Teoria da endossimbiose

A Teoria da Endossimbiose, criada por Lynn Margulis, propõe que organelas ou organóides, que compõem as eucélulas tenham surgido como conseqüência de uma associação simbiótica estável entre organismos. Mais especificamente, esta teoria postula que os cloroplastos e as mitocôndrias (organelos celulares) dos organismos eucariontes (com um verdadeiro núcleo celular) têm origem num procarionte autotrófico – provavelmente um antepassado das cianobactéria actuais - que viveu em simbiose dentro de outro organismo, também unicelular, mas provavelmente de maiores dimensões, obtendo assim protecção e fornecendo ao hospedeiro a energia fornecida pela fotossíntese.

A principal implicação da endossimbiogênese é a de que os eucariotas são, de fato, quimeras produzidas pela combinação de diversos genomas de procariontes.

Esta teoria é apoiada por várias similaridades estruturais e genéticas como, por exemplo, o facto dos cloroplastos primários das plantas conterem clorofila b e os das algas vermelhas e glaucófitas conterem ficobilinas. Por outro lado, a análise do genoma de alguns destes organelos mostra a sua origem de outros organismos. Outros tipos de algas possuem cloroplastos que provavelmente têm origem numa endosimbiose secundária (como as actuais zooxantelas simbiontes dos corais) ou por ingestão dum organismo com aqueles organelos.

História

A ideia de que a célula eucariótica é um cojunto de microorganismos foi pela primeira sugerida na década de 1920 pelo biólogo norte-americano Ivan Wallin, mas a teoria da origem endosimbiótica das mitocôndrias e cloroplastos só foi formulada por Lynn Margulis da Universidade de Massachusetts - Amherst em 1981, com a publicação do seu ensaio Symbiosis in Cell Evolution (“Simbiose na Evolução das Células”) onde ela sugeriu que as células eucarióticas nasceram como comunidades de organismos em interacção, que se uniram numa ordem específica. Os elementos procarióticos poderiam ter entrado numa célula hospedeira, quer por ingestão, quer como um parasita. Com o tempo, os elementos originais teriam desenvolvido uma interacção biológica mutualmente benéfica que, mais tarde, se tornou numa simbiose obrigatória.

Margulis também sugeriu que o flagelo e cílio das células eucarióticas pode ter tido origem numa espiroqueta endosimbiotica, mas aqueles organelos não contêm DNA e não têm similaridades ultraestruturais com os dos procariotas; por estas razões, aquela ideia não tem grande apoio na comunidade científica. O mesmo autor sugeriu ainda que as relações simbióticas são uma das principais forças no processo evolutivo, tendo afirmado (em Margulis e Sagan, 1996) que "Os seres vivos não ocuparam o mundo pela força, mas por cooperação" e considera incompleta a teoria de Darwin de ser a competição a principal força na evolução.

Christian de Duve (premiado com o Prémio Nobel Medicina, em 1974) considera que os peroxissomas podem ter sido os primeiros endosimbiontes, que permitiram às células adaptar-se à quantidade crescente de oxigénio molecular na atmosfera da Terra, no entanto, como estes organelos também não possuem DNA, esta teoria é considerada especulativa e sem bases sólidas.

Provas da origem endossimbionte das mitocôndrias e cloroplastos

Os seguintes factos provam que as mitocôndrias e cloroplastos tiveram origem em bactérias endossimbiontes:

• Tanto as mitocôndrias como os cloroplastos possuem DNA bastante diferente do que existe no núcleo celular e em quantidades semelhantes ao das bactérias;
• As mitocôndrias utilizam um código genético diferente do da célula eucariótica hospedeira e semelhante ao das bactérias e Archaea;
• Ambos estes organelos se encontram rodeados por duas ou mais membranas e a mais interna tem diferenças na composição em relação às outras membranas da célula e semelhanças com a dos procariotas;
• Ambos se formam por fissão binária, como é comum nas bactérias; em algumas algas, como a Euglena, os cloroplastos podem ser destruídos por certas substâncias químicas ou por ausência prolongada de luz, sem que isso afecte a célula (que se torna heterotrófica); além disso, quando isto acontece, a célula não tem capacidade para regenerar os seus cloroplastos;
• Muito da estrutura e bioquímica dos cloroplastos, como por exemplo, a presença de tilacóides e tipos particulares de pigmentos, é muito semelhante aos das cianobactérias; análises filogenéticas de bactérias, cloroplastos e genomas eucarióticos também sugerem que os cloroplastos estão relacionados com as cianobactérias;
• A sequência do DNA de algumas espécies sugere que o núcleo celular contém genes que aparentemente vieram do cloroplasto;
• Tanto as mitocôndrias como os cloroplastos possuem genomas muito pequenos, em comparação com outros organismos, o que pode significar um aumento da dependência destes organelos depois da simbiose se tornar obrigatória, ou melhor, passar a ser um organismo novo;
• Vários grupos de protistas possuem cloroplastos, embora os seus portadores serem, em geral, mais estreitamente aparentados com formas que não os possuem, o que sugere que, se os cloroplastos tiveram origem em células endosimbiontes, esse processo teve lugar múltiplas vezes, o que é muitas vezes chamado “endosimbiose secundária”.

Ver também

• Evolução dos flagelos
• Simbiogénese

Recursos exteriores à Wikipédia

• The Birth of Complex Cells - by Christian de Duve

Referências

• Bruce Alberts, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts and Peter Walter, Molecular Biology of the Cell, Garland Science, New York, 2002.
• Jeffrey L. Blanchard and Michael Lynch (2000), "Organellar genes: why do they end up in the nucleus?", Trends in Genetics, 16 (7), pp. 315-320 (abstract)
• Paul Jarvis (2001), "Intracellular signalling: The chloroplast talks!", Current Biology, 11 (8), pp. R307-R310 (abstract)