Origem e evolução das bactérias Quando a vida surgiu na Terra há cerca de 4 bilhões de anos atrás, os primeiros tipos de células a evoluírem foram as células procariontes. Por aproximadamente 2 bilhões de anos, as células tipo-procariontes foram as únicas formas de vida na Terra. As rochas sedimentares mais velhas conhecidas encontradas na Groelândia são de cerca de 3,8 bilhões de anos atrás. Os fosseis mais antigos conhecidos são de células procariontes de 3,5 bilhões de anos, encontradas na Austrália Ocidental e na África do sul. A natureza destes fósseis e a composição química das rochas nas quais eles foram encontrados indicam que estas primeiras células utilizavam reações químicas simples para produzir energia para seu metabolismo e crescimento. Os gases do planeta primitivo, tais como amônia, hidrogênio e acido sulfídrico poderiam ser oxidados para produzir energia que permitia a conversão de CO 2 para materiais orgânicos celulares. Assim que os materiais se desenvolviam, tornaram-se substratos para apoiar o crescimento e metabolismo de outras células que usavam componentes orgânicos simples como fonte de energia. O uso de substâncias químicas como fonte de energia é conhecida como quimiolitotrofia; o uso de componentes químicos orgânicos é denominado de quimioheterotrofia. Assim, a quimiolitotrofia e a quimioheterotrofia foram os primeiros tipos de metabolismo a evoluírem. Um importante grupo de arqueias que foram envolvidas neste processo eram as metanogenicas, as quais crescem utilizando o H 2 como fonte de energia e o CO2 como fonte de carbono, resultando na produção da molécula orgânica mais simples de todas: o metano (CH 4). As arquéias e bactérias provavelmente surgiram de um ancestral universal, mas acredita-se terem se separado durante as primeiras etapas de evolução da vida celular nos dois grupos de procariontes que nós reconhecemos hoje. As bactérias fotossintéticas desenvolveram-se há cerca de 3 bilhões de anos atrás. O primeiro tipo de fotossíntese a aparecer foi denominado de anoxigenica, pois não produzia oxigênio, quinhentos milhões de anos antes da fotossíntese oxigênica. Esta capacidade fotossintética surgiu juntamente com os procariontes, especificamente no grupo das cianobacterias, antes mesmo da evolução dos vegetais. Assim que o oxigênio molecular começou a aparecer na atmosfera, os organismos que puderam usar o O2 para a respiração começaram sua evolução, e a obtenção de energia aeróbica tornou-se a forma prevalente de metabolismo entre as bactérias e algumas arquéias. Evidencias de fósseis sugerem que organismos eucarióticos somente surgiram há apenas 1 bilhão de anos e parecem ter evoluído das células procarióticas, especificamente de arqueias. Na verdade, existem muitas similaridades na biologia molecular de arqueias contemporâneas e células eucarióticas. Embora não se conheça como ocorreu esta transição da célula procariótica para a eucariótica, a teoria da endossimbiose oferece uma explicação plausível. Também, a origem das organelas eucarióticas, especialmente cloroplastos e mitocôndrias, pode ser explicado pelas associações evolucionarias entre células nucleadas primitivas e certas bactérias aeróbias e fotossintéticas, as quais levaram ao desenvolvimento destas organelas e à explosão da diversidade eucariótica. A endossimbiose é um processo onde umas células vivem dentro de outras células em uma relação mutualista. Existem muitos exemplos de endossimbiose no mundo microbiano, normalmente envolvendo células procarióticas menores vivando dentro do citoplasma de células eucarióticas. De acordo com esta teoria, foi sugerida que a primeira célula eucariótica era uma célula semelhante à ameba que de alguma forma desenvolveu um núcleo através de invaginações e dobraduras das membranas citoplasmáticas em compartimentos intracelulares. De fato, possivelmente todas as membranas eucarióticas podem ter surgido das células procarióticas através de diversos processos independentes de endossimbiose.. A relação evolucionaria dos três domínios é assunto de diversos estudos. Originalmente, achava-se que as arquéias eram um grupo mais primitivo, enquanto que as bactérias eram tidas como as mais intimamente relacionadas aos eucariotos. Todavia, estudos de RNAr indicaram que o ancestral universal dividiu-se em três linhagens que deram origem ao domínios atuais e demonstram maior proximidade das arqueias com células eucarióticas. Os fósseis mais antigos conhecidos são restos de cianobactérias encontradas em rochas do Oeste da Austrália que viveram há mais de 3,5 bilhões de anos. Desta forma, não parece surpresa que estes organismos tenham se separado em dois domínios. As células
Compartimentalização celular e suas origens
Estrutura e função das mitocôndrias e dos cloroplastos. Endossimbiose.
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