiam os seres vivos dessa região e eram repovoados por seres vivos que migravam para esse local, não sendo iguais aos que existiam. 

Ao longo do séc. XVIII e XIX, o descobrimento da Geologia e, sobretudo, da paleontologia, permitiu ter uma noção mais clara dos fenómenos que aconteciam no planeta, e como tal, surgiu a ideia do mundo em constante mudança.

Através destes conhecimentos, surgiu o uniformitarismo e o gradualismo, afirmando que:

• As leis naturais são constantes no espaço e no tempo;
• Os acontecimentos do passado devem ser explicados com os fenómenos do presente (atualismo);
• A maioria das alterações geológicas ocorre de forma gradual e lenta.

Estas teorias  levaram ao aparecimento de modelos que explicassem o processo evolutivo.

Lamarckismo

Surgiu o Lamarckismo, criado por Lamarck, baseando-se em 2 princípios:

• Lei do uso e do desuso;
• Lei da transmissão dos carateres adquiridos.

As características adquiridas são passadas de geração em geração.

No entanto, esta teoria foi alvo de críticas:

• O facto da matéria viva ter a "ambição natural" de ser melhor;
• A lei do uso e do desuso não explicava todas as modificações;
• A 2ª lei não é válida, porque as atrofias dos órgãos não são transmitidas.

Darwinismo

Depois de Charles Darwin dar a volta ao mundo em 5 anos, surgiu a teoria do Darwinismo, também designada por teoria da seleção natural:

1. Os indivíduos de uma espécie apresentam variabilidade nas suas características;
2. As populações têm tendência para uma progressão geométrica, aumentando o número de descendentes;
3. Entre a população existe uma luta pela sobrevivência devido à competição da procura de alimento ou outros fatores ambientais. Por esta razão, um número significativo de indivíduos é eliminado;
4. Alguns indivíduos apresentam características vantajosas no meio em que se encontram. Por esta razão, sobrevivem mais tempo, ocorrendo a sobrevivência dos mais aptos;
5. Como são mais aptos, os indivíduos com as características favoráveis reproduzem-se mais, e assim, transmitem as suas características aos descendentes;
6. Devido a uma acumulação lenta de determinadas características de geração em geração, surgem novas espécies.

Argumentos a favor das teorias evolucionistas

Anatomia Comparada

• Estruturas análogas: são estruturas com origem embrionária diferente mas que apresentam aspetos e funções semelhantes. Surgem por evolução convergente, ilustrando o efeito adaptativo da seleção natural.

• Estruturas vestigiais: são estruturas que terão sido úteis no passado mas que no momento já não são. Dizem-se, por isso, órgãos atrofiados. Um exemplo é a pélvis da baleia (fig53).

Paleontologia

A descoberta de fósseis mostram como é que os seres vivos vão sofrendo alterações ao longo do tempo, ajudando a construir árvores filogenéticas de várias espécies, mostrando as suas alterações ao longo de milhões de anos.

Distribuição geográfica

As espécies tendem a ser mais semelhantes quanto mais próximas geograficamente estiverem, adaptando-se semelhantemente ao ecossistema, uma vez que estão próximas entre si.

Citologia

O facto de todos os seres vivos apresentarem vias metabólicas semelhantes, apesar de serem muito diferentes, isto indicia uma origem comum. O facto dos compostos orgânicos estarem em todos os organismos e a universidade do código genético também o evolucionismo.

Embriologia comparada

A comparação de embriões revela semelhanças nas primeiras fases de desenvolvimento e estruturas comuns em embriões de diferentes grupos.

Neodarwinismo

Esta teoria afirma que:

• A seleção natural atua sobre os indivíduos com toda a sua carga genética;
• Os indivíduos com características mais favoráveis, como já foi dito, reproduzem-se mais e transmitem os seus genes aos seus descendentes, tornando-os mais frequentes.

Quais são os mecanismos que contribuem para a variabilidade genética?

1. Mutações: Se acontecer (muito raramente) uma mutação favorável num indivíduo, as mutações constituem uma fonte primária na variabilidade genética.

2. Migrações: os movimentos migratórios conduzem a alterações no fundo genético porque são responsáveis por um fluxo de genes entre populações.

3. Deriva genética: são variações no fundo genético que ocorrem, exclusivamente, ao acaso. Existem dois efeitos neste aspeto:

• Efeito fundador: ocorre quando um número restrito de indivíduos, duma população, se desloca para uma região, transportando parte restrita do fundo genético da população original.

• Efeito gargalo: acontece quando o número de indivíduos de uma população diminui drasticamente, e um determinado conjunto de genes será fixado na população enquanto que outros foram eliminados.

4. Cruzamentos ao acaso: quando este fenómeno acontece, diz-se que existe panmixia. Isto permite a manutenção do fundo genético.

5. Seleção natural: A fecundação (união aleatória de gâmetas) e a meiose (crossing-over e separação aleatória de cromossomas homólogos) contribuem para a variabilidade genética.

6. Seleção artificial: O Homem é responsável pela modificação de determinadas espécies. Ao escolher qualquer tipo de planta ou animal de espécies diferentes e se o mesmo os forçar a acasalarem (os animais) ou os reproduzirem, estes fenómenos também contribuem para a variabilidade genética. Os cães, por exemplo, muitas das espécies originam-se por acasalamento forçado de cães de espécies diferentes.

Classificação de seres vivos

Conhecer e entender a diversidade de vida na Terra sempre foi um desafio, e ainda é para os biólogos.

Noções básicas de classificação de seres vivos:

1. Nomenclatura: atribuição e designação científica de grupos taxonómicos;
2. Taxonomia: Ramo da ciência com objetivo de classificar e nomenclar os seres vivos;
3. Sistemática: É a ciência que estuda as relações evolutivas dos seres vivos, e desenvolvem sistemas de classificação através das suas relações.

Existem imensos sistemas de classificação de seres vivos. Entre eles estão:

• 1. Sistemas de classificação práticos: são SC (sistemas de classificação) ligados a características dos seres vivos que tinham interesse para as necessidades básicas do Homem. São chamados SC primitivos.
• 2. Sistemas de classificação racionais: são SC com uma base racional, utilizando as características estruturais dos seres vivos.

Dentro dos SC racionais, podemos encontrar:

• 2.1 Classificações horizontais: são classificações estáticas. Têm em conta as características estruturais mas não têm em conta o fator tempo. São classificações fixistas.
• 2.2 Classificações verticais: Têm em conta o fator tempo. São classificações evolucionistas. 

Dentro dos sistemas de classificação racionais horizontais, podemos encontrar:

• 2.1.1 SC artificiais: Esta classificação baseia-se num número pequeno de características e não refletem as relações dos organismos;
• 2.1.2 SC naturais: Esta classificação baseia-se em inúmeras características dos seres vivos. Também são chamadas classificações fenéticas.

2.2.1  As classificações racionais verticais são classificações filogenéticas/filéticas. Com desenvolvimento das ideias evolucionistas, os seres vivos passaram não só a ser classificados pela sua morfologia e estrutura, mas também de acordo com a sua história evolutiva.

Destas classificações surgem árvores filogenéticas, agrupando os seres vivos de acordo com os seus graus de parentesco.

Em conclusão:

Existem vários critérios de classificação de seres vivos:

1. Morfológicos: homologias/analogias, simetria corporal, polimorfismo, metamorfoses;
2. Paleontológicos: fósseis de transição;
3. Modo de nutrição/fisiologia: fotoautotróficos, quimiautotróficos, heterotróficos por ingestão/heterotróficos por absorção;
4. Embriológicos: homologias embrionárias;
5. Cariológicos: número de cromossomas;
6. Etológicos: diferenças nos padrões de comportamento de grupos semelhantes;
7. Interação nos ecossistemas: produtores, microconsumidores/macroconsumidores, decompositores;
8. Bioquímicos: comparação de biomoléculas, nomeadamente ácidos nucleicos e proteínas;
9. Organização celular/citologia: procariontes/eucariontes, unicelulares/pluricelulares, indiferenciados/diferenciados, complexidade e organização estrutural.

Principais níveis taxonómicos dos seres vivos

A taxonomia hierarquiza os indivíduos. À medida que progredimos do reino ao género, o número de espécies por nível diminui, mas os seres vivos vão sendo cada vez mais aparentados.

A espécie é a unidade básica da classificação de seres vivos. É definida como um conjunto de indivíduos que partilham o mesmo fundo genético e estão isolados reprodutivamente, relativamente a outras espécies.

Regras de nomenclatura:

• A língua utilizada é o latim;
• O nome da espécie é escrito em itálico ou sublinhado;
• Aplica-se a nomenclatura uninomial a taxa superiores à espécie;
• O nome das famílias obtém-se acrescentando ao género idae (família animais) ou aceae (famílias vegetais);
• Aplica-se a nomenclura binominal à espécie. Ex: Felis catus, sendo o primeiro nome correspondente ao género Felis (1ª letra maiúscula) e o segundo é o epíteto específico (em minúsculas), catus;
• Aplica-se nomenclatura trinominal à subespécie. Ex: Homo sapiens sapiens, sendo o terceiro nome o epíteto subespecífico;
• O nome do taxonomista coloca-se da seguinte forma: Canis familiaris L. (1758) ou Canis familiaris (Lineu, 1758).

Reinos na classificação de seres vivos e as suas mudanças ao longo o tempo:

• Segundo o sistema de dois reinos de Aristóteles e Lineu, os fungos e os seres unicelulares com cloroplastos eram considerados plantas, assim como as bactérias. Os seres unicelulares eucariontes com locomoção estavam incluídos nos animais;
• Haeckel propôs o reino protista para os seres unicelulares eucariontes com locomoção;
• Copeland distinguiu os seres eurariontes dos procariontes e incluiu estes últimos num reino à parte, o reino monera.
• Whitttaker separou os fungos dos restantes reinos pelo facto de possuírem parede celular, serem heterotróficos por absorção, microconsumidores. Modificou o seu sistema em 1979, incluindo os fungos flagelados e as algas no reino protista. Embora algumas algas sejam multicelulares, têm um nível de organização muito reduzido.