Organismo unicelular - Unicellular organism

Organismo unicelular
Valonia ventricosa , uma espécie de alga com um diâmetro que varia tipicamente de 1 a 4 centímetros (0,39 a 1,57 pol.) Está entre as maiores espécies unicelulares

Um organismo unicelular , também conhecido como organismo unicelular , é um organismo que consiste em uma única célula , ao contrário de um organismo multicelular que consiste em várias células. Os organismos unicelulares se enquadram em duas categorias gerais: organismos procarióticos e organismos eucarióticos . Todos os procariontes são unicelulares e são classificados em bactérias e arquéias . Muitos eucariotos são multicelulares, mas muitos são unicelulares, como protozoários , algas unicelulares e fungos unicelulares . Acredita-se que os organismos unicelulares sejam a forma de vida mais antiga, com as primeiras protocélulas possivelmente surgindo de 3,8 a 4,0 bilhões de anos atrás.

Embora alguns procariontes vivam em colônias , eles não são células especializadas com funções diferentes. Esses organismos vivem juntos e cada célula deve realizar todos os processos vitais para sobreviver. Em contraste, mesmo os organismos multicelulares mais simples têm células que dependem umas das outras para sobreviver.

A maioria dos organismos multicelulares tem um estágio de ciclo de vida unicelular. Os gametas , por exemplo, são unicélulas reprodutivas para organismos multicelulares. Além disso, a multicelularidade parece ter evoluído de forma independente muitas vezes na história da vida.

Alguns organismos são parcialmente unicelulares, como Dictyostelium discoideum . Além disso, os organismos unicelulares podem ser multinucleados , como Caulerpa , Plasmodium e Mixogastria .

Hipótese evolutiva

As protocélulas primitivas foram os precursores dos organismos unicelulares de hoje. Embora a origem da vida ainda seja um mistério, na teoria atualmente prevalecente, conhecida como a hipótese do mundo do RNA , as primeiras moléculas de RNA teriam sido a base para catalisar reações químicas orgânicas e autorreplicação.

A compartimentação foi necessária para que as reações químicas fossem mais prováveis, bem como para diferenciar as reações com o ambiente externo. Por exemplo, uma ribozima replicadora de RNA precoce pode ter replicado outras ribozimas replicadoras de sequências de RNA diferentes se não forem mantidas separadas. Essas células hipotéticas com um genoma de RNA em vez do genoma de DNA normal são chamadas de ' ribocélulas ' ou 'ribócitos'.

Quando anfifílicos como os lipídios são colocados na água, as caudas hidrofóbicas (temerosas de água) se agregam para formar micelas e vesículas , com as extremidades hidrofílicas (que amam a água) voltadas para fora. As células primitivas provavelmente usaram vesículas de ácido graxo que se auto-organizam para separar as reações químicas e o ambiente. Devido à sua simplicidade e capacidade de se automontar na água, é provável que essas membranas simples sejam anteriores a outras formas de moléculas biológicas primitivas.

Procariontes

Os procariotos não possuem organelas ligadas à membrana, como mitocôndrias ou um núcleo . Em vez disso, a maioria dos procariotos tem uma região irregular que contém DNA, conhecida como nucleóide . A maioria dos procariotos tem um único cromossomo circular , o que contrasta com os eucariotos, que normalmente possuem cromossomos lineares. Nutricionalmente, os procariotos têm a capacidade de utilizar uma ampla variedade de materiais orgânicos e inorgânicos para uso no metabolismo, incluindo enxofre, celulose, amônia ou nitrito. Os procariontes são relativamente onipresentes no meio ambiente e alguns (conhecidos como extremófilos) prosperam em ambientes extremos.

Bactérias

Estromatólitos modernos em Shark Bay, Austrália Ocidental. Pode levar um século para um estromatólito crescer 5 cm.

As bactérias são uma das formas de vida mais antigas do mundo e são encontradas virtualmente em toda a natureza. Muitas bactérias comuns têm plasmídeos , que são moléculas de DNA curtas, circulares e autorreplicantes separadas do cromossomo bacteriano. Os plasmídeos podem carregar genes responsáveis ​​por novas habilidades, sendo a resistência aos antibióticos de importância crítica atual. As bactérias se reproduzem predominantemente assexuadamente por meio de um processo denominado fissão binária . No entanto, cerca de 80 espécies diferentes podem passar por um processo sexual conhecido como transformação genética natural . A transformação é um processo bacteriano de transferência de DNA de uma célula para outra e, aparentemente, é uma adaptação para reparar danos ao DNA na célula receptora. Além disso, os plasmídeos podem ser trocados por meio do uso de um pilus em um processo conhecido como conjugação .

As cianobactérias fotossintéticas são indiscutivelmente as bactérias mais bem-sucedidas e mudaram a atmosfera primitiva da Terra ao oxigená-la. Estromatólitos , estruturas compostas por camadas de carbonato de cálcio e sedimentos retidos de cianobactérias e bactérias da comunidade associadas, deixaram para trás extensos registros fósseis. A existência de estromatólitos dá um excelente registro quanto ao desenvolvimento de cianobactérias, que são representadas em todo o Arqueano (4 bilhões a 2,5 bilhões de anos atrás), Proterozóico (2,5 bilhões a 540 milhões de anos atrás) e Fanerozóico (540 milhões de anos atrás até dias atuais) eons. Muitos dos estromatólitos fossilizados do mundo podem ser encontrados na Austrália Ocidental . Lá, alguns dos estromatólitos mais antigos foram encontrados, alguns datando de cerca de 3.430 milhões de anos atrás.

O envelhecimento clonal ocorre naturalmente nas bactérias e aparentemente se deve ao acúmulo de danos que podem ocorrer mesmo na ausência de estressores externos.

Archaea

Uma comunidade que vive nas profundezas do Ártico Europeu.

As fontes hidrotermais liberam calor e sulfeto de hidrogênio , permitindo que os extremófilos sobrevivam usando o crescimento quimiolitotrófico . Archaea são geralmente semelhantes em aparência às bactérias, daí sua classificação original como bactéria, mas têm diferenças moleculares significativas, principalmente em sua estrutura de membrana e RNA ribossomal. Ao sequenciar o RNA ribossômico, descobriu-se que os Archaea provavelmente se separaram das bactérias e foram os precursores dos eucariotos modernos, e são, na verdade, mais filogeneticamente relacionados aos eucariotos. Como o nome sugere, Archaea vem de uma palavra grega archaios, que significa original, antigo ou primitivo.

Algumas arquéias habitam os ambientes mais inóspitos do ponto de vista biológico, e acredita-se que isso, de certa forma, imite as condições precoces e adversas às quais a vida provavelmente foi exposta. Exemplos desses extremófilos arqueanos são os seguintes:

Metanógenos são um subconjunto significativo de arquéias e incluem muitos extremófilos, mas também são onipresentes em ambientes de pântanos, bem como em ruminantes e intestino posterior de animais. Este processo utiliza hidrogênio para reduzir o dióxido de carbono em metano, liberando energia na forma utilizável de trifosfato de adenosina . Eles são os únicos organismos conhecidos capazes de produzir metano. Sob condições ambientais estressantes que causam danos ao DNA , algumas espécies de archaea se agregam e transferem o DNA entre as células. A função desta transferência parece ser substituir a informação da sequência de DNA danificada na célula receptora por informação da sequência não danificada da célula doadora.

Eucariotos

As células eucarióticas contêm organelas ligadas à membrana, como mitocôndrias, um núcleo e cloroplastos . As células procarióticas provavelmente mudaram para células eucarióticas entre 2,0 e 1,4 bilhões de anos atrás. Este foi um passo importante na evolução. Em contraste com os procariontes, os eucariotos se reproduzem usando mitose e meiose . O sexo parece ser um atributo onipresente, antigo e inerente à vida eucariótica . A meiose, um verdadeiro processo sexual, permite o reparo recombinacional eficiente de danos ao DNA e uma maior variedade de diversidade genética, combinando o DNA dos pais, seguido de recombinação . As funções metabólicas em eucariotos também são mais especializadas por meio da divisão de processos específicos em organelas.

A teoria endossimbiótica sustenta que as mitocôndrias e os cloroplastos têm origens bacterianas. Ambas as organelas contêm seus próprios conjuntos de DNA e têm ribossomos semelhantes a bactérias. É provável que as mitocôndrias modernas já tenham sido uma espécie semelhante à Rickettsia , com a capacidade parasitária de entrar em uma célula. No entanto, se as bactérias fossem capazes de respirar, teria sido benéfico para a célula maior permitir que o parasita vivesse em troca de energia e desintoxicação de oxigênio. Os cloroplastos provavelmente se tornaram simbióticos por meio de um conjunto semelhante de eventos e são provavelmente descendentes de cianobactérias. Embora nem todos os eucariotos tenham mitocôndrias ou cloroplastos, as mitocôndrias são encontradas na maioria dos eucariotos e os cloroplastos são encontrados em todas as plantas e algas. A fotossíntese e a respiração são essencialmente o reverso uma da outra, e o advento da respiração juntamente com a fotossíntese possibilitou um acesso muito maior à energia do que apenas a fermentação .

Protozoários

Paramecium tetraurelia , um ciliado, com sulco oral visível

Os protozoários são amplamente definidos por seu método de locomoção, incluindo flagelos , cílios e pseudópodes . Embora tenha havido um debate considerável sobre a classificação de protozoários causada por sua diversidade absoluta, em um sistema há atualmente sete filos reconhecidos sob o reino Protozoa: Euglenozoa , Amoebozoa , Choanozoa sensu Cavalier-Smith, Loukozoa , Percolozoa , Microsporidia e Sulcozoa . Protozoários, como plantas e animais, podem ser considerados heterótrofos ou autótrofos. Autótrofos como Euglena são capazes de produzir sua energia usando fotossíntese, enquanto protozoários heterotróficos consomem comida canalizando-a através de uma garganta semelhante a uma boca ou engolfando-a com pseudópodes, uma forma de fagocitose . Enquanto os protozoários se reproduzem principalmente assexuadamente, alguns protozoários são capazes de reprodução sexuada. Os protozoários com capacidade sexual incluem as espécies patogênicas Plasmodium falciparum , Toxoplasma gondii , Trypanosoma brucei , Giardia duodenalis e espécies de Leishmania .

Ciliophora , ou ciliados, são um grupo de protistas que utilizam cílios para locomoção. Os exemplos incluem Paramecium , Stentors e Vorticella . Os ciliados são amplamente abundantes em quase todos os ambientes onde a água pode ser encontrada, e os cílios batem ritmicamente para impulsionar o organismo. Muitos ciliados têm tricocistos , que são organelas em forma de lança que podem ser descarregadas para capturar presas, ancorar-se ou para se defender. Os ciliados também são capazes de reprodução sexuada e utilizam dois núcleos exclusivos dos ciliados: um macronúcleo para controle metabólico normal e um micronúcleo separado que sofre meiose. Exemplos de tais ciliados são Paramecium e Tetrahymena que provavelmente empregam recombinação meiótica para reparar danos ao DNA adquiridos sob condições estressantes.

Os Amebozoa utilizam pseudópodes e fluxo citoplasmático para se mover em seu ambiente. Entamoeba histolytica é a causa da disenteria amebiana. Entamoeba histolytica parece ser capaz de meiose .

Algas unicelulares

Imagem de um microscópio eletrônico de varredura de uma diatomácea

As algas unicelulares são autotróficas semelhantes às plantas e contêm clorofila . Eles incluem grupos que possuem espécies multicelulares e unicelulares:

  • Euglenophyta , algas flageladas, principalmente unicelulares, que ocorrem frequentemente em água doce. Em contraste com a maioria das outras algas, elas não têm paredes celulares e podem ser mixotróficas (tanto autotróficas quanto heterotróficas). Um exemplo é Euglena gracilis .
  • Chlorophyta (algas verdes), principalmente algas unicelulares encontradas na água doce. As clorofitas são de particular importância porque acredita-se que estejam mais intimamente relacionadas à evolução das plantas terrestres.
  • Diatomáceas , algas unicelulares que possuem paredes celulares siliciosas. Eles são a forma mais abundante de algas no oceano, embora também possam ser encontrados em água doce. Eles respondem por cerca de 40% da produção marinha primária do mundo e produzem cerca de 25% do oxigênio mundial. As diatomáceas são muito diversas e compreendem cerca de 100.000 espécies.
  • Dinoflagelados , algas unicelulares flageladas, algumas delas blindadas com celulose . Os dinoflagelados podem ser mixotróficos e são as algas responsáveis ​​pela maré vermelha . Alguns dinoflagelados, como Pyrocystis fusiformis , são capazes de bioluminescência .

Fungos unicelulares

Imagem do microscópio eletrônico de transmissão de Ogataea polymorpha em brotamento

Os fungos unicelulares incluem as leveduras . Os fungos são encontrados na maioria dos habitats, embora a maioria seja encontrada em terra. As leveduras se reproduzem por meio da mitose e muitas usam um processo chamado brotamento , em que a maior parte do citoplasma é mantida pela célula-mãe. Saccharomyces cerevisiae fermenta carboidratos em dióxido de carbono e álcool e é usado na fabricação de cerveja e pão. S. cerevisiae também é um organismo modelo importante, pois é um organismo eucariótico fácil de crescer. Tem sido usado para pesquisar câncer e doenças neurodegenerativas , bem como para compreender o ciclo celular . Além disso, a pesquisa usando S. cerevisiae desempenhou um papel central na compreensão do mecanismo de recombinação meiótica e a função adaptativa da meiose . Candida spp . são responsáveis ​​pela candidíase , causando infecções na boca e / ou garganta (conhecidas como candidíase) e vagina (comumente chamadas de infecção por fungos).

Organismos unicelulares macroscópicos

A maioria dos organismos unicelulares são de tamanho microscópico e, portanto, são classificados como microrganismos . No entanto, alguns protistas e bactérias unicelulares são macroscópicos e visíveis a olho nu. Exemplos incluem:

Veja também

Referências