Organismos unicelulares: características, reprodução, nutrição e exemplos
Os organismos unicelulares são seres cujo material genético, maquinaria enzimática, proteínas e outras moléculas necessárias para a vida estão confinados a uma única célula. Graças a isso, elas são entidades biológicas altamente complexas, geralmente muito pequenas em tamanho.
Dos três domínios da vida, dois deles - arquéias e bactérias - são compostos de organismos unicelulares. Além de serem unicelulares, esses organismos procarióticos não possuem um núcleo e são extremamente diversificados e abundantes.
No domínio restante, eucariontes, encontramos organismos unicelulares e multicelulares. Dentro do unicelular temos os protozoários, alguns fungos e algumas algas.
Características principais
Aproximadamente 200 anos atrás, os biólogos da época consideravam que os organismos formados por uma única célula eram relativamente simples. Esta conclusão deveu-se à pouca informação que receberam das lentes usadas para visualização.
Hoje, graças aos avanços tecnológicos relacionados à microscopia, podemos visualizar a complexa rede de estruturas que os seres unicelulares possuem e a grande diversidade que essas linhagens exibem. Em seguida, discutiremos as estruturas mais relevantes em organismos unicelulares, tanto em eucariotos como em procariontes.
Componentes de uma célula procariótica
Material genético
A característica mais marcante de uma célula procariótica é a falta de uma membrana que delimite o material genético. Ou seja, a ausência de um núcleo verdadeiro.
Em contraste, o DNA está localizado como uma estrutura proeminente: o cromossomo. Na maioria das bactérias e archaea, o DNA é organizado em um grande cromossomo circular associado a proteínas.
Em uma bactéria modelo, como Escherichia coli (nas seções seguintes, falaremos mais sobre sua biologia), o cromossomo atinge um comprimento linear de até 1 mm, quase 500 vezes o tamanho da célula.
Para armazenar todo esse material, o DNA deve ter uma conformação super-enrolada. Este exemplo pode ser extrapolado para a maioria dos membros da bactéria. A região física onde esta estrutura compacta de material genético está localizada é chamada de nucleóide.
Além do cromossomo, os organismos procarióticos podem possuir centenas de pequenas moléculas de DNA adicionais, chamadas de plasmídeos.
Estes, como o cromossomo, codificam genes específicos, mas estão fisicamente isolados dele. Como são úteis em circunstâncias muito específicas, formam uma espécie de elementos genéticos auxiliares.
Ribossomos
Para o fabrico de proteínas, as células procarióticas têm um complexo complexo enzimático chamado ribossomas, distribuído por todo o interior da célula. Cada célula pode conter cerca de 10.000 ribossomos.
Maquinaria fotossintética
As bactérias que realizam a fotossíntese possuem uma maquinaria adicional que lhes permite capturar a luz solar e depois convertê-la em energia química. As membranas das bactérias fotossintéticas têm invaginações onde as enzimas e pigmentos necessários são armazenados para as reações complexas que realizam.
Essas vesículas fotossintéticas podem permanecer ligadas à membrana plasmática ou podem ser destacadas e localizadas dentro da célula.
Citoesqueleto
Como o próprio nome indica, o citoesqueleto é o esqueleto da célula. A base dessa estrutura é composta de fibras de natureza protéica, essenciais para o processo de divisão celular e para a manutenção da forma celular.
Pesquisas recentes mostraram que o citoesqueleto em procariotos é formado por uma complexa rede de filamentos, e não é tão simples quanto se pensava anteriormente.
Organelas em procariontes
Historicamente, uma das características mais destacadas de um organismo procariótico era a falta de compartimentos internos ou organelas.
Atualmente, aceita-se que as bactérias possuam tipos específicos de organelas (compartimentos circundados por membranas) relacionados ao armazenamento de íons de cálcio, cristais minerais que participam da orientação celular e enzimas.
Componentes de uma célula eucariótica unicelular
Dentro da linhagem de eucariotos também temos organismos unicelulares. Estes são caracterizados por ter o material genético confinado em uma organela cercada por uma membrana dinâmica e complexa.
O maquinário para produzir proteínas também é formado pelos ribossomos nesses organismos. No entanto, em eucariotos eles são maiores. De fato, a diferença de tamanho nos ribossomos é uma das principais diferenças entre os dois grupos.
As células eucarióticas são mais complexas do que os procariontes descritos na seção anterior, pois possuem subcompartimentos circundados por uma ou várias membranas chamadas organelas. Entre eles temos as mitocôndrias, retículo endoplasmático, aparelho de Golgi, vacúolos e lisossomos, entre outros.
No caso de organismos com a capacidade de realizar a fotossíntese, eles têm a maquinaria enzimática e pigmentos armazenados em estruturas chamadas plastídios. Os mais conhecidos são os cloroplastos, embora também existam amiloplastos, cromoplastos, etioplastos, entre outros.
Alguns eucariotos unicelulares possuem paredes celulares, como algas e fungos (embora variem em sua natureza química).
Diferenças entre bactérias e archaea
Como mencionamos, os domínios de archaea e bactérias são compostos de indivíduos unicelulares. No entanto, o fato de compartilhar essa característica não significa que as linhagens sejam as mesmas.
Se compararmos ambos os grupos cuidadosamente, perceberemos que eles diferem da mesma maneira que nós - ou qualquer outro mamífero - diferimos de um peixe. As diferenças fundamentais são as seguintes.
Membrana celular
A partir dos limites das células, as moléculas que compõem a parede e a membrana de ambas as linhagens diferem profundamente. Em bactérias, os fosfolipídios consistem em ácidos graxos ligados a um glicerol. Em contraste, archaea tem fosfolipídios altamente ramificados (isoprenoides) ancorados em glicerol.
Além disso, as ligações que formam fosfolipídios também diferem, resultando em uma membrana mais estável na archaea. Por esta razão, archaea pode viver em ambientes onde temperatura, pH e outras condições são extremas.
Parede celular
A parede celular é uma estrutura que protege o organismo celular do estresse osmótico gerado pela diferença de concentração entre o interior da célula e o ambiente, formando uma espécie de exoesqueleto.
Geralmente, a célula exibe uma alta concentração de solutos. De acordo com os princípios de osmose e difusão, a água entraria na célula, expandindo seu volume.
A parede protege a célula da ruptura, graças à sua estrutura firme e fibrosa. Em bactérias, o principal componente estrutural é o peptidoglicano, embora certas moléculas, como os glicolipídios, possam estar presentes.
No caso de archaea, a natureza da parede celular é bastante variável e, em alguns casos, desconhecida. No entanto, o peptidoglicano tem estado ausente nos estudos realizados até à data.
Organização do genoma
Em termos da organização estrutural do material genético, as arqueas são mais semelhantes aos organismos eucarióticos, uma vez que os genes são interrompidos por regiões que não serão traduzidas, chamadas íntrons - o termo usado para as regiões que são traduzidas é «exon »
Por outro lado, a organização do genoma bacteriano é realizada principalmente em operons, onde os genes estão localizados em unidades funcionais localizadas uma após a outra, sem interrupções.
Diferenças com organismos multicelulares
A diferença crucial entre um organismo multicelular e um unicelular é o número de células que compõem o organismo.
Organismos multicelulares são compostos de mais de uma célula, e geralmente cada um é especializado em uma tarefa particular, sendo a divisão de tarefas uma de suas características mais marcantes.
Em outras palavras, como a célula não precisa mais realizar todas as atividades necessárias para manter um organismo vivo, surge a divisão de tarefas.
Por exemplo, as células neuronais executam tarefas que são completamente diferentes daquelas realizadas pelas células renais ou musculares.
Essa diferença nas tarefas desempenhadas é expressa em diferenças morfológicas. Ou seja, nem todas as células que compõem um organismo multicelular são as mesmas em sua forma - os neurônios são em forma de árvore, as células musculares são alongadas e assim por diante.
As células especializadas de organismos multicelulares são agrupadas em tecidos e estas, por sua vez, em órgãos. Os corpos que executam funções similares ou complementares são agrupados em sistemas. Assim, temos uma organização hierárquica estrutural que não aparece em entidades unicelulares.
Reprodução
Reprodução assexuada
Os organismos unicelulares se reproduzem assexuadamente. Note-se que nesses organismos não existem estruturas especiais envolvidas na reprodução, como ocorre em diferentes espécies de seres multicelulares.
Nesse tipo de reprodução assexuada, o pai dá origem à prole sem a necessidade de um parceiro sexual ou a fusão de gametas.
A reprodução assexuada é classificada de diferentes maneiras, geralmente usando como referência o plano ou a forma de divisão usada pelo organismo para se dividir.
Um tipo comum é a fissão binária, em que um indivíduo dá origem a dois organismos idênticos aos pais. Alguns têm a capacidade de realizar fissão gerando mais de dois descendentes, o que é conhecido como fissão múltipla.
Outro tipo é o brotar, onde um organismo dá origem a um menor. Nesses casos, o organismo pai gera uma extensão que continua a crescer até um tamanho adequado e, em seguida, se desprende de seu pai. Outros organismos unicelulares podem se reproduzir pela formação de esporos.
Embora a reprodução assexuada seja típica de organismos unicelulares, ela não é exclusiva dessa linhagem. Certos organismos multicelulares, como algas, esponjas, equinodermes, entre outros, podem se reproduzir através dessa modalidade.
Transferência horizontal de genes
Embora a reprodução sexual não exista em organismos procarióticos, eles podem trocar material genético com outros indivíduos através de um evento chamado transferência horizontal de genes. Essa troca não envolve a passagem de material de pais para filhos, mas ocorre entre indivíduos da mesma geração.
Isso ocorre através de três mecanismos fundamentais: conjugação, transformação e transdução. No primeiro tipo, longos fragmentos de DNA podem ser trocados através de conexões físicas entre dois indivíduos por meio de um pili sexual.
Em ambos os mecanismos, o tamanho do DNA trocado é menor. A transformação é a obtenção de DNA nu por uma bactéria e a transdução é a recepção de DNA estranho como consequência de uma infecção viral.
Abundância
A vida pode ser dividida em três domínios principais: archaea, bactérias e eucariotas. Os dois primeiros são procariontes, porque o seu núcleo não está rodeado por uma membrana e são todos organismos unicelulares.
De acordo com as estimativas atuais, existem mais de 3.1030 indivíduos de bactérias e archaea na terra, a maioria deles sem nome e sem descrição. De fato, nosso próprio corpo é composto de populações dinâmicas desses organismos, que estabelecem relações simbióticas conosco.
Nutrição
Nutrição em organismos unicelulares é extremamente variada. Existem organismos heterotróficos e autotróficos.
Os primeiros devem consumir seus alimentos do meio ambiente, geralmente fagocitando partículas nutritivas. As variantes autotróficas possuem todo o mecanismo necessário para a conversão da energia da luz em química, armazenada em açúcares.
Como qualquer organismo vivo, os unicelulares requerem certos nutrientes, como água, uma fonte de carbono, íons minerais, entre outros, para seu crescimento e reprodução ótimos. No entanto, alguns também exigem nutrientes específicos.
Exemplos de organismos unicelulares
Devido à grande diversidade de organismos unicelulares, é complexo fazer uma lista de exemplos. No entanto, vamos mencionar os organismos modelo em biologia e organismos com relevância médica e industrial:
Escherichia coli
O organismo melhor estudado é, sem dúvida, a bactéria Escherichia coli. Embora algumas cepas possam ter consequências negativas para a saúde, a E. coli é um componente normal e abundante da microbiota humana.
É benéfico sob diferentes perspectivas. Em nosso trato digestivo, a bactéria ajuda a produção de certas vitaminas e exclui competitivamente os microrganismos patogênicos que podem entrar em nosso corpo.
Além disso, nos laboratórios de biologia é um dos organismos modelo mais utilizados, sendo muito útil para descobertas científicas.
Trypanosoma cruzi
É um parasita protozoário que vive dentro das células e causa a doença de Chagas. Este é considerado um importante problema de saúde pública em mais de 17 países localizados nos trópicos.
Uma das características mais marcantes deste parasita é a presença de um flagelo para locomoção e uma única mitocôndria. Eles são transmitidos para seus hospedeiros mamíferos por insetos pertencentes à família Hemiptera, chamados triatomíneos.
Outros exemplos de microrganismos são Giardia, Euglena, Plasmodium, Paramecium, Saccharomyces cerevisiae, entre outros.
