Universidade Federal do Espírito Santo
Centro Universitário Norte do Espírito Santo
ORIGEM E EVOLUÇÃO DA VIDA
AULA 5: O Último Ancestral Comum Universal
Vander Calmon Tosta
Luiz Fernando Duboc
1. Relembrando o “fio da meada”
Agora que já sabemos que a vida tem uma origem única e que já
compreendemos porque as idéias de Darwin revolucionaram a forma de pensar a
Biologia, vamos começar uma jornada rumo ao conhecimento da diversidade biológica.
Poderíamos começar nossa discussão partindo do ponto de 4 bilhões de anos
atrás, discutindo o mundo pré RNA, enfocando aspectos de evolução molecular. No
entanto, por se tratar nossa disciplina da Origem e Evolução da Vida, vamos iniciar a
nossa longa viagem pela diversidade dos seres vivos a partir de 3,6 bilhões de anos
quando se pensa surgiu o primeiro organismo com organização celular, para a maioria
dos biólogos o primeiro ser vivo, visto que para a grande maioria a vida
necessariamente necessita de uma unidade mínima de organização.
Alguns poderiam apontar esta unidade como a molécula de RNA ou de DNA em
si, e poderíamos considerar vida a partir do mundo de RNA. Essas divergência segue
nos dias atuais e não se tem um consenso.
Para iniciarmos nossa jornada ao longo da evolução dos seres vivos
precisamos responder uma questão:
“Se existe uma árvore da vida, quem é a raiz, qual o último ancestral comum
universal ?”
Relembrandos,
as
duas
teses
principais de A Origem das Espécies
são :
* Os organismos vivos são produtos
de uma história de descendência com
modificação a partir de ancestrais
comuns denominada de Evolução.
* O principal mecanismo da evolução
é a seleção natural das variações
hereditárias
Diário de Notas de Darwin
onde ele já propunha a organização
do seu pensamento evolutivo no
qual a evolução das espécies pode
ser representada por um processo
de ramificação (semelhante a uma
árvore) onde uma dada espécie em
dado
momento
se
divide
(DESCENDE COM MODIFICAÇÕES)
originando duas espécies filhas.
2. Uma breve história da árvore da
vida
A classificação dos organismos vivos
e árvore da vida, hoje em dia, estão
intimamente ligadas.
Durante
anos
a
classificação
biológica foi feita somente seguindo o sistema
binomial proposto por Linaeu usando os
níveis de filo, classe, ordem, família, gênero e
espécie.
Hoje em dia, o esquema lineano
clássico
vem
sendo
reestruturado
e
reinterpretado de tal forma que a
classificação dos organismos seja um reflexo
da sua história evolutiva e não um simples
agrupamento de seres com características
similares.
O primeiro a propor este tipo de
reflexão foi Ernst Haeckel, em 1866, que com
a árvore ao lado propunha a divisão de todos
os seres vivos em três grandes grupos: os
plantae, os protistas e os animalia. Para
Haeckel a raíz da árvore era ocupada pelos
monera.
Em 1937, Edouard Chatton, criou o conceito de domínios, que para
ele se superpunha ao conceito de filo lineano e dividiu os organismos em
dois grandes domínios que muitas vezes usamos até hoje em dia: os
eucariotos e os procariotos. A divisão de Chatton se baseava na presença ou
ausência da membrana nuclear organizando o material genético nos
organismos. Assim, todos os organismos que não apresentavam membrana
nuclear nas suas células, segundo Chatton, pertenciam ao grupos dos
procariotos. Enquanto os organismos que apresentavam membrana nuclear
pertenciam ao domínio dos eucariotos.
A
Esquemas de células
e eucariotas (A) e
procariotas (B)
B
Em 1959, o pesquisador Robert Whittaker propôs uma nova
forma de conciliar a árvore da vida com a classificação de tal forma a
englobar os domínios propostos por Chatton.
Whittaker dividiu os organismos em três domínios: procariotos
unicelulares, eucariotos unicelulares, e eucariotos multicelulares ou
multinucleados.
O primeiro domínio era composto pelos organismos do reino
monera, sendo a raíz da árvore. O segundo domínio era composto pelos
organismos do reino protista. O terceiro domínio era composto pelos
organismos dos outros três reinos: fungi, plantae e animalia.
Rober Whittaker,
1920,1980
O homem dos cinco reinos
Carl Woese
1928 –
As moléculas entram na história
As
análises
moleculares
revolucionaram a nossa visão de
árvore da vida, nos levando não só a
visão atual de árvore baseado em três
domínios:
archaea,
bacteria
e
euckarya; como nos levando a rever e
reler a relação dos outros níveis de
organização como filos, classes,
ordens, famílias, gêneros e espécies.
As moléculas entram na
história
da
Biologia
Moderna
definitivamente na década de 70
quando Carl Woese e colaboradores
analisam sequências gênicas de RNA
ribossômicos (rRNA) e percebem que a
vida pode ser dividida nos três grandes
domínios. A escolha do rRNA não foi
ao acaso, Woese sabia que todos os
organismos
vivos
apresentavam
ribossomos,
assim
decifrar
a
composição dos mesmos ajudaria a
decifrar a Origem e Evolução da Vida.
3. Como interpretar uma árvore da vida ?
Para entender melhor o que a árvore da vida pode nos dizer, ou seja
para interpretar melhor as relações que uma árvore da vida mostra entre os
organismos temos que compreender do que a árvore é formada.
Uma árvore filogenética representa a descendência com
modificação através dos tempos.
As linhas azuis representam a divergência das unidades
taxonômicas opercionais (OTUs) ao longo do tempo desde a sua
origem até as formas (“tips”) atuais. Uma OTU pode representar uma
espécie, um indivíduo, um genoma, um gene ou qualquer outra
unidade evolutiva.
Considerando a evolução através do tempo, os nós (círculos
azuis) representam o ponto onde uma linhagem divergiu dando
origem a duas linhagens novas. Os ramos representam a evolução de
uma OTU através desse tempo evolutivo.
A raíz da árvore será representada pelo ancestral comum à
compartilhado por todas as OTUs através das divergências de
linhagem dentro da árvore.
As árvores da vida mostram basicamente três relações entre os
organismos vivos: monofilia (A), parafilia (B) e polifilia (C).
Quando buscamos um ancestral comum devemos buscar por
relações de monofilia, grupos monofiléticos são os únicos que apresentam
um único ancestral comum, e por isto são ditos como grupos ou linhagens
naturais.
Facilmente se distingue um grupo monofilético de um polifilético, o
mesmo não é verdade para as relações de monofilia e parafilia. Nem
sempre é fácil distinguir um grupo monofilético de um parafilético como
podemos ver ao estudar a ancestralidade nos répteis.
Os
répteis
são
considerados
um
grupo
parafilético, uma vez que
existem répteis que tiveram
uma ancestralidade comum
mais recente com grupos de
aves que outros grupos de
répteis,
ou
seja
eles
apresentam mais homologia
com as aves que com outros
répteis.
4- Porque sabemos que a vida teve um ancestral único comum?
Existem sete homologias universais que nos permitem apontar uma
ancestralidade única da vida:
*1- O DNA é o material genético em todos organismos celulares,
*2-O mecanismo de cópia do DNA usa um mecanismo de complementaridade
de bases em todos os organismos celulares,
*3- A transcrição do DNA em RNA usa uma enzima RNA polimerase com um
sistema catalítico homologo em todos os organismos celulares,
*4- A tradução de RNA em proteinas usa um sistema de código genético de
três nucleotídeos,
*5- Na tradução estão envolvidos rRNAs, rRNAs e ribossomos,
*6- O uso de ATP como fonte primordial de energia para se construir DNA e
RNA é comum a todos os organismos celulares,
*7- Por fim, todos os organismos celulares apresentam uma organização
celular.
5- E quem veio primeiro, archaea, bacteria ou eucarya? O ovo
ou a galinha em versão celular.
Alguns dados moleculares apontam que archaea esta mais próximo de
eucaria, e que organismos semelhantes as bactérias atuais devam ter
sido nossos primeiros ancestrais.
Mas ao mesmo tempo outros dados moleculares apontam para uma
intensa troca de genes entre os organismos ancestrais de forma que
apontar uma origem única pode não ser possível.