Notícia - Cientista português descobriu novas aplicações para biologia molecular

Esta manhã vi no telejornal esta notícia e achei muito interessante por isso decidi partilhar!

Vídeo Saúde
2008-12-17
Cientista português descobriu novas aplicações para biologia molecular

(para ver o vídeo ir a http://ww1.rtp.pt/noticias/index.php?headline=98&visual=25&article=378236&tema=37)

Um cientista português foi distinguido com um prémio de enorme prestígio a nível europeu. Tiago Fleming Outeiro ficou em primeiro lugar no ranking da Organização Europeia de Biologia Molecular.

Evolução biológica - Argumentos a favor do evolucionismo

Argumentos a favor do evolucionismo

Desde Darwin até ao presente, os dados recolhidos por vários ramos da Biologia e da Geologia parecem confirmar o evolucionismo.

Argumentos de anatomia comparada

A anatomia comparada baseia-se no estudo comparado das formas e estruturas dos organismos com o fim de estabelecer possíveis relações de parentesco entre elas. Essas relações de parentesco ou filogenéticas são evidenciadas pela presença de órgãos homólogos, análogos e vestigiais.

Órgãos ou estruturas homólogas são órgãos com a mesma origem embriológica, estrutura básica e posição idêntica no organismo, mas que podem apresentar funções e aspectos diferentes. A sua existência explica-se por fenómenos de divergência, que significa que, à medida que os diferentes grupos se iam adaptando a diversos ambientes e nichos ecológicos, sofrendo pressões selectivas diferentes (como a selecção natural, mutação, deriva genética, etc), estes órgãos evoluíram de forma diferente a partir de uma estrutura ancestral comum, que depois passou a desempenhar funções diferentes. Isto reflecte uma evolução divergente. Exemplos disso são os membros anteriores dos Vertebrados.

Órgãos ou estruturas análogas são órgãos que têm origem embriológica, estrutura e posição relativa diferentes, desempenhando a mesma função e forma. Estes órgãos surgem quando espécies ancestrais diferentes colonizam habitats semelhantes, sofrendo pressões selectivas semelhantes, adquirindo adaptações semelhantes. Isto reflecte uma evolução convergente e um efeito adaptativo da selecção natural. Exemplos de órgãos análogos são os espinhos dos cactos e os das eufórbias.

Órgãos ou estruturas vestigiais são órgãos que resultam da atrofia de um órgão primitivamente desenvolvido. Nestes órgãos a selecção actua em sentido regressivo, privilegiando os indivíduos que possuem estes órgãos na sua forma menos desenvolvida. Exemplos destes órgãos no ser humano são: o apêndice intestinal, vértebras caudais, músculos auriculares e o dente do siso.

A existência de estruturas vestigiais evidenciam que, ao contrário do que defendem os fixistas, os indivíduos de uma dada espécie não se mantiveram imutáveis, alterando-se ao longo do tempo, sendo seleccionados de acordo com as condições ambientais.

Argumentos Paleontológicos

Ao estudar os fósseis confirma-se a presença de espécies extintas, o que contraria a ideia de imutabilidade das espécies (ex: dinossauros, amonites e trilobites).
As descobertas de sequências de fósseis ilustram as modificações sofridas ao longo de um processo de evolução por determinados grupos (Ex: série de cavalo), ajudando a construir árvores filogenéticas.
Existem fósseis que possuem características que correspondem a dois grupos diferentes de organismos, sendo denominados de formas intermédias ou sintéticas. Um exemplo é o animal Archaeopteryx (figura ao lado) que apresenta caracteres comuns aos Répteis, dentes e escamas, e às Aves, penas e asas, o que sugere a existência de antepassados comuns para diferentes grupos de seres vivos.
As formas sintéticas também são chamadas de transição porque terão sido a transição de um grupo para outros grupos de organismos. Estas formas permitem documentar que os organismos que hoje se conhecem não são totalmente independentes uns dos outros quanto à origem.

Argumentos citológicos

A teoria celular defende que todos os seres vivos são constituídos por células. A célula é a unidade estrutura e funcional de todos os seres vivos, com vias metabólicas idênticas em seres vivos muito diferentes. Isto indica uma origem comum.

Argumentos biogeográficos

Defendem que as espécies tendem a ser mais semelhantes quanto maior é a sua proximidade geográfica. Quanto mais isoladas, maiores as diferenças entre si.

Argumentos embriológicos

O estudo comparado de embriões releva semelhanças nas primeiras etapas do seu desenvolvimento e estruturas comuns em embriões de diferentes grupos.

Argumentos bioquímicos

Nos últimos anos, os estudos de natureza bioquímica vieram dar um impulso notável à argumentação evolucionista, não só quantitativamente mas qualitativamente.
As provas bioquímicas apoiam a evolução na medida em que reforçam a ideia de origem comum dos diferentes grupos de seres vivos. Estes argumentos baseiam-se:
- No facto de todos os organismos serem basicamente constituídos pelo mesmo tipo de biomoléculas (proteínas, lípidos, glícidos, ácidos nucleicos);
- O facto do DNA e o RNA serem centrais no mecanismo global de produção de proteínas onde intervém um código genético universal;
- Universalidade do ATP como energia biológica utilizada pelas células;
- Existência de outras vias metabólicas comuns para além da síntese proteica como os processos respiratórios e modos de actuação das enzimas;

Ao estudarem-se as proteínas percebe-se que, quanto mais próximas evolutivamente se encontrarem as espécies mais semelhanças apresentam ao nível das proteínas. Este estudo também permite que se estabeleçam filogenias, onde se põe a hipótese de que a partir de uma molécula de DNA ancestral comum, por diferentes mutações, surgiram diferentes genes e, consequentemente, a sequência dos aminoácidos é diferente, originando diferentes moléculas.

Outra forma de estimar a proximidade entre espécies é analisando o DNA, através da hibridação do mesmo. Nesta técnica, misturam-se cadeias de DNA desenroladas de espécies diferentes e espera-se que ocorra o emparelhamento.

Outra forma de estabelecer um grau de parentesco entre diferentes grupos de animais são a partir de dados sorológicos que se baseiam-se nas reacções específicas entre antigenes e anticorpos, através da interpretação dos mecanismos de aglutinação.

Existem outros argumentos que apoiam o evolucionismo, como os parasitológicos, domesticação e selecção artificial, cariologia, classificação taxonómica, etc. Aqui foram estudados apenas os argumentos mais importantes.

Notícia - Notas de Darwin estão online

Notas de Darwin estão online: publicado em 17-04-2008

Mais de 20 mil apontamentos da versão original da teoria da evolução disponíveis na Web

A versão original da teoria da evolução de Charles Darwin (1809-1882) está desde hoje disponível na Internet, na sequência da libertação online dos documentos pessoais do naturalista inglês pela Biblioteca da Universidade de Cambridge.


O arquivo contém cerca de 20.000 itens e quase 90.000 imagens, incluindo o primeiro rascunho da sua teoria da evolução, segundo a Biblioteca.

Entre estes documentos contam-se apontamentos de Darwin sobre a viagem do Beagle e o registo das suas primeiras dúvidas sobre a permanência das espécies. (…)

"Darwin mudou para sempre a nossa compreensão da Natureza", sublinhou. "O seu acervo mostra como eram imensamente detalhadas as suas investigações. A divulgação destes documentos on-line marca uma revolução no acesso público a - e desejavelmente na apreciação de - uma das mais importantes colecções de materiais primordiais na história da Ciência".

(...) Quem foi Charles Darwin?

Charles Robert Darwin nasceu em Shrewsbury (centro de Inglaterra), filho e neto de médicos. Estudou Medicina durante dois anos em Edimburgo mas mudou para Teologia em Cambridge, onde um dos seus professores, o naturalista John Stevens Henslow lhe despertou o interesse para as Ciências Naturais.

Por recomendação desse docente, e com apenas 22 anos, embarcou no Beagle como naturalista para uma expedição em volta do mundo que iria durar cinco anos, desde 27 de Dezembro de 1831 a 02 de Outubro de 1836. Essa viagem, durante a qual percorreu as costas atlântica e pacífica da América do Sul, permitiu-lhe estudar as águas e correntes oceânicas e a geologia e vida selvagem de muitos lugares daquele continente, bem como fazer expedições para recolher espécimes de flora e fauna e ver como estas variavam conforme os lugares. (…)

Ao seu livro mais famoso, "A Origem das Espécies", publicado em 24 de Novembro de 1859, seguiu-se em 1871 "A Origem do Homem", que aplica a teoria da evolução ao homem e o apresenta como um animal aparentado com o macaco.

O pai da teoria da evolução faleceu em 1882 e os seus restos mortais estão enterrados na abadia de Westminster, em Londres.

Notícia retirada do site: www.sic.pt

Para ver notícia completa clique em: http://sic.aeiou.pt/online/arquivo/2008/4/vida/1/20080417+Notas+de+Darwin+estao+online.htm

Notícia - Selecção natural determina formação de novas espécies de pintassilgos

Estudo da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra: publicado em 24-11-2008


Selecção natural determina formação de novas espécies de pintassilgos

A formação de novas espécies de pintassilgos é determinada pela selecção natural e não sexual, ao contrário do admitido até agora, segundo as conclusões de um estudo realizado por investigadores de Coimbra

Publicado na "Evolution", importante revista no campo da evolução, o estudo foi desenvolvido por uma equipa da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra (FCTUC), liderada por Paulo Gama Mota.

Os investigadores recorreram um modelo de reconstituição filogenética, de forma a testar as duas perspectivas existentes sobre a evolução dos pintassilgos: a selecção natural e a selecção sexual (a mais recente), em que os animais mais coloridos assumem um papel preponderante.

(...) As teses mais recentes sobre a formação de novas espécies especialmente coloridas propunham que a selecção sexual seria o elemento preponderante. (…)

"Populações de pintassilgos isoladas durante muito tempo acabam por conduzir a novas espécies, quer por adaptação ao local quer porque ficam geneticamente isoladas", sustentou o investigador. (…)Paulo Gama Mota sublinhou a relevância que a investigação realizada poderá ter no desenvolvimento de outros estudos sobre a evolução e processo de formação das espécies, no sentido de se "tentar perceber o que aconteceu e que mecanismos conduzem a novas espécies".

"A grande variedade de formas de vida depende da constituição de novas espécies", disse o biólogo, que se prepara para alargar a investigação a outros grupos de animais, de forma a dar um "carácter mais geral" ao estudo.

Os canários são os próximos a estudar, revelou.

Os exemplares analisados encontram-se em instituições e museus, entre o quais o Museu de História Natural de Londres .

Retirado do site: www.sic.pt

Para ver a notícia completa clique em: http://sic.aeiou.pt/online/noticias/vida/20081124+Selec%C3%A7ao+natural+determina+forma%C3%87ao+de+novas+especies+de+pintassilgos.htm

Evolução biológica - vídeo

Achei este vídeo bastante interessante relativamente ao tema em estudo.

Evolução biológica - Fixismo e Evolucionismo

Para interpretar a diversidade dos seres vivos surgiram diversas teorias. Pode-se separar as teorias em teorias fixistas e evolucionistas.
Durante milhares de anos o Fixismo prevaleceu, sem que algo se lhe opusesse. Essa perspectiva defendia que os seres vivos uma vez surgidos se mantinham imutáveis ao longo do tempo. Estas perpectivas eram influenciadas pela religião, acreditando-se que os seres vivos foram o resultado de um acto de criação divina, mantendo-se inalterados ao longo do tempo (criacionismo), as espécies eram fixas e imutáveis. O aprofundamento do estudo da Paleontologia gerou a Teoria Catastrofista, proposta por Cuvier que defendia que uma sucessão de catástrofes teria conduzido à destruição de seres vivos em determinadas áreas. Alguns catastrofistas consideravam que as catástrofes teriam um alcance global e eram seguidas de novos actos de criação. Outra perspectiva fixista é a teoria da criação espontânea, em que as espécies são geradas a partir de matéria inerte.
Apesar da força das ideias fixistas, no século XIX transita-se para uma visão evolucionista ou transformista, admitindo-se que as espécies se alteram de uma forma lenta e progressiva ao longo do tempo, originando outras espécies partindo de um ancestral comum.
As entidades mais importantes que contribuíram para o aprofundamento desta perspectiva evolucionista foram Lamarck e Darwin. Aqui irei falar das teorias que estes defendiam.
Para saber mais clique em: http://forum.netxplica.com/viewtopic.php?t=9340

Lamarckismo

Lamarck defendeu ideias evolucionistas apresentando uma explicação coerente acerca da origem das espécies em 1809. Este admitia uma progressão constante e gradual dos organismos mais simples para os mais complexos. Essa progressão ocorreria segundo dois princípios:

Lei do uso e do desuso: segundo Lamarck, o ambiente é o principal agente responsável pela evolução dos seres vivos. A necessidade que os seres sentem de se adaptar a novas condições ambientais conduz ao uso ou ao desuso contínuo de certos órgãos. Assim, a função que o órgão desempenha acabará por determinar a sua estrutura como forma de adaptação ao meio. Exemplos disso são a Toupeira, que por viver debaixo da terra faz pouco uso da visão, o que torna os seus olhos pequenos e pouco funcionais. Neste caso por influência do meio ocorreu atrofia do órgão. Outro exemplo é o das girafas.

Lei da herança de caracteres adquiridos: esta lei defende que as transformações sofridas eram transmitidas à descendência. Essas pequenas transformações, ao acumularem-se ao longo de gerações sucessivas, provocariam o aparecimento de novas espécies, sendo o principal factor de evolução.

No entanto existiram críticas à perspectiva Lamarckista que mantiveram as ideias evolucionistas afastadas durante anos. O facto das espécies se adaptarem a novos ambientes de forma a atingir a perfeição procurando sempre “o melhor” é uma dessas críticas, uma vez que fornece um carácter animista. Outra crítica é o facto das características não serem transmitidas aos descendentes, uma vez que hoje em dia já se sabe que nenhuma alteração dos órgãos provocada por factores ambientais se transmite à descendência. As únicas alterações transmitidas à descendência são as que modificam o material genético dos gâmetas. Esta crítica foi comprovada devido à esperiência realizada por Weismann em 1880, em que cortou as caudas de ratos ao longo de 22 gerações, tendo todos os descendentes nascido com cauda normal.

Darwinismo

O evolucionismo acabou por se impôr no mundo científico graças a Charles Darwin, em virtude, sobretudo, dos dados recolhidos durante uma viagem de circum-navegação a bordo do Beagle no séc. XIX. As observações efectuadas, em especial no arquipélago dos Galápagos, permitiram a Darwin propor a selecção natural como mecanismo essencial que dirige a evolução. Os dados em que se baseou Darwin foram de natureza geológica e biológica. Esta imagem mostra o trajecto da viagem no Beagle.

Dados geológicos

Darwin teve em conta a origem e a localização dos fósseis, fenómenos vulcânicos, e o tempo geológico e o uniformitarismo.
A personalidade que mais influenciou Darwin considera-se ter sido Charles Lyell, que estabeleceu os seguintes princípios:
-As leis naturais são constantes no espaço e no tempo;
-Deve-se explicar o passado a partir dos dados do presente;
-As mudanças geológicas que ocorreram na Terra foram lentas e graduais;

Dados da biogeografia

Ao chegar às ilhas Galápagos Darwin ficou especialmente impressionado com as tartarugas e com um grupo de aves chamadas tentilhões. Relativamente às diferentes variedades de tartarugas, Darwin conclui que apesar da diferenciação estes animais eram extraordinariamente semelhantes entre si, fazendo supor que tenham tido uma origem comum.
Os tentilhões, apesar de serem diversos, também eram suficientemente parecidos entre si, admitindo-se que terão tido um ancestral comum. Estes animais, no entanto, distinguiam-se sobretudo pelo tamanho, cor, forma de bico, o que estaria associado ao tipo de alimentação que cada um possuía.
Depois das várias observações, Darwin conclui que as ilhas foram provavelmente povoadas a partir do continente americano e as características particulares de cada ilha condicionaram a evolução de cada espécie, daí a sua diferenciação.

Selecção artificial e selecção artificial

Darwin, como criador de pombos, percebeu que se pode intervir directamente em processos de selecção artificial dos animais, controlando-se os cruzamentos entre estes de forma a seleccionar as características que mais deseja. Ao fim de gerações, os descendentes obtidos são diferentes dos seus ancestrais. Darwin pensou que, se se pode obter tanta diversidade por selecção artificial, é possível que ocorra na Natureza uma selecção consumada pelos factores ambientais, designada por selecção natural.

A selecção natural considera-se um processo em que, os seres vivos mais aptos sobrevivem e espalham na Natureza os caracteres mais favoráveis. Deverá ocorrer uma luta pela sobrevivência durante a qual serão eliminados os menos aptos. Esta teoria pode-se sistematizar em pontos fundamentais:
- Todas as espécies apresentam, dentro de uma dada população, indivíduos com pequenas variações nas suas características, como por exemplo, na forma, tamanho ou cor (variabilidade intra especifica);
- Uma vez que as espécies originam mais descendentes do que aqueles que podem sobreviver (superprodução de descendentes), os descendentes que possuem variações vantajosas, relativamente ao meio em que se encontram, têm maior taxa de sobrevivência (sobrevivência diferencial). Nesta luta pela sobrevivência são eliminados os indivíduos que possuem variações desfavoráveis (mortalidade diferencial);
- Através deste mecanismo de selecção natural, o ambiente condiciona a sobrevivência dos diferentes indivíduos da população. Os indivíduos portadores de variações favoráveis sobrevivem, transmitindo as suas características à descendência (reprodução diferencial);
- A selecção natural, actuando ao longo de muitas gerações, conduz à acumulação de características que poderão vir a originar novas espécies.

A principal crítica ao darwinismo assenta no facto de nunca ter explicado a causa das variações nos indivíduos de uma população. Abaixo vemos a capa de um livro escrito por Darwin, considerado um dos mais importantes livros na história da biologia. Nele, Darwin propõe a teoria de que os organismos vivos evoluem gradualmente através da selecção natural.

Lamarckismo vs Darwinismo

Apesar das lacunas deixadas pelas explicações de Lamarck e de Darwin, a ideia de evolução estabeleceu-se na comunidade científica, podendo-se usar vários argumentos a seu favor, que mais tarde irei apresentar.

Evolução Biológica - Unicelularidade e multicelularidade

Dos seres procariontes aos seres eucariontes

Admite-se que os seres eucariontes só terão surgido há cerca de 1500 milhões de anos, isto é, há cerca de 2000 milhões de anos depois dos procariontes. Surgiram modelos explicativos que procuram explicar o aparecimento dos seres eucariontes a partir dos procariontes que já povoavam a Terra.

Modelo Autogenético

Esta é uma hipótese pouco apoiada pois não esclarece a causa dos fenómenos que descreve. Mais tarde, investigadores aperceberam-se das semelhanças entre componentes membranares das células eucarióticas e alguns seres procariontes, desenvolvendo outro modelo.

Modelo Endossimbiótico

Defende que a célula eucariótica teria resultado da incorporação de organismos procarióticos por parte de outros seres procariontes primitivos. Admite-se então uma associação entre organismos diferentes, em que um deles (endossimbionte) vive no interior do outro, beneficiando ambos de associação. Os organismos tornam-se dependentes uns dos outros e passam a constituir organismos estáveis e singulares. Os cloroplastos, ter-se-ão originado a partir da captura de cianobactérias uma vez que estas têm pigmentos fotossintéticos, e as mitocôndrias terão resultado da incorporação de bactérias com eficiente capacidade respiratória.

A ideia de endossimbiose foi devidamente fundamentada em 1967 por Lynn Margulis, uma investigadora que estudou o DNA das mitocôndrias e dos cloroplastos. Passou-se assim a ter argumentos que defendem este modelo:

• Mitocôndrias e cloroplastos assemelham-se a bactérias (forma, tamanho, composição membranar);
  
• Cloroplastos e mitocôndrias têm o seu próprio genoma e produzem as próprias membranas internas, dividindo-se independentemente da célula e contendo moléculas de DNA circulares tal como as dos procariontes actuais;
  
• Os ribossomas dos cloroplastos e mitocôndrias são muito mais semelhantes (tamanho, características bioquímicas) aos dos procariontes que aos dos eucariontes;
  
• É possível encontrar associações simbióticas entre báctérias e alguns eucariontes (ex. Amibas e bactérias).

A partir deste modelo admite-se que surgiram primeiro as células heterotróficas, e só depois as autotróficas.

No entanto este modelo não explica a origem do núcleo da célula eucariótica e dos restantes organelos membranares, bem como o facto do DNA nuclear comandar o funcionamento das mitocôndrias e dos cloroplastos. Assim, deve-se conciliar os dois modelos autogenético e endossimbiótico na explicação da origem dos seres eucariontes.

Origem da Multicelularidade

Observando a figura percebe-se que, quando uma célula aumenta de tamanho, a razão entre a superfície e o volume diminui, ou seja, o volume aumenta a um ritmo maior que a área da superfície. Com esse aumento de volume, há aumento também do metabolismo, mas a célula não conta com um aumento equivalente na eficácia das trocas com o meio externo pois a superfície não aumenta na mesma proporção. Há duas formas possíveis de um organismo maior sobreviver: reduzir o seu metabolismo, diminuindo as necessidades de trocas com o meio externo (acetabularia), ou apresentar multicelularidade.

Admite-se que os seres multicelulares tiveram origem em agregados coloniais ou colónias. Os agregados coloniais são associações de eucariontes unicelulares da mesma espécie que estabelecem ligações estruturais entre si. Inicialmente todas as células desempenhavam a mesma função mas depois foram-se especializando em determinadas funções. Essa diferenciação fez com que a colónia se comportasse como um indivíduo, passando a existir interdependência estrutural e funcional entre as células associadas, originando um ser multicelular.

Conclui-se assim que os ancestrais dos seres multicelulares terão sido simples agregados de seres unicelulares.

Um ser a partir do qual se estudou a origem da multicelularidade a partir da evolução de seres coloniais é a Volvox, um tipo de algas verdes que forma colónias. Apesar da Volvox ser constituída por várias células estruturalmente interdependentes, sob o ponto de vista funcional não ocorreu diferenciação, pois as células são todas semelhantes, com excepção das células reprodutoras. Assim, essa especialização não é suficiente para considerar a Volvox um ser pluricelular.

Admite-se que os seres coloniais podem ter estado na origem de algas verdes que, ao evoluir, originaram as plantas, uma vez que as algas verdes possuem pigmentos fotossintéticos (clorofila a e b), substâncias de reserva (amido) e paredes celulares semelhantes às plantas.

Vantagens da multicelularidade:

• Permitiu a ocorrência de mecanismos de regulação que conduziram à diferenciação celular, que impulsionou a evolução dos seres vivos;
• A grande diversidade de formas e funcionalidades possibilitou a adaptação a diferentes ambientes;
• Os seres de maiores dimensões sobreviveram sem comprometer as trocas com o meio externo, pois surgiram órgãos especializados na realização dessas trocas;
• Aumentou a eficácia na utilização de energia (devido à especialização);
• Passou a existir maior independência em relação ao meio externo, uma vez que os vários órgãos passaram a contribuir para a manutenção do meio interno em condições favoráveis à vida.

Ciclos de vida

O ciclo de vida de um ser vivo é a sequência de etapas por que passa o organismo desde a sua origem até ao momento em que transmite a vida aos seus descendentes.
Num ciclo de vida de um ser que se reproduz sexuadamente há dois fenómenos complementares: a fecundação e a meiose. A fecundação, ao duplicar o número de cromossomas do ovo, inaugura uma etapa do ciclo de vida em que as estruturas dele resultantes são constituídas por células diplóides – a diplofase – que termina na meiose. A meiose dá ínicio a uma etapa do ciclo de vida em que as estruturas possuem células haplóides – a haplofase – que termina na fecundação. Esta alternância entre diplofase e haplofase chama-se alternância de fases nucleares.

Há diversos ciclos de vida, no entanto eles possuem em comum a complementaridade da meiose e da fecundação e uma alternância de fases nucleares. Os ciclos de vida distinguem-se sobretudo pelo momento do ciclo em que ocorre a meiose. Existem assim três tipos de ciclos de vida:

· Ciclo de vida haplonte – a meiose ocorre imediatamente após a formação do ovo – meiose pós-zigótica. A diplofase está resumida ao ovo, pertencendo todas as outras estruturas à haplofase, incluindo o organismo adulto.

· Ciclo de vida diplonte – a meiose ocorre antes da formação dos gâmetas – meiose pré-gamética. As gâmetas são as únicas células haplóides devido a este acontecimento, sendo todas as outras estruturas pertencentes à diplofase, incluindo o organismo adulto.

· Ciclo de vida Haplodiplonte - a meiose ocorre antes da formação de esporos – meiose pré-espórica. A haplofase inicia-se com os esporos que, através de mitoses sucessivas, originam estruturas multicelulares, os gametófitos, onde se formarão os gâmetas femininos e masculinos (oosferas e anterozóides). Após a fecundação, o zigoto inicia a diplofase e origina uma entidade multicelular diplóide que, na maioria das plantas, é a planta adulta. Essa planta adulta, o esporófito, irá sofrer meiose originando esporos. Para além de ocorrer alternância de fases nucleares, existe também uma alternância de gerações, a geração gametófita e a geração esporófita.

Ciclo de vida Haplonte – Espirogira

A espirogira é uma alga verde pluricelular filamentosa que pode reproduzir-se de dois modos: sexuadamente e assexuadamente.
A reprodução assexuada ocorre por fragmentação quando as condições são favoráveis. Os filamentos celulares quebram, originando fragmentos que, por divisões sucessivas das células regeneram novos filamentos. Neste processo mantém-se a informação genética, não havendo alternância de fases nucleares.
A reprodução sexuada ocorre sob condições ambientais desfavoráveis. Quando dois filamentos celulares se colocam lado a lado, formam-se tubos de conjugação entre as suas células que passam então a funcionar como gametângios, e cujos conteúdos correspondem a gâmetas indiferenciados. Ocorre fecundação entre o gâmeta dador e o gâmeta receptor. Resulta uma célula diplóide, o zigoto iniciando-se a diplofase. Cada zigoto permanece num estado de vida latente até que as condições voltem a ser favoráveis, altura em que o zigoto sofre meiose (meiose pós-zigótica) originando quatro núcleos haplóides (zigosporos), que degeneram ficando apenas um núcleo haplóide. A partir da célula haplóide forma-se um novo filamento de espirogira por mitoses sucessivas.

Ciclo de vida Diplonte – Mamíferos

É a fecundação que dá início à diplofase. Forma-se o zigoto que sofre mitoses sucessivas originando um ser vivo adulto. As células da linhagem sexual do ser adulto sofrem meiose (meiose pré-gamética) e originam espermatozóides e óvulos. Os gâmetas são as únicas células haplóides. A diplofase ocupa quase a totalidade da duração do ciclo, sendo o mamífero um ser diplonte.

Ciclo de vida Haplodiplonte – O polipódio

O polipódio é um feto cuja planta adulta constitui o esporófito. Este pode reproduzir-se assexuadamente por multiplicação vegetativa, através dos rizomas e também por reprodução sexuada.
Na época da reprodução, podem-se observar estruturas amareladas existentes na página inferior das folhas que se chamam esporângios que, quando jovens, contêm células-mães de esporos. Essas células por meiose (meiose pré-espórica) originam esporos haplóides. Esses germinam ao cair em solo favorável originando, cada um, o protalo ou gametófito que possui vida independente da planta adulta. Nesta estrutura diferenciam-se os gametângios que originam os anterozóides flagelados e as oosferas. A fecundação, que é dependente da água uma vez que os anterozóides movimentam-se na água até penetrarem nos arquegónios, origina um ovo que inicia a geração esporófita correspondente à diplofase. O ovo desenvolve-se sobre o protalo originando a planta adulta (esporófito), a entidade mais representativa daquela geração. O polipódio é um ser haplodiplonte pois apresenta alternância de gerações, tendo cada fase estruturas multicelulares. A face nuclear mais desenvolvida é a fase diplóide pois nela encontra-se o organismo adulto.

Intervenção humana no ciclo de vida dos seres vivos

A actuação humana nos ecossistemas tem vindo a pôr em risco a preservação de algumas espécies, especialmente aquelas mais sensíveis a mudanças drásticas. Algumas interferências directas nos ciclos de vida dos seres vivos são:

• actividades industriais ou agro-pecuárias, cujas substâncias químicas põem em risco o desenvolvimento dos ovos de muitas espécies, impendindo até a formação de gâmetas;
• destruição de habitats, e portanto, de locais de reprodução de muitos organismos;
• caça e pesca;
• alterações climáticas a nível global como o aumento do efeito de estufa.

Tudo isto contribui para alterações nos ritmos de crescimento populacional das espécies, pondo em causa a sua sobrevivência.

Um exemplo de uma espécie ameaçada de extinção devido a interferências no seu ciclo é o Lobo Etíope.

As razões da sua extinção são: a destruição de habitat, perda de diversidade genética, escassez de presas selvagens, e competição, hibridização e transmissão de doenças por cães domésticos.

Ao clicar neste link pode-se ver um vídeo sobre este tema: http://ww1.rtp.pt/noticias/index.php?headline=98&visual=25&article=358251&tema=31

Reprodução Sexuada vs Assexuada

Estratégias na Reprodução sexuada em Animais e Plantas

Para haver reprodução sexuada é necessário que ocorra fecundação, ou seja, encontro de gâmetas. As gâmetas são produzidas em estruturas específicas, os gametângios/gametófitos nas plantas e as gónadas nos animais.


REPRODUÇÃO SEXUADA EM ANIMAIS

Há animais que têm os dois tipos de gónadas, feminino e masculino. Estes animais são hermafroditas. Mas, em muitos casos, os animais só têm um tipo de gónada, sendo unissexuados ou gonocóricos.

O processo em que um ser hemafrodita tem capacidade de fazer autofecundação (ex: ténia), ou seja, a fecundação efectua-se entre gâmetas produzidas pelo mesmo indivíduo, chama-se hermafroditismo suficiente, sendo da maior importância para a continuidade da espécie. Se a fecundação ocorrer entre espermatozóides e óvulos produzidos em indivíduos diferentes, ou seja, a reprodução é cruzada ( ex: minhoca e caracol), trata-se de um caso de hermafroditismo insuficiente.

No caso do unissexualismo, em que a reprodução também é cruzada, a fecundação pode ser externa ou interna.

Fecundação externa – efectua-se geralmente em meio liquído na maioria das espécies aquáticas (ex: peixes, rã). Os machos e as fêmeas lançam os gâmetas para o meio aquático, ocorrendo depois a fecundação. A existência de moléculas específicas na membrana dos óvulos faz com que a fecundação ocorra apenas entre gâmetas provenientes de indivíduos da mesma espécie.
O sincronismo entre estes, bem como a produção de grande quantidade de gâmetas, o que implica maior dispêndio de energia, contribuem para a eficácia da fecundação externa.

Fecundação interna - efectua-se no interior do organismo da fêmea. O macho deposita os espermatozóides no interior do sistema reprodutor da fêmea, onde ocorre a fecundação. Este tipo de fecundação é crucial nos seres terrestres, pois os gâmetas não suportam a dessecação que se verifica em meio terreste.

Na época da reprodução há comportamentos animais que permitem que o processo seja mais eficaz. Geralmente é o macho que atrai a fêmea, realizando um ritual que constitui a parada nupcial. Será portanto pelo comportamento dos machos que estes podem assegurar a continuidade dos respectivos genes nas gerações futuras. Exemplos disso encontram-se neste vídeo.

REPRODUÇÃO SEXUADA NAS PLANTAS

Designam-se de dióicas as plantas que produzem só um tipo de gâmetas, e monóicas as que produzem os dois tipos de gâmetas. As gâmetas produzidas nos gametângios femininos ou arquegónios são a oosfera, e as gâmetas produzidas nos gametângios masculinos ou anterídios são os anterozóides.

As flores hermafroditas (monóicas) possuem estames e carpelos e as flores unissexuadas (dióicas) possuem ou só estames ou só carpelos. Os estames são os órgãos reprodutores masculinos e os carpelos são os órgãos reprodutores femininos.
Os grãos de pólen produzidos nas anteras e os óvulos existentes no interior dos ovários são os intervenientes na reprodução das plantas com flor.
Para ocorrer reprodução é necessário que ocorra polinização, ou seja, os grãos de pólen são transportados para os órgãos femininos. Se ocorrer na mesma flor chama-se polinização directa, caso ocorra esse transporte para outras flores chama-se polinização cruzada. A polinização cruzada permite uma maior variabilidade genética dos indivíduos das novas gerações.

Como ocorre a polinização?

Os grãos de pólen caem sobre os estigmas e germinam, caso as condições forem favoráveis, formando tubos polínicos. O tubo polínico cresce, graças às substâncias nutritivas do estigma, ao longo do estilete penetrando no ovário. Ocorre fecundação que origina a formação de um ovo, que ao desenvolver-se origina um embrião. Após a fecundação os óvulos originam as sementes. As paredes do ovário desenvolvem-se e formam o pericarpo que envolve as sementes. O conjunto do pericarpo e das sementes constitui o fruto.

Caso o pericarpo tenha substâncias nutritivas designa-se por fruto carnudo. Se acabar por desidratar forma-se um fruto seco.

Agentes polinizadores

Diversos agentes como a água (hidrofilia), vento (anemofilia), insectos (entomofilia), aves (ornitofilia) proporcionam a polinização.

Disseminação das sementes

É essencial na propagação das plantas com flor, podendo ser efectuada por diversos agentes: animais, vento ou água.

Permite a dispersão das sementes por áreas por vezes distantes das plantas onde foram originadas. As sementes, após permanecerem num estado de vida latente, entram em germinação originando novas plantas independentes.

Reprodução Sexuada e Variabilidade genética

Cada indivíduo produzido por reprodução sexuada possui um programa genético que contribui para o tornar único, diferindo dos progenitores e dos seus irmãos. Isto deve-se aos fenómenos meiose e fecundação.

Durante a meiose, nomeadamente na prófase I, ocorre o fenómeno de crossing-over que contribui para a variabilidade genética: ao haver trocas de segmentos entre cromatídios não irmãos de cromossomas homólogos, vai haver novas combinações de genes paternos e maternos no mesmo cromossoma. Consequentemente há em cada cromossoma associações de genes que nunca antes tinham ocorrido.

Também na anáfase I, o facto dos diferentes pares de cromossomas homólogos separarem-se independentemente uns dos outros, faz com que existam diversas combinações de cromossomas de origem materna e paterna, contribuindo também para uma maior variação genética das células resultantes da meiose.

Durante a Fecundação, como a união dos gâmetas geneticamente diferentes ocorre ao acaso, isso contribui para a variabilidade genética.

Combinações genéticas

Concluo então que estes dois processos, fecundação e meiose, contribuem, não só para a manutenção do número de cromossomas de uma espécie de geração em geração, mas também para a variabilidade genética entre os indivíduos da mesma espécie.

Outra importante fonte de variabilidade genética são as mutações (fonte primária), que têm contribuido para a evolução das espécies.

Mitose e Meiose - Aspectos Comparativos

A mitose é um processo que assegura a estabilidade genética pois permite a formação de células geneticamente idênticas à célula parental. Enquanto que a meiose contribui para a variabilidade genética.

Mutações cromossómicas

Anteriormente já tinha falado das mutações a nível génico, ou seja, que ocorrem por alteração do código genético do DNA de um gene. Mas também podem ocorrer alterações a nível dos cromossomas.
Durante a meiose poderão ocorrer erros que conduzem a alterações na estrutura ou no número de cromossomas das células resultantes. As mutações cromossómicas podem então ser numéricas ou estruturais.

Mutações numéricas - anomalias em que há alteração do número de cromossomas. Estas podem ocorrer em diferentes etapas da meiose:

• Durante a divisão I, pela não separação de cromossomas homólogos;
  
• Durante a divisão II, pela não separação de cromatídios de cada cromossoma;
  

As alterações numéricas são divididas em dois grupos:

Aneuploidias: em que há um aumento ou diminuição de um ou mais pares de cromossomas, mas não de todos. E estas podem se dividir em:

-Trissomias autossómicas como por exemplo: Síndrome de Down (trissomia 21) na figura, Trissomia 18, trissomia 13;

-Monossomia autossómica como por exemplo: Síndrome de Turner (45, X), que ocorre já a nível dos cromossomas sexuais.

Outras aneuploidias que ocorrem a nível dos cromossomas sexuais são: Síndrome de Klinefelter (47, XXY), Síndrome 47, XYY, e Trissomia do X (47, XXX).

Euploidias: alteração do conjunto de cromossomas. A sobrevivência de um indivíduo euplóide é impossível, e quase todos os casos de triploidia (3n) ou de tetraploidia (4n) resultaram em abortos espontâneos.
Os tetraplóides são sempre 92, XXXX ou 92, XXYY.

Estas alterações ao nível dos gâmetas, quer por excesso ou défice de cromossomas, podem causar problemas nos indivíduos que resultem do desenvolvimento de ovos em cuja formação esses gâmetas intervieram.

Mutações estruturais - envolvem alterações no número ou no arranjo dos genes, mas mantém-se o número de cromossomas. Estas mutações são causadas sobretudo pela ruptura da estrutura linear dos cromossomas durante o fenómeno crossing-over, seguida de uma reparação deficiente, que é responsável pelo aparecimento de sequências anormais de genes. Há 4 tipos diferentes de mutações estruturais: as mutações por delecção, duplicação, inversão e translocação.

Figura - Em A,B e C as alterações ocorrem ao nível da estrutura de um cromossoma, envolvendo um só cromossoma ou um par de cromossomas homólogos. Em D, as alterações envolvem a transferência de um segmento de um cromossoma para outro cromossoma não homólogo.

As mutações cromossómicas, tal como as génicas, podem ser espontâneas ou induzidas por agentes exteriores como raios X, ou agentes químicos. A maioria das mutações são prejudiciais para o indivíduo que é portador ou para os seus descendentes. Algumas delas podem ser benéficas e melhorar as capacidades de sobrevivência dos indivíduos das novas gerações. As mutações são uma fonte importante de variabilidade genética, que permite a evolução das espécies e diversidade de organismos.