O que são os Eukaryotas?
O domínio taxonômico Eukariota, Eukaria, Eukarya, Eukaryota, também referido como eucariotas ou eucariontes (do grego ευ, translit.: eu, “bom, perfeito”; e κάρυον, translit.: karyon, noz ou amêndoa, núcleo[ incluem Todos os organismos têm células eucarióticas , ou seja, o núcleo é cercado por uma membrana (DNA separado, portanto, separado do citoplasma) e múltiplas organelas. O núcleo contém a maior parte do material genético DNA, enquanto as mitocôndrias contêm uma parte menor. Seu DNA está relacionado às histonas.
Assim, os eucariotos são organismos unicelulares ou multicelulares compostos por células com núcleo, ao contrário dos procariontes (grupos parafiléticos), cujas células carecem de núcleos bem diferenciados.
Eles variam de organismos unicelulares a organismos multicelulares gigantes nos quais as células se diferenciam e desempenham funções diferentes, em vez de viverem isoladas. Os eucariotos têm a mesma origem e, portanto, são classificados em um nível taxonômico superior aos reinos: reino ou império, dependendo de como cada autor vê a origem dos eucariotos.
Incluídos nesta categoria de organismos, conhecidos por Knight Smith como o “Império Eucariótico”, incluem: Animalia, Plantia, Fungi, Protozoa e Chromatin ou Stratophyte. Os organismos que não se enquadram no reino dos eucariotos são aqueles no reino das bactérias e archaea (anteriormente conhecidos como archaea), ou seja, organismos que possuem células procarióticas. E vírus, que são organismos celulares.
A sua estrutura celular
As células eucarióticas são geralmente muito maiores e mais compartimentadas do que as células procarióticas. Possuem uma variedade de membranas, seu núcleo é circundado pela membrana nuclear, retículo endoplasmático e aparelho de Golgi, e mecanismos de brotamento e fusão de vesículas, incluindo exocitose e endocitose. Estruturas internas chamadas organelas são responsáveis por realizar funções especiais dentro da célula. Lisossomos, peroxissomos e mitocôndrias estão presentes.
Todos os eucariotos também são caracterizados por um esqueleto interno ou endoesqueleto, neste caso chamado de citoesqueleto, composto por duas redes de proteínas: o sistema de microtúbulos e o sistema contrátil actina/miosina, que definem a organização celular e a forma desempenha um papel importante. , tráfego intracelular (por exemplo, movimento de vesículas e organelas) e divisão celular. Flagelos eucarióticos característicos e seus motores moleculares associados estão ancorados no citoesqueleto.
O DNA das células eucarióticas está contido no núcleo, separado do resto da célula por uma membrana dupla permeável. O material genético é dividido em vários pedaços lineares chamados cromossomos, que são separados pelo eixo dos microtúbulos durante a divisão celular. Os cromossomos contêm histonas, vários replicons, centrômeros e telômeros. Há um ciclo celular característico com segregação mitótica e reprodução sexuada meiótica. Inclui complexos de poros nucleares, transporte transmembranar de RNA e proteínas através da membrana nuclear, íntrons e um novo modo de processamento de RNA utilizando o baço.
Origem e evolução
A origem dos eucariontes é uma das grandes questões atuais sobre a evolução, que até agora carecia de respostas claras. Semelhante à questão da origem da vida, nunca poderemos determinar a sequência exata de eventos que levaram à origem dos eucariotos, mas com base nos melhores dados científicos disponíveis, é possível explorar a hipótese mais provável .
Suponha que a origem dos eucariotos tenha acontecido apenas uma vez na história da vida na Terra.
Para alguns autores, a origem das mitocôndrias está diretamente relacionada à origem dos eucariotos. Outros autores argumentam que no início da história evolutiva, os organismos se dividiram em três domínios de vida (eucariotos, bactérias e archaea), que mais tarde adquiriram mitocôndrias. Essas duas hipóteses são contraditórias, e a maioria das evidências atuais apoia a origem das mitocôndrias no início da origem dos eucariotos, apoiando a hipótese de que o desenvolvimento dessa organela está subjacente ao desenvolvimento dos eucariotos.
Um argumento para explicar por que as mitocôndrias são de origem eucariótica é que todos os eucariotos estudados até hoje têm ou têm evidências de mitocôndrias. Outros eucariotos têm uma organela chamada “hidrossomo”, que está evolutivamente relacionada às próprias mitocôndrias. O parasita Giardia é frequentemente dado como um exemplo de eucarioto mitocondrial, sugerindo que foi um eucarioto que surgiu no início da evolução e foi isolado de outros eucariotos antes que as mitocôndrias fossem adquiridas. No entanto, estudos mostraram que a Giardia tem evidências de organelas relacionadas às mitocôndrias em seu genoma.
Assim, o fato de Giardia não ter mitocôndrias não representa um caso de divergência anterior à aquisição desta organela, mas sim um caso de evolução redutiva (ou seja, perda de características – um fenômeno evolutivo comum em parasitas).
Uma das razões pelas quais se propõe que a aquisição de mitocôndrias é fundamental para o desenvolvimento da complexidade em eucariotos é que o crescimento de um organismo em tamanho só é possível quando organelas intracelulares são usadas para gerar energia. Isso tem a ver com o fato de que a energia gerada por processos osmóticos químicos, como a respiração celular, limita o tamanho que os organismos unicelulares podem alcançar.
Durante a quimiosmose, vários processos de membrana ocorrem para forçar um gradiente eletroquímico através da membrana celular. Por exemplo, a cadeia respiratória pode usar energia da redução de compostos orgânicos, como açúcares, para transportar prótons para fora da membrana. A diferença na concentração de prótons dentro e fora da membrana faz com que os prótons tenham a tendência de reentrar na membrana. Os prótons então entram através de uma proteína associada à ATP sintase, que aproveita a energia do gradiente para gerar ATP – uma troca de energia comum em toda a vida. O processo é semelhante ao de uma usina hidrelétrica, onde a queda de água faz com que uma turbina gire, que gera eletricidade.
Todos esses processos são limitados pelo tamanho da membrana através da qual o processo pode passar. Por esta razão, os organismos unicelulares só podem crescer até uma certa proporção da área da membrana para o volume da célula. Quando as mitocôndrias dentro das células produzem energia, essa limitação não existe mais e os organismos podem ganhar maior tamanho e, portanto, maior complexidade.
Várias hipóteses sugerem como ocorreram as relações endossimbióticas que levaram à origem dos eucariotos. Uma dessas hipóteses é chamada de hipótese do hidrogênio, proposta por Martin William e Miklós Müller em 1998. Esta hipótese sustenta que a origem dos eucariotos se deve ao estabelecimento de uma relação endossimbiótica entre archaea produtoras de metano (hospedeiras) e archaea produtoras de metano. Bactérias, hidrogênio. Como os metanógenos são organismos anaeróbios que requerem hidrogênio, a relação endossimbiótica começaria como uma relação homotrófica. Essa hipótese levanta questões, como a dificuldade em explicar por que as membranas plasmáticas eucarióticas são mais semelhantes às bacterianas do que às arqueanas. Além disso, não explica a origem do sistema de membrana interna eucariótica ou a origem do núcleo.
O recentemente descoberto filo arqueano Lokiarchaeota e outros filos arqueanos (coletivamente conhecidos como superfilo Asgard) fornecem mais informações sobre a origem dos eucariotos.
Os organismos pertencentes a este superfilo são particularmente ricos em proteínas consideradas tipicamente eucariotas. Alguns autores sugerem que a existência destes genes indica que algumas espécies de arqueia já teriam complexidade quasi-eucariota, sugerindo que estes organismos representam os organismos mais próximos do hospedeiro original da endossimbiose que precedeu a origem dos eucariotas, e que estes organismos já teriam alguma da complexidade eucariótica, o que significa que esta hipótese representa uma hipótese intermédia entre aquela considera a possibilidade de existirem organismos amitocondriados, e a hipótese que considera que a mitocôndria é uma condição sine qua non para se considerar um organismo como eucariota.
A descoberta do Superfilo Asgard levou ainda à sugestão de que os eucariotas e as arqueias formam um grupo monofilético, e consequentemente à existência de dois domínios apenas: as bactérias e um domínio que inclui as arqueias e os eucariotas. Esta hipótese é no entanto controversa e não existe ainda consenso na comunidade científica.
Classificação
Árvore filogenética e simbiogênica de organismos vivos, mostrando uma visão das origens dos eucariotos e procariontes
Uma hipótese das relações eucarióticas – o grupo Opisthokonta inclui animais (Metazoa) e fungos, plantas (Plantae) são colocadas em Archaeplastida.
Um gráfico de pizza das espécies descritas de eucariotos (exceto Excavata), juntamente com uma árvore mostrando possíveis relações entre os grupos
Na antiguidade, as duas linhagens de animais e plantas foram reconhecidas. Eles receberam a classificação taxonômica do reino por Lineu. Embora ele tenha incluído os fungos nas plantas com algumas reservas, percebeu-se mais tarde que eles são bastante distintos e justificam um reino separado, cuja composição não era totalmente clara até a década de 1980. Os vários eucariotos de célula única foram originalmente colocados com plantas ou animais quando se tornaram conhecidos. Em 1818, o biólogo alemão Georg A. Goldfuss cunhou a palavra protozoários para se referir a organismos como os ciliados, e esse grupo foi expandido até abranger todos os eucariotos unicelulares e receber seu próprio reino, o Protista, por Ernst Haeckel em 1866. Os eucariotos passaram a ser compostos de quatro reinos:
Reino Protista;
Reino Plantae;
Reino Fungi;
Reino Animalia.
Os protistas eram entendidos como “formas primitivas” e portanto, um grau evolutivo, unidos por sua natureza unicelular primitiva. O desembaraço das divisões profundas na árvore da vida só começou realmente com sequenciamento de DNA, levando a um sistema de domínios ao invés de reinos, como o nível mais alto apresentado por Carl Woese, unindo todos os reinos eucariotos sob o domínio eucariótico.[26] Ao mesmo tempo, o trabalho na árvore protista se intensificou e ainda continua ativamente hoje. Várias classificações alternativas foram encaminhadas, embora não haja consenso no campo.
Eukaryotes são um clado geralmente considerado irmão de Heimdallarchaeota no grupo Asgard no Archaea. Os agrupamentos basais são o Opimoda, Diphoda, o Discoba e o Loukozoa. A raiz eucariota é geralmente avaliada como estando próxima ou mesmo em Discoba.
