Os 3 domínios na biologia (classificação de Woese)
Os três domínios da biologia ou sistema de três domínios é uma classificação proposta pelo biólogo Carl Woese no final dos anos 70, que divide os seres orgânicos nos domínios Bactérias, Archaea e Eucariotos.
Essa classificação em "domínios" é superior ao sistema tradicional de divisão em cinco ou seis reinos, com os quais estamos mais familiarizados. A divisão fundamental dos domínios é dividir procariontes em dois domínios, onde archaea estão mais relacionados a eucariotos, do que ao outro grupo de procariontes - bactérias.
Essa ordem filogenética é amplamente aceita pela maioria dos biólogos. No entanto, com o desenvolvimento de ferramentas bioinformáticas e estatísticas, alguns autores propuseram novas relações entre os seres vivos, o que desafia a classificação de Woese.
História da classificação
Divisão em dois reinos: Animalia e Plantae
Antes da publicação dos trabalhos de Woese e seus colegas, os biólogos usaram uma classificação "tradicional", usando uma dicotomia simples e intuitiva que dividia as plantas de animais - formalmente Animalia e Plantae.
Nesta divisão, todas as bactérias, fungos e protistas fotossintéticos foram consideradas "plantas", enquanto os protozoários foram agrupados com animais.
Com o avanço da ciência, o desenvolvimento de metodologias modernas e uma análise mais aprofundada dos seres orgânicos, tornou-se evidente que a divisão em plantas e animais não se encaixava na verdadeira história evolutiva destes. De fato, foi uma simplificação "rústica" e inconsistente das relações entre eles.
Divisão em três reinos: Animalia, Plantae e Protista
A fim de corrigir esta situação, o renomado biólogo evolucionista e ornitólogo Ernst Haeckel acrescentou um novo reino à lista: o Reino Protista.
Essa classificação alcançou uma divisão mais clara de formas que, evidentemente, não deveriam ser agrupadas. No entanto, a classificação permaneceu alarmantemente problemática.
Divisão em cinco reinos
Em 1969, o ecologista americano Robert Harding Whittaker propôs o esquema de divisão em cinco reinos: Animalia, Plantae, Fungi, Monera e Prostista.
Este sistema é baseado principalmente nos tipos de células que compõem os organismos. Os membros da Monera são seres unicelulares e procarióticos, enquanto os protistas são também unicelulares, mas eucarióticos.
Os três reinos restantes - Animalia, Plantae e Fungi - são classificados em termos de seu modo de aquisição de nutrientes. As plantas possuem capacidade fotossintética, os fungos secretam enzimas para o meio ambiente, seguidas pela absorção de nutrientes, e os animais consomem seus alimentos, com digestão interna ou externa.
A divisão dos organismos em cinco reinos foi amplamente aceita pela sistemática da época, já que consideravam que a classificação se ajustava cada vez mais às relações evolutivas reais dos seres vivos.
Divisão em três domínios
Nos anos 70, o professor da Universidade de Illinois, Carl Woese, começou a encontrar evidências de um certo grupo desconhecido de organismos unicelulares muito marcantes. Eles viviam em ambientes com condições extremas de temperatura, salinidade e pH, onde se pensava que a vida não poderia ser mantida.
À primeira vista, esses organismos foram classificados como bactérias e foram chamados de arqueobactérias. No entanto, uma visão mais profunda e detalhada das arqueobactérias deixou claro que as diferenças com as bactérias eram tão perceptíveis que não podiam ser classificadas dentro do mesmo grupo. De fato, a semelhança era meramente superficial.
Dessa forma, as evidências moleculares permitiram a esse grupo de pesquisadores estabelecer um sistema de classificação de três domínios: Bacteria, Archaea e Eucaryota.
Propor novas relações genealógicas entre organismos, marcou um evento de grande importância na biologia moderna. Esta importante descoberta levou Woese a ganhar a Medalha Nacional da Ciência em 2000.
Os três domínios da vida
A árvore da vida proposta por Carl Woese estabelece as possíveis relações genealógicas entre os seres orgânicos, sugerindo a existência de três domínios da vida.
Esta hipótese foi proposta graças à análise de RNA ribossomal 16S - abreviada como 16S rRNA.
Este marcador é um componente da subunidade 30S do ribossomo procariótico. Após o trabalho de Woese, tem sido amplamente utilizado para inferência filogenética. Hoje em dia é muito útil estabelecer a classificação e identificação de bactérias.
Em seguida, descreveremos as características mais notáveis de cada um dos membros que compõem os três domínios da vida:
Domínio Archaea
As archaea são organismos que se caracterizam principalmente por habitar ambientes com condições extremas de temperatura, acidez, pH entre outros.
Desta forma, eles foram encontrados em águas com concentrações de sal significativamente altas, ambientes ácidos e águas termais. Além disso, algumas archaea também habitam regiões com condições "médias", como o solo ou o trato digestivo de alguns animais.
Do ponto de vista celular e estrutural, as archaea são caracterizadas por: elas não têm membrana nuclear, os lipídios das membranas são ligados por ligações éter, eles apresentam uma parede celular - mas isso não é composto de peptidoglicano, e a estrutura dos genes é semelhante a eucariontes em cromossomos circulares.
A reprodução desses procariontes é assexual e a transferência horizontal de genes foi demonstrada.
Classificação de archaea
São classificados como metanogênicos, halofílicos e termoacidófilos. O primeiro grupo usa dióxido de carbono, hidrogênio e nitrogênio para produzir energia, produzindo gás metano como um resíduo. Os primeiros arcos a serem sequenciados pertencem a esse grupo.
O segundo grupo, os halófilos são "amantes de sal". Para o seu desenvolvimento, é necessário que o ambiente tenha uma concentração de sal cerca de 10 vezes maior que a do oceano. Algumas espécies podem tolerar concentrações até 30 vezes maiores. Esses microorganismos são encontrados no mar morto e em lagoas evaporadas.
Finalmente, os termoacidófilos são capazes de resistir a temperaturas extremas: maiores que 60 graus (alguns podem tolerar mais de 100 graus) e menores que o ponto de congelamento da água.
É necessário esclarecer que estas são as condições ótimas para a vida desses microrganismos - se as expusermos à temperatura ambiente é bem possível que elas morram.
Domínio de Bactérias
O domínio bacteriano compreende um amplo grupo de microrganismos procarióticos. Em geral, costumamos associá-los a doenças. Nada mais longe da realidade do que este mal-entendido.
Embora seja verdade que certas bactérias causam doenças mortais, muitas delas são benéficas ou vivem em nossos corpos estabelecendo relações comensais, formando parte de nossa flora normal.
As bactérias não têm uma membrana nuclear, elas não possuem organelas, sua membrana celular é composta de lipídios com ligações do tipo éster e a parede é composta de peptidoglicano.
Eles se reproduzem assexuadamente, e os eventos de transferência gênica horizontal foram evidenciados.
Classificação de bactérias
Embora a classificação das bactérias seja realmente complexa, aqui trataremos das divisões fundamentais do domínio, em cianobactérias e eubactérias.
Os membros das cianobactérias são bactérias fotossintéticas verde azul que produzem oxigênio. De acordo com o registro fóssil, surgiram cerca de 3, 2 bilhões de anos atrás e foram responsáveis pela mudança drástica de um ambiente anaeróbico para um ambiente aeróbio (rico em oxigênio).
Eubactérias, por outro lado, são verdadeiras bactérias. Estes são apresentados em várias morfologias (cocos, bacilos, vibriões, helicoidais, entre outros) e possuem estruturas modificadas para sua mobilidade, como cílios e flagelos.
Domínio Eukarya
Eucariotos são organismos que se distinguem principalmente pela presença de um núcleo bem definido, delimitado por uma membrana biológica complexa.
Em comparação com os outros domínios, a membrana apresenta uma variedade de estruturas e os lípidos exibem ligações do tipo éster. Eles apresentam organelas verdadeiras, delimitadas por membranas, a estrutura do genoma é semelhante à archaea e é organizada em cromossomos lineares.
A reprodução em grupo é extraordinariamente variada, exibindo modalidades sexuais e assexuais, e muitos membros do grupo são capazes de se reproduzir nos dois sentidos - eles não são mutuamente exclusivos.
Classificação de eucariotos
Inclui quatro reinos com formas muito variadas e heterogêneas: os protistas, fungos, pantas e animais.
Os protistas são eucariontes unicelulares, como euglenas e paremecios. Os organismos que comumente conhecemos como cogumelos são os membros do reino dos Fungos. Existem formas uni e pluricelulares. Eles são elementos-chave nos ecossistemas para degradar matéria orgânica morta.
As plantas são compostas por organismos fotossintéticos com uma parede celular formada principalmente por celulose. Sua característica mais notável é a presença do pigmento fotossintético: a clorofila.
Inclui samambaias, musgos, samambaias, gimnospermas e angiospermas.
Os animais compreendem um grupo de seres orgânicos pluricelulares heterotróficos, em sua maioria capazes de movimento e deslocamento. Eles são divididos em dois grandes grupos: invertebrados e invertebrados.
Os invertebrados são formados por poríferos, cnidários, nematóides, moluscos, artrópodes, equinodermes e outros pequenos grupos. Da mesma forma, os vertebrados são peixes, anfíbios, répteis, aves e mamíferos.
Os animais conseguiram colonizar praticamente todos os ambientes, incluindo oceanos e ambientes aéreos, exibindo um complexo conjunto de adaptações para cada um deles.
