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

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.

Reprodução nos seres vivos - Reprodução Sexuada

Fecundação e Meiose - Processos essenciais da reprodução sexuada


Fecundação

A reprodução sexuada implica que ocorra a fusão de dois gâmetas (o feminino e o masculino), ou seja, é necessário que ocorra fecundação. A célula resultante vai ser o ovo ou zigoto que, no seu núcleo, tem cromossomas de origem paterna e materna. A cada par de cromossomas, um de origem materna e outro de origem paterna, chama-se cromossomas homólogos, que têm a mesma forma, estrutura, e têm informação genética para os mesmo caracteres.

Às células, como o ovo, cujos núcleos têm pares de cromossomas homólogos, chamam-se células diplóides, representando-se a sua constituição cromossómica por 2n.

Conclui-se assim, que a fecundação tem como consequência uma duplicação cromossómica. No entanto, para que a quantidade de DNA de cada espécie se mantenha constante de geração em geração, é preciso que ocorra um processo de divisão nuclear, a meiose.

Meiose ou Gâmetogenese

Neste processo, o número de cromossomas é reduzido para metade. Origina células haplóides, uma vez que vão ter apenas um cromossoma (n) de cada par de cromossomas homólogos da célula original.

Na meiose ocorrem duas divisões fundamentais: a divisão I, ou divisão reducional; e a divisão II, ou divisão equacional.

Divisão I

A divisão I ocorre após a Interfase (como a mitose). Como no período S da interfase ocorre replicação de DNA, os cromossomas no início da meiose serão formados por dois cromatídios.



A divisão I divide-se em quatro subfases:

• Prófase I: Os cromossomas incurtam e engrossam por espirilização. Ocorre emparelhamento de cromossomas homólogos - sinapses- formando-se díadas cromossómicas, e como cada cromossoma tem 2 cromatídios, designa-se por tétrada cromatídica. Ao dar-se o emparelhamento surgem pontos de quiasma nos pontos de cruzamento entre 2 cromatídios dos cromossomas homólogos. Ocorre o fenómeno de crossing-over - recombinação de genes de cromatídios de cromossomas homólogos. O nucléolo e o invólucro nuclear dissolvem-se, e inicia-se a formação do fuso acromático.


• Metáfase I: Os pares de cromossomas ligam-se a microtúbulos do fuso acromático pelos centrómeros, e dispõem-se no plano equatorial do fuso acromático aleatoriamente, ficando os cromossomas de cada par de homólogos com os centrómeros orientados para os pólos opostos e os pontos de quiasma na região equatorial.


• Anáfase I: Ocorre a separação ao acaso dos cromossomas homólogos e, em seguida, ocorre a ascensão polar devido à quebra dos pontos de quiasma e, assim, um cromossoma de cada par de homólogos dirige-se para um dos pólos. Ocorre redução, para metade, do número de cromossomas.


• Telófase I: Os cromossomas descondensam-se. Desaparece o fuso acromático. Reconstitui-se a membrana nuclear. Inicia-se a individualização de dois núcleos haplóides, que têm metade do número de cromossomas do núcleo diplóide inicial.
  

A divisão II divide-se em quatro subfases:

• Prófase II


• Metáfase II


• Anáfase II


• Telófase II
  

Em cada subfase, o procedimento é igual ao da Mitose.No final da divisão II formam-se 4 células haplóides, contendo, cada uma, um cromossoma de cada par de homólogos da célula inicial.

As duas divisões que constituem a meiose podem ocorrer sequencialmente ou existir entre elas uma interfase, sem que ocorra nova replicação de DNA dos cromossomas. Nalguns casos, os núcleos passam da Telófase I directamente para a metáfase II.

A divisão I é reducional, porque o número de cromossomas fica reduzido para metade; a divisão II é equacional, pois mantém-se o número de cromossomas, diminuindo-se apenas a quantidade de DNA (Q).