Origem e Evolução da Célula

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Origem e Evolução da Célula
Até o momento segundo estudos, células so estão presentes na terra por conta da estrutura da mesma, com o surgimento da célula foi possibilitada surgir a vida. Pode-se dizer que foram as combinações dos gases, elementos químicos que permitiu o surgimento das primeiras células há aproximadamente 5 a 6 bi anos atras, sendo assim permitiu o florescimento da vida com a influencia direta também da posição do sol em relação a terra.
 As células são divididas em dois tipos principais, definidos pela presença ou não de um núcleo sendo as procarióticas (bactérias) não apresentam um envelope nuclear, ou seja, não possui um envoltório nuclear –carioteca– e as eucarióticas tem um núcleo, no qual o material genético está separado do citoplasma. Sendo que as células procarióticas geralmente são menores e mais simples que as eucarióticas; além da ausência do núcleo, seus genomas são menos complexos e ela não apresentam organelas citoplasmáticas ou um citoesqueleto. Apesar de suas diferenças, os mesmos mecanismos moleculares básicos controlam a vida de ambas indicando que todas as células atuais descenderam de um ancestral comum. 
 
 Alguns pesquisadores propuseram que a célula surgiu por conta da evolução química, Oparin postula que por evolução química formaram-se espontaneamente em soluções aquosas com certo grau de salinidade e acidez, aglomerados de proteínas envoltos por uma pseudomembrana de água – sendo os coacervados e que a vida é resultado de uma evolução de compostos inorgânicos que se combinaram originando moléculas orgânicas simples e depois moléculas orgânicas mais complexas até o surgimento de estruturas com capacidade de se autoduplicar e apresentar capacidade metabólica, - Oparin e Haldane sugeriu que moléculas orgânicas simples poderiam formar-se espontaneamente e polimerizar-se em macromoléculas nas condições, que se presume, da Terra primitiva - tendo essa teoria após um tempo um cientista chamado Staney Miller comprovou cientificamente essa teoria através de um experimento laboratorial, em seguida Sidney Fox submete uma mistura de aminoácidos secos a aquecimento prolongado e demonstra que eles reagiam entre si, formando cadeias peptídicas, com aparecimento de moléculas proteicas pequenas. Pesquisadores têm demonstrado que as supostas condições pré-bióticas seriam suficientes para promover a polimerização espontânea das macromoléculas. Em laboratório já se conseguiu produzir polipeptídios a partir do aquecimento de uma mistura seca de aminoácidos. Entretanto foi o desenvolvimento de uma molécula capaz de autorreplicação o passo crucial para a evolução da vida.
 Com a evolução das células e a formação de macromoléculas, é pressuposto que dos dois tipos principais de macromoléculas informativas (ácidos nucleicos e proteínas) somente os ácidos nucleicos são capazes de controlar sua autorreplicação. A etapa essencial para entendimento da evolução foi a descoberta que o RNA é capaz de catalisar varia reações químicas inclusive a polimerização de nucleotídeos, descrição de moléculas de RNA que controlam uma nova fita de RNA a partir de um RNA molde, já que ele pode servir como molde para a autorreplicação e se autorreplicar, consequentemente em geral é aceito que o RNA tenha sido o sistema genético inicial e supõe-se que a fase inicial da evolução química tenha sido baseadas em tais moléculas (período Mundo RNA), então as interações ordenadas entre RNA e aminoácidos evoluíram para código genético atual e o DNA substituiu o RNA como material genético.
 Presume-se que a primeira célula (célula ancestral) tenha se originado da inclusão de RNAs autor replicativos em uma membrana de fosfolipídios, Moléculas auto replicativas no suposto ambiente hostil da Terra primitiva seriam facilmente degradadas. Desse modo presume-se que muito cedo estas moléculas tenham sido incluídas em uma estrutura que lhes dessem proteção. Provavelmente estas estruturas foram “bolsas” com uma membrana de fosfolipídios.
 Todos os organismos vivos são formados por células, e todas as células provém de células pré-existentes; Células procarióticas deram origem a células eucarióticas complexas, e estas evoluíram para sistemas pluricelulares, onde as células passaram a assumir funções específicas; Nem toda enzima é proteína pois algumas possuem identidade RNA (ribosina); Primer, tem que ter RNA para fazer DNA.
 A característica essencial dos fosfolipídios para a formação de tais membranas é que elas são moléculas anfipáticas, isto significa que uma porção da molécula é solúvel em água (porção hidrofílica) e outra é insolúvel (porção hidrofóbica). Quando em água os fosfolipídios espontaneamente agregam-se em bicamadas, a parte hidrofílica voltada para o exterior em contato com a água, e a parte hidrofóbica localizada no interior da bicamada. A inclusão dos RNAs catalíticos nestas estruturas foi o passo decisivo na formação da primeira célula. As bicamadas de fosfolipídios com RNA no interior seria uma unidade com capacidade de auto-replicação e evolução. A síntese protéica dirigida por RNA neste tempo poderia já ter evoluído, e a primeira célula, desse modo, seria constituída de um RNA auto-replicante e proteínas que seriam codificadas por ele. A manutenção da vida requer a utilização de energia. Como as primeiras células devem ter se originado em um mar repleto de moléculas orgânicas, o suprimento energético, pelo menos inicialmente, estava garantido. Entretanto esta situação era limitada, pois a utilização das moléculas orgânicas presentes no ambiente levaria à competição e extinção. Desse modo, o desenvolvimento
de algum mecanismo de obtenção de energia seria uma vantagem evolutiva decisiva para a evolução da célula primitiva. Presume-se que a atmosfera primitiva era constituída principalmente de hidrogênio, metano e amônia. Assim, nestas condições anaeróbicas as primeiras reações de geração de energia envolveriam a catálise de moléculas orgânicas na ausência de oxigênio. Atualmente o processo mais rentável em termos energéticos é a respiração, mas este é um processo que exige suprimento de oxigênio. Entretanto a primeira etapa (a glicólise) da respiração envolve reações que não exigem oxigênio. A glicólise atual é fundamentalmente a quebra anaeróbica da glicose que resulta em ácido lático e rende como saldo duas moléculas de adenosina 5’trifosfato (ATP) – a molécula universalmente utilizada como fonte de energia metabólica da célula.
As vias metabólicas da glicólise são bastante conservadas nas células atuais. É provável que estas reações tenham fornecido desde o início um modo pelo qual a energia das moléculas orgânicas poderia ser convertida em ATP e então ser utilizada como fonte energética para outras reações metabólicas. As células que desenvolveram esta habilidade certamente formam vitoriosas e deu origem a toda diversidade que vemos hoje no mundo vivo. A glicólise foi um ganho evolutivo importante, mas os organismos primitivos continuavam na dependência da formação de moléculas orgânicas espontaneamente no ambiente. Provavelmente outra aquisição essencial foi o desenvolvimento de um mecanismo que capacitasse os organismos vivos a produzir suas próprias moléculas orgânicas, isto os daria mais autonomia. Assim, supõe-se que o desenvolvimento da fotossíntese tenha sido mais uma etapa evolucionária importante, este mecanismo permitiu a utilização de uma fonte virtualmente inesgotável de energia – a luz do sol. 
 Dividindo as células procarióticas temos as aquáticas, heterotrófica, anaeróbica e assexuada. Dessas células procarióticas surgem as eucarióticas por perda da parede celular, invaginação das membranas e endossimbiose que levou um tempo de acordo com o tempo geológico, a perda da parede celular aumentou a área de superfície sem aumento de volume possibilitando a invaginação da membrana adquirindo organelas e compartimentalizando e especializando funções da membrana, maior proteção do material hereditário -no núcleo, DNA-, diversidade de rotas metabólicas – por conta da compartimentalização- e facilidade no contato e nas reações moleculares.
 A endossimbiose sustenta que as células eucarióticas evoluíram a partir de uma associação de simbiose com procariotos pelos estudos de mitocôndrias e cloroplastos supõe-se que evoluíram a partir de bactérias que viviam em células maiores, ambos são similares as bactérias em tamanho e como bactérias reproduzem-se por divisão binaria, possuem seu próprio DNA o qual codifica alguns dos seus componentes. Replicam-se cada vez que a organela se divide, e os genes que eles codificam são transcritos dentro da organela e traduzidos no ribossomo da organela.
 A associação entre os procariotos ancestrais de mitocôndrias e cloroplastos e os eucariotos foi altamente vantajosa e positivamente selecionada na evolução. A aquisição de bactérias fotossintetizantes forneceu a independência nutricional proporcionada pela habilidade destas em realizar fotossíntese e as bactérias hábeis em realizar metabolismo oxidativo, deu ao seu “hospedeiro” um enorme suprimento de energia metabólica que poderia ser utilizado nas mais diversas funções celulares.