Citologia

Diversidade Procariótica

Diversidade Procariótica
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Procariontes estão presentes em todos os lugares e com isso podemos dizer que existe uma grande diversidade procariótica. Eles cobrem toda superfície imaginável onde há umidade suficiente, e eles vivem dentro e fora de outras coisas vivas.

 Existem mais procariontes dentro e no exterior do corpo humano do que células humanas no corpo. Alguns procariontes prosperam em ambientes que são inóspitos para a maioria das outras coisas vivas.

Os procariotos reciclam nutrientes – substâncias essenciais (como carbono e nitrogênio) – e conduzem a evolução de novos ecossistemas, alguns dos quais são naturais, enquanto outros são feitos pelo homem.

Os procariotas estão na Terra desde muito antes de a vida multicelular aparecer.

Diversidade procariótica

O advento do sequenciamento de DNA forneceu uma imensa percepção das relações e origens dos procariontes que não eram possíveis usando métodos tradicionais de classificação.

Um grande insight identificou dois grupos de procariontes que eram tão diferentes um do outro quanto eram de eucariotos.

Esse reconhecimento da diversidade procariótica forçou uma nova compreensão da classificação de toda a vida e nos aproximou da compreensão das relações fundamentais de todos os seres vivos, inclusive de nós mesmos.

Começo da vida na terra

Quando e onde a vida começou? Quais eram as condições na Terra quando a vida começou? Os procariotos foram as primeiras formas de vida na Terra, e eles existiram por bilhões de anos antes que plantas e animais aparecessem. A Terra tem cerca de 4,54 bilhões de anos.

Esta estimativa é baseada em evidências da datação de material de meteorito, uma vez que as rochas de superfície na Terra não são tão antigas quanto a própria Terra.

A maioria das rochas disponíveis na Terra sofreram mudanças geológicas que as tornam mais jovens que a própria Terra.

Alguns meteoritos são feitos do material original no disco solar que formou os objetos do sistema solar, e não foram alterados pelos processos que alteraram as rochas na Terra. Assim, a idade dos meteoritos é um bom indicador da idade da formação da Terra. A estimativa original de 4,54 bilhões de anos foi obtida por Clair Patterson em 1956.

A Terra Primitiva tinha uma atmosfera muito diferente daquela de hoje. Evidências indicam que durante os primeiros 2 bilhões de anos da existência da Terra, a atmosfera era anóxica , significando que não havia oxigênio. Portanto, apenas os organismos que podem crescer sem oxigênio – organismos anaeróbios – foram capazes de viver.

Organismos que convertem energia solar em energia química são chamados fototróficos . Organismos fototróficos que requeriam uma fonte orgânica de carbono apareceram dentro de um bilhão de anos da formação da Terra.

Então, as cianobactérias , também conhecidas como algas verde-azuladas, evoluíram a partir desses simples fototróficos um bilhão de anos depois. Cianobactérias são capazes de usar dióxido de carbono como fonte de carbono.

Cianobactérias ( Figura) começou a oxigenação da atmosfera. O aumento na concentração de oxigênio permitiu a evolução de outras formas de vida.

A foto mostra uma mulher de cócoras ao lado de uma corrente de água verde.
Esta fonte termal no parque nacional de Yellowstone flui para o primeiro plano. As cianobactérias na primavera são verdes, e à medida que a água flui pelo gradiente de calor, a intensidade da cor aumenta porque a densidade celular aumenta. A água é mais fria nas bordas do fluxo do que no centro, fazendo com que as bordas pareçam mais verdes. (crédito: Graciela Brelles-Mariño)

Antes de a atmosfera se tornar oxigenada, o planeta foi submetido a forte radiação; assim, os primeiros organismos teriam florescido onde estavam mais protegidos, como nas profundezas do oceano ou abaixo da superfície da Terra.

Neste momento, também, forte atividade vulcânica era comum na Terra, então é provável que esses primeiros organismos – os primeiros procariontes – foram adaptados a temperaturas muito altas.

Estes não são os ambientes temperados típicos nos quais a maior parte da vida floresce hoje; Assim, podemos concluir que os primeiros organismos que apareceram na Terra provavelmente foram capazes de resistir a condições adversas.

Esteiras microbianas podem representar as primeiras formas de vida na Terra, e há evidências fósseis de sua presença, começando cerca de 3,5 bilhões de anos atrás. Um tapete microbiano é um biofilme grande, uma folha de procariotos de múltiplas camadas ( Figura a ), incluindo principalmente bactérias, mas também archaea.

As esteiras microbianas têm alguns centímetros de espessura e geralmente crescem em superfícies úmidas. Seus vários tipos de procariontes realizam diferentes vias metabólicas e, por essa razão, refletem várias cores. Procariontes em uma esteira microbiana são mantidos juntos por uma substância gomosa que eles secretam.

Os primeiros tapetes microbianos provavelmente obtiveram sua energia a partir de fontes hidrotermais. Uma abertura hidrotermal é uma fissura na superfície da Terra que libera água aquecida geotermicamente.

Com a evolução da fotossíntese há cerca de 3 bilhões de anos, alguns procariontes em tapetes microbianos passaram a usar uma fonte de energia mais amplamente disponível – a luz solar – enquanto outros ainda dependiam de produtos químicos de fontes hidrotermais para alimentos.

A parte a mostra um monte amarelo-avermelhado com pequenas chaminés crescendo a partir dele. A parte b mostra rocha, marmoreada branca e cinza.
(a) Este tapete microbiano cresce sobre uma fonte hidrotermal no Oceano Pacífico. Chaminés como a indicada pela flecha permitem que os gases escapem. (b) Esta foto mostra estromatólitos com quase 1,5 bilhão de anos, encontrados no Glacier National Park, Montana. (crédito a: modificação do trabalho pelo Dr. Bob Embley, NOAA PMEL; crédito b: modificação do trabalho de P. Carrara, NPS)

Os tapetes microbianos fossilizados representam o registro mais antigo da vida na Terra. Um estromatólito é uma estrutura sedimentar formada quando os minerais são precipitados da água por procariontes em um tapete microbiano ( Figura b ).

Estromatólitos formam rochas em camadas feitas de carbonato ou silicato. Embora a maioria dos estromatólitos sejam artefatos do passado, existem lugares na Terra onde os estromatólitos ainda estão se formando. Por exemplo, os estromatólitos vivos foram encontrados no Parque Estadual do Deserto Anza-Borrego, no Condado de San Diego, Califórnia.

Alguns procariontes são capazes de prosperar e crescer sob condições que matariam uma planta ou animal. Bactérias e archaeas que crescem sob condições extremas são chamadas de extremófilos, significando “amantes de extremos”.

Extremófilos foram encontrados em ambientes extremos de todos os tipos, incluindo as profundezas dos oceanos, fontes termais, o Ártico e a Antártica, lugares muito secos, profundos dentro da Terra, ambientes químicos severos e alta radiação. ambientes.

Extremófilos nos dão uma melhor compreensão da diversidade procariótica e abrem a possibilidade da descoberta de novas drogas terapêuticas ou aplicações industriais.

Eles também abriram a possibilidade de encontrar vida em outros lugares do sistema solar, que possuem ambientes mais hostis do que aqueles normalmente encontrados na Terra. Muitos desses extremófilos não conseguem sobreviver em ambientes moderados.

Veja também:

Notas de rodapé

  • Papagrigorakis MJ, Synodinos PN, Yapijakis C, “epidemia de febre tifóide antiga revela possível estirpe ancestral de Salmonella enterica sorovar Typhi, Infect Genet Evol 7 (2007): 126-7.
  • Naimi, TS, Le Dell, KH, Como-Sabetti, K., et al., “Comparação da infecção por Staphylococcus aureus resistente àmeticilina associada à comunidade e à saúde ”, JAMA 290 (2003): 2976-2984, doi: 10.1001 / jama.290.22.2976.
  • http://www.cdc.gov/ecoli/2006/september, Centros de Controle e Prevenção de Doenças, “surto multisestado de E. coliO157: Infecções H7 de espinafre,” setembro-outubro (2006).
  • http://www.cbd.int/convention/articles/?a=cbd-02http://www.cbd.int/convention/articles/?a=cbd-02, Convenção das Nações Unidas sobre Diversidade Biológica, “Artigo 2: Uso de Termos. ”

Glossário

anaeróbico
refere-se a organismos que crescem sem oxigênio
anóxico
sem oxigênio
biofilme
uma comunidade microbiana que é mantida unida por uma matriz de textura gomosa
biorremediação
o uso do metabolismo microbiano para remover poluentes
Morte Negra
uma pandemia devastadora que se acredita ter sido um surto de peste bubônica causada pela bactéria Yersinia pestis
botulismo
uma doença produzida pela toxina da bactéria anaeróbica Clostridium botulinum
cápsula
uma estrutura externa que permite que um procarioto se prenda a superfícies e proteja-o da desidratação
comensalismo
uma relação simbiótica na qual um membro se beneficia enquanto o outro membro não é afetado
conjugação
o processo pelo qual procariontes mover DNA de um indivíduo para outro usando um pilus
cianobactéria
bactérias que evoluíram de fototróficos iniciais e oxigenaram a atmosfera; também conhecida como alga azul-verde
epidemia
uma doença que ocorre em um número incomumente alto de indivíduos em uma população ao mesmo tempo
extremófilo
um organismo que cresce sob condições extremas ou severas
doenças transmitidas por alimentos
qualquer doença resultante do consumo de alimentos contaminados, ou das bactérias patogênicas, vírus ou outros parasitas que contaminam alimentos
Gram-negativo
descreve uma bactéria cuja parede celular contém pouco peptidoglicano, mas tem uma membrana externa
Gram-positivo
descreve uma bactéria que contém principalmente peptidoglicano em suas paredes celulares
respiradouro hidrotermal
uma fissura na superfície da Terra que libera água aquecida geotermicamente
tapete microbiano
uma folha multi-camadas de procariontes que podem incluir bactérias e archaea
MRSA
Staphylococcus aureus resistente à meticilina ) uma estirpe Staphylococcus aureus muito perigosa resistente a antibióticos
pandemia
uma doença epidêmica generalizada, geralmente mundial
patógeno
um organismo, ou agente infeccioso, que causa uma doença
peptidoglicano
um material composto de cadeias polissacarídicas reticuladas a peptídeos incomuns
fototrófico
um organismo que usa energia da luz solar
pseudopeptidoglicano
um componente de algumas paredes celulares de Archaea
estromatólito
uma estrutura sedimentar em camadas formada pela precipitação de minerais por procariontes em tapetes microbianos
transdução
o processo pelo qual um bacteriófago move o DNA de um procarionte para outro
transformação
um mecanismo de mudança genética em procariontes em que o DNA presente no ambiente é levado para a célula e incorporado ao genoma

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