Resumos de Biologia

Ecologia 06 - As interações entre os organismos nas populações, comunidades e ecossistemas.

2026-09-17T07:26:27.000-04:00

ECOLOGIA 06 - AS INTERAÇÕES ENTRE OS ORGANISMOS NAS POPULAÇÕES, COMUNIDADES E ECOSSISTEMAS:

Maximiliano Mendes

Características das populações nos ecossistemas:

Inicialmente, vejamos algumas definições:

A população é um grupo de organismos pertencentes a uma mesma espécie e que habita uma determinada região em um dado momento. Quando falamos em evolução biológica, estamos nos referindo não ao indivíduo, mas sim às mudanças nas frequências genotípicas que ocorrem nas populações ao longo das gerações, ou seja, nesse sentido, são as populações que evoluem. As populações podem ser estudadas quanto à sua estrutura e composição, qual é a proporção de machos e fêmeas, qual é a idade predominante, qual área habita e outros aspectos. Também podemos estudar as populações em termos da dinâmica, que é como ela varia ao longo do tempo e das gerações.

Vejamos alguns desses aspectos das populações:

Dispersão ou distribuição espacial: refere-se à maneira como os indivíduos estão distribuídos, de maneira mais ou menos uniforme, em uma área ou volume (neste caso, pense nas populações de organismos aquáticos).

Densidade: refere-se ao número de indivíduos em relação à alguma unidade de área ou volume (Densidade populacional = Número de indivíduos / Área ou Volume). A densidade pode ser afetada por alguns fatores:

Taxa de natalidade: taxa que corresponde a quantos indivíduos vão sendo adicionados à população por unidade de tempo, como por exemplo, uma taxa anual. Essa taxa tende a ser maior, quanto mais recursos e espaço houver. Também depende da idade dos indivíduos da população, pois, se num dado momento a população apresenta grandes números de indivíduos jovens, a taxa de natalidade tende a ser maior.

Taxa de mortalidade: taxa na qual os indivíduos morrem e são eliminados da população, por unidade de tempo. Essa taxa tende a ser maior quanto menos espaço e recursos há, ou seja, quanto maior a competição. Além disso, se nascem muitos indivíduos, há também mais indivíduos para morrer, promovendo o aumento na taxa de mortalidade. A taxa de mortalidade também pode ser influenciada por fatores físicos como as catástrofes naturais: as secas severas, os incêndios, as inundações e outros. Mesmo que haja espaço e recursos, uma catástrofe pode vir a eliminar grande parte de tudo isso, causando a morte de muitos indivíduos.

Taxas nas dispersões dos indivíduos (imigração e emigração):

Taxa de imigração: número de indivíduos que imigram para a população, passam a fazer parte dela, aumentando o seu número.

Taxa de emigração: número de indivíduos que emigram da população, deixam de fazer parte dela, diminuindo o seu número.

Normalmente, são os indivíduos mais jovens que dispersam das populações e esse processo é importante, pois pode evitar a extinção de uma espécie que parte para outra região a fim de sobreviver e também para aumentar a variedade genética das populações, atenuando os efeitos dos cruzamentos consanguíneos.

De maneira simplificada, o crescimento populacional pode ser definido da seguinte forma:

CP = (TN + TI) – (TM + TE).

Crescimento populacional = (taxa de natalidade + taxa de imigração) – (taxa de mortalidade + taxa de emigração).

No link a seguir você pode brincar com uma simulação de crescimento populacional: https://share.gemini.google/hEFMfbKtkZFS

A estrutura etária de uma população pode ser representada por meio de gráficos chamados pirâmides etárias. Esses gráficos permitem visualizar os números de machos e fêmeas em uma população e também quais são as faixas etárias predominantes. Essas “pirâmides” nem sempre têm o formato de pirâmide, ou formato triangular, mas quando têm, com a base larga e o topo estreito, indicam que os números de jovens são maiores que os dos idosos e adultos, logo, a população pode estar em crescimento. Normalmente são diagramas que vemos se referindo às populações humanas.

Além dos mencionados, também podemos elencar outros fatores que influenciam na densidade populacional:

Os números de machos e fêmeas na população: de maneira geral, quando o número de um dos sexos na população é reduzido o crescimento é limitado, especialmente se a redução for no número de fêmeas. Um motivo importante que pode diminuir os números de machos ou fêmeas numa população é a caça por troféus (é, os humanos são bichos idiotas mesmo), como exemplo, as presas maiores dos elefantes machos. Inclusive, já há populações de elefantes com indivíduos machos sem presas, uma boa ilustração de como certas pressões seletivas podem influenciar a evolução de uma população.

Damos o nome de potencial biótico à capacidade que uma população tem de crescer em condições ideais, sem a chamada resistência ambiental. Nessas condições imaginárias, a população poderia crescer indefinidamente. Na natureza, normalmente as populações não podem crescer de acordo com o seu potencial biótico, justamente por conta da resistência do meio, que se deve a um conjunto de fatores, como a escassez de recursos, a competição, predação e o parasitismo e até as catástrofes naturais. Quanto mais a população aumenta de tamanho, maior é a resistência do meio. Se o meio não oferecesse resistência o crescimento da população seria exponencial. Damos o nome de capacidade limite ou capacidade de suporte do meio (k) ao número máximo de indivíduos que ele pode suportar. Se a taxa de crescimento excede a capacidade limite, ela decresce de maneira a reduzir o número de indivíduos para próximo do valor de k.

Essas características podem sofrer alterações na medida em que, ao longo do tempo, as comunidades mudam no ecossistema (é o que chamamos sucessão ecológica, assunto a ser visto posteriormente).

Analisando as imagens, vemos que inicialmente o crescimento é lento, por conta do número baixo de indivíduos, mas em seguida ele se torna similar ao exponencial até que, por conta da resistência do meio, é limitado e se estabiliza.

Considerando a população humana do planeta, os dados indicam que em 1950 havia 2,5 bilhões de habitantes e em 2011, 7 bilhões. A previsão para 2050 é de que chegue a 8,9 bilhões. Esse crescimento é em grande parte devido aos avanços nas ciências médicas, que acarretaram em uma grande redução na taxa de mortalidade. Também se acredita que atualmente a população humana já consuma aproximadamente 42,5 % acima da capacidade de reposição de recursos do planeta e que o déficit aumente aproximadamente 2,5 % a cada ano. Infelizmente, quanto maior o número de humanos, maiores e mais frequentes são os possíveis desequilíbrios ecológicos que podemos causar. É um problema sério e difícil de resolver.

Podemos classificar as interações entre os organismos da comunidade de acordo com dois critérios:

Interações intra-específicas: ocorrem entre indivíduos da mesma espécie na mesma população.

Interações inter-específicas: ocorrem entre indivíduos de espécies diferentes na mesma comunidade.

As interações acima ainda podem ser classificadas como:

Harmônicas: os organismos que interagem não sofrem prejuízo.

Desarmônicas: pelo menos um dos organismos envolvidos na interação sofre algum tipo de dano ou prejuízo.

Vejamos então alguns exemplos dessas interações:

Interações intra-específicas e harmônicas:

Sociedade: os indivíduos de uma mesma população são separados anatomicamente e cooperam uns com os outros vivendo juntos, em uma sociedade com divisão de trabalho. Exemplos: os insetos sociais, como as formigas, cupins e abelhas e as suas respectivas organizações em formigueiros, cupinzeiros e colmeias. Uma sociedade humana é similar, mas se deve apontar o detalhe de que, apesar de cada indivíduo exercer um papel na sociedade, podemos considerar que as diferenças morfológicas são irrelevantes quando comparamos a nossa espécie com as abelhas, por exemplo, pois não temos algo como “humano operário” e “humano rainha”. Os seres humanos são mais do que 99 % iguais geneticamente.

Colônia: difere da sociedade, pois os organismos são unidos fisicamente. Pode ou não haver organismos individuais com funções especializadas:

Colônias isomorfas: os organismos constituintes da colônia têm morfologia similar. Exemplo: os corais.

Colônias heteromorfas: Nem todos os organismos têm morfologia similar. Algumas células podem ser responsáveis pela nutrição, outras pela reprodução, outras atuam na defesa da colônia e etc. Exemplo: caravela-portuguesa (Physalia physalis).

Intra-específicas e desarmônicas:

Canibalismo: um indivíduo da população mata o outro para se alimentar. Por exemplo, dependendo da situação, os ratos fazem isso uns com os outros.

Competição intra-específica: os indivíduos da mesma população competem uns com os outros em graus variados, dependendo da quantidade de recursos disponíveis no meio. Eles podem competir por espaço, alimentos, parceiros reprodutivos e etc. Normalmente, quanto maior for a densidade populacional, mais competição haverá. Além disso, quanto mais fragmentado for um ecossistema, nos fragmentos a tendência é que a densidade populacional aumente, promovendo mais competição.

Inter-específicas e harmônicas:

Mutualismo: os indivíduos são associados fisicamente, se beneficiam e dependem uns dos outros para sobreviver. Exemplos: os líquens, associações entre as algas e os fungos nas quais as algas produzem matéria orgânica via fotossíntese e os fungos lhes fornecem um ambiente adequado com água e nutrientes. Outro exemplo é a associação entre os cupins e os protozoários que vivem nos seus aparelhos digestórios, auxiliando na sua digestão e obtendo abrigo.

Protocooperação: os indivíduos se beneficiam, mas podem viver separados fisicamente uns dos outros. Exemplos: o caranguejo eremita e as anêmonas, ambos podem viver de maneira independente. Os pássaros que se alimentam dos parasitas nas costas dos búfalos são outro exemplo.

Inquilinismo: um indivíduo se beneficia nutricionalmente ou adquire proteção ao viver sobre outro sem prejudicá-lo. Exemplo: o epifitismo entre as orquídeas e as árvores.

Comensalismo: um organismo se aproveita de algo que outro, de outra espécie, pode lhe prover não intencionalmente, sendo que a espécie provedora não é prejudicada. Alguns exemplos: um animal pode aproveitar os restos alimentares de outro, sem prejudicá-lo, como é o caso dos peixes pilotos e os tubarões. Ou então, um animal pode usar outro para auxiliar na sua locomoção, como ocorre com as rêmoras grudadas aos tubarões. (Falando assim, parece até que os tubarões são prestativos...).

Inter-específicas e desarmônicas:

Amensalismo: os indivíduos de uma espécie produzem e liberam no meio substâncias que inibem o desenvolvimento ou a reprodução de outras espécies. Exemplos: fungos que produzem antibióticos e as marés vermelhas, fenômeno onde algas como as do grupo das dinoflageladas se multiplicam em resposta ao enriquecimento da água e liberam toxinas na água do mar.

Predatismo: um indivíduo captura e mata outro, de outra espécie, para se alimentar.

Esse tipo de interação permite que as populações de predadores controlem os números de indivíduos das populações das presas e, em contrapartida, os números de presas controlam os números das populações de predadores.

Parasitismo: um organismo habita no corpo de outro, dentro (endoparasita) ou fora (ectoparasita), e dele retira o seu alimento sem matá-lo em curto prazo. O parasita pode consumir sangue, outros tecidos ou parte do alimento obtido pelo hospedeiro. Os piolhos, as amebas e as lombrigas são exemplos de parasitas. Geralmente os parasitas são mais especializados do que os predadores e isso inclusive tem relevância no tocante ao controle biológico de pragas: é mais eficiente utilizar um parasita do que um predador, pois o predador pode promover mais desequilíbrio ao se alimentar de mais de um tipo de organismo.

A herbivoria é um tipo de interação em que se come material vegetal. Ela pode ser enquadrada tanto como predatismo como quanto ectoparasitismo. Às vezes um herbívoro como e mata a planta, por exemplo, como quando come uma semente com um embrião. A planta embrião morre. Ou quando uma baleia azul come fitoplâncton. Por outro lado, quando o herbívoro como parte de uma planta, como os passadores e as larvas de insetos, podemos entender a herbívoros como um tipo de ectoparasitismo.

Competição inter-específica: ocorre quando os nichos de duas populações são similares, então elas disputam os mesmos recursos.

Sobre a simbiose (“vida juntos”): ela é um tipo de interação na qual há uma associação estável e com contato físico entre organismos de espécies diferentes. A simbiose pode ser harmônica ou não. Exemplos de interações simbióticas são o mutualismo (+,+ - os dois organismos se beneficiam), alguns casos de comensalismo (+,0 – um organismo se beneficia e o outro não se beneficia e nem é prejudicado) e o parasitismo (+,- - um organismo se beneficia e o outro é prejudicado).

Os efeitos dos fatores ecológicos nos organismos:

Os fatores ecológicos são o conjunto dos fatores bióticos e abióticos de um ecossistema. Esses fatores podem afetar o desenvolvimento dos organismos, pois, dependendo do fator e de sua intensidade, ele pode impedir ou promover o desenvolvimento e a presença de uma espécie. O motivo, em resumo, é que os organismos apresentam tolerância às condições ambientais, eles conseguem suportar algumas alterações. No entanto, se um fator qualquer, como a temperatura, tem a sua intensidade aumentada ou diminuída de maneira extrema, uma determinada espécie pode não ser capaz de tolerar esses extremos. Tome por exemplo, uma espécie qualquer de lagarto que viva em condições tropicais. Caso esses lagartos sejam submetidos a temperaturas abaixo ou acima das mínimas e máximas anuais, essas condições podem promover o estresse e afetar negativamente o desenvolvimento e a reprodução dessa espécie.

Podemos dizer que, se um fator qualquer dificulte ou impeça a sobrevivência de uma espécie, esse é um fator limitante. Alguns exemplos são a disponibilidade de água, a umidade do ar, a intensidade luminosa, que pode afetar as taxas de fotossíntese e a regulação dos ciclos de sono e vigília, as temperaturas, que, em condições extremas afetam grandemente o metabolismo dos organismos ectotérmicos e, como exemplo de fator biótico, a disponibilidade de alimentos, de predadores e de amensais. Perceba, então, que as vezes a presença ou ausência de certos organismos consiste em um fator limitante. Por exemplo, a ausência de eucaliptos limita a sobrevivência dos coalas. E certas orquídeas precisam de certos fungos para formar associações com as raízes delas, caso contrário não se desenvolvem.

REFERÊNCIAS:

As referências básicas dessa série sobre ecologia são:

Thompson, M. & Rios, EP. Conexões com a Biologia. Vol. 1. Moderna. 2ª ed. 2016.
Townsend, CR., Begon, M., Harper, JL. Fundamentos em Ecologia. 3ª ed. Artmed. 2010.
Urry, LA. et al. Biology. 11th ed. Pearson. 2016.

Lopes, L. & Rosso, S. BIO: Volume Único. Saraiva. 3ª ed. 2013.

As restantes serão informadas na parte final sobre esse assunto.

UMA VISÃO PANORÂMICA DA HISTÓRIA E FILOSOFIA DA BIOLOGIA

2026-04-05T08:16:00.000-04:00

A Evolução Filosófica e Histórica da Biologia.

Olá amigos! Que tal fazermos uma viagem panorâmica sobre a história e a filosofia das ciências biológicas? Essa ciência se a partir de uma narrativa que atravessou vários contextos filosóficos, históricos e sociais ao longo do tempo. Vamos lá?

A Ciência na Grécia Antiga: O Despertar da Observação e a Ordem de Aristóteles

Os primórdios mais importantes da Biologia foram banhados pelo mar Egeu, na Grécia antiga do século quatro antes de Cristo. Antes deste período, a filosofia de Platão afirmava que o conhecimento verdadeiro estava exclusivamente no mundo das ideias, um mundo abstrato. A observação direta da natureza era considerada uma distração. Mas as vezes é fácil se distrair com as belezas naturais não é?

Surge então Aristóteles, ele rejeitou essa ideia de Platão e acabou fundando as bases empíricas da biologia, ou seja, baseadas nas observações e nas experiências práticas. Aristóteles passava horas dissecando animais marinhos e observando o desenvolvimento de embriões de pintinhos, catalogando a diversidade da vida. Ele fundamentou sua biologia em uma filosofia teleológica. “Teleológica?” Sim, a ideia de que todas as coisas na natureza têm um propósito ou uma finalidade. Para ele, a natureza não faz nada sem um motivo.

Um dos conceitos mais duradouros e pedagogicamente cruciais estabelecidos por ele foi a chamada "Scala Naturae", a Grande Cadeia do Ser. Aristóteles enxergou um contínuo de complexidade, uma escada fixa de perfeição, indo dos minerais e plantas na base dessa escala, entidades mais simples, até os animais com alma sensitiva, e culminando no ser humano com sua alma racional, logo mais complexos. Essa lógica intuitiva, baseada no senso comum e em propósitos intrínsecos aos seres, apenas reflete como a mente humana é naturalmente aristotélica em sua busca por um propósito no mundo vivo.

(Clique nas imagens para aumentar).

A Ciência Medieval: A Preservação, a Teologia e a Fixidez das Espécies

As ideias de Aristóteles persistiram por muitos séculos, inclusive chegando até a idade média. Logo de cara precisamos desmistificar a ideia de que este foi um período estéril, uma “idade das trevas”. A ciência biológica medieval foi uma era de preservação textual e estudos teológicos. A "Scala Naturae" de Aristóteles foi adotada, mas foi cristianizada. O que antes era uma organização puramente biológica tornou-se uma ordem hierárquica decretada pela vontade do próprio Deus! Acreditava-se que todas as espécies de seres vivos eram fixas e imutáveis desde a criação. Um lobo era o mesmo na idade média, foi o mesmo na aurora dos tempos e nunca deixaria de ser um lobo.

No tocante às fontes de conhecimento, a natureza era o "Livro da Natureza", onde cada ser vivo podia ser interpretado como um símbolo moral. Os bestiários medievais ensinavam, por exemplo, que o pelicano feria o próprio peito para alimentar seus filhotes com seu sangue, uma alegoria biológica para o sacrifício de Cristo. A biologia era serva da teologia.

No mundo islâmico, figuras como Avicena mantiveram o conhecimento empírico vivo, fundindo a filosofia aristotélica com a medicina de Galeno.

A Ciência Moderna: A Revolução de Bacon e a Fisiologia Mecânica de Descartes

A ruptura com o mundo estático medieval europeu ocorreu através da Revolução Científica, ocorrida ao longo dos séculos 16 ao 18. O inglês Francis Bacon acreditava que a estagnação científica era causada por uma adesão cega às ideias Aristotélicas. Ele era contra a obtenção de conhecimento vindo primordialmente das próprias ideias, inclusive chamava os vieses cognitivos humanos de "Ídolos da Mente". Em sua obra "Novum Organum", Bacon propôs que o conhecimento verdadeiro deveria ser obtido através do empirismo rigoroso e do raciocínio indutivo, ou seja, os dados devem ser obtidos das observações e experimentos e insistia na necessidade de se utilizar os grupos de controle nos experimentos. Para Francis Bacon a natureza não deve ser apenas contemplada, mas também, isolada e testada.

Logo depois, o matemático francês René Descartes forneceu à biologia o modelo mecanicista. Para ele, os corpos vivos não possuíam uma espécie de força vital mágica, eles operavam como as engrenagens de um relógio complexo: verdadeiras máquinas! Ele formulou a tese do animal-máquina, argumentando que os animais eram autômatos biológicos sem consciência verdadeira, regidos pela física e dinâmica dos fluídos. Apenas os humanos possuíam uma alma racional, que interagia com a máquina do corpo através da glândula pineal. Esse reducionismo mecanicista, embora radical, permitiu que a fisiologia fosse estudada pelas leis da física e da matemática, influenciando descobertas como a da circulação do sangue por William Harvey, no século 17.

Mas, ao contrário de Francis Bacon, que defendia o método científico indutivo, Descartes defendia o método dedutivo: enquanto Bacon acreditava que o conhecimento deveria nascer dos dados acumulados a partir de observações e experimentos, Descartes sustentava que a razão poderia deduzir verdades e conhecimento sobre casos particulares partindo de princípios gerais evidentes e abrangentes.

O Retorno do Propósito: Kant e o Enigma do Organismo

O filósofo Immanuel Kant percebeu que o empirismo fica limitado pois os experimentos fornecem os dados, mas não explicam sozinhos como eles se organizam. Para isso é necessário usar a mente e a razão. No entanto, o dedutivismo e racionalismo por si sós, mesmo podendo organizar e estruturar conceitos, dependem dos experimentos para obter conhecimentos reais. Daí vem a sua célebre frase: “Os pensamentos sem conteúdo são vazios; as intuições sem conceitos são cegas”.

Assim, Kant foi o responsável por fazer uma síntese entre o indutivismo de Francis Bacon e o dedutivismo de René Descartes. Unindo o melhor dos dois mundos, ele propôs que o conhecimento humano resulta da interação entre a experiência sensível e as estruturas racionais a priori. Em sua “Crítica da Razão Pura” de 1781, ele conciliou o empirismo e racionalismo, criando o que chamou de “filosofia crítica”.

Ok, mas ainda havia algo a resolver. Apesar da elegância, o mecanicismo de Descartes esbarrava em um problema: o desenvolvimento autônomo dos seres vivos. Uma máquina é montada por uma entidade externa, como um engenheiro, mas um embrião se desenvolve sozinho em um organismo adulto. Como explicar isso sem invocar algum poder sobrenatural?

Immanuel Kant, em sua obra "Crítica da Faculdade do Juízo", de 1790, elaborou uma resposta a esse paradoxo definindo os organismos como sendo “propósitos naturais”, ou "Naturzweck". Kant argumentou que, em um ser vivo, as partes e o todo causam e formam um ao outro reciprocamente. Usando a analogia de uma árvore, ele argumenta que as folhas, as raízes e o caule se produzem e se mantêm de forma recíproca. O organismo é um sistema integrado. Contudo, Kant alertou que atribuir um propósito à natureza é apenas um princípio regulativo, uma ferramenta cognitiva da mente humana para entender os sistemas complexos.

A Biologia Contemporânea: Darwin, Mendel e a Síntese

Independente das contribuições de Kant, ainda persistia a ideia de fixismo ou imutabilidade das espécies, evidenciado pelo sistema de classificação dos organismos proposto por Karl von Linné em 1758. Ainda usamos alguns dos conceitos desse sistema, como as categorias taxonômicas e o sistema de nomenclatura binomial.

Porém, avançando para a Era Vitoriana, no século 19, o cenário de uma biologia estática ruiu. Os geólogos como James Hutton e Charles Lyell, revelaram o "tempo profundo", provando através dos estratos rochosos que o planeta Terra era muito antigo, muito mais do que se pensava até então, e esse grande período de tempo geológico é um dos fatores que permite a modificação das espécies ao longo das gerações.

Neste cenário de expansão industrial, o naturalista britânico Charles Darwin realizou a sua icônica viagem de barco ao redor de várias partes do mundo. Darwin não foi o primeiro a propor uma teoria da evolução das espécies, antes dele, o francês Jean-Baptiste Lamarck já havia sugerido a evolução por meio da herança das características adquiridas décadas antes. O que Darwin, e também Alfred Russel Wallace, propuseram de novidade foi um mecanismo operatório: a seleção natural.

Para que a seleção natural funcionasse, a biologia precisava entender como as características eram herdadas. Embora Darwin não o soubesse em sua época, o monge austríaco Gregor Mendel estava plantando ervilhas e descobrindo as bases da hereditariedade e da genética. Quando as ideias de Darwin e Mendel foram finalmente unidas no século XX, nasceu a Síntese Evolutiva Moderna.

Hoje, a biologia contemporânea alcançou a biologia dos sistemas e a biologia molecular. Não vemos mais os organismos apenas como os relógios de Descartes ou as essências de Aristóteles, mas como vastas redes interativas de informações genéticas e proteômicas, fluindo através do ambiente interno, o "milieu intérieur", num incrível equilíbrio fisiológico e ecológico.

Quais serão as próximas grandes surpresas que nos aguardam, na medida em que a nossa compreensão sobre a vida avança?

Referências Bibliográficas

Alberts, B. et al. Molecular Biology of the Cell. 7th ed. 2022.

Cohen, C. The Story of Science. 2016.

Futuyma, DJ. & Kirkpatrick, M. Evolution. 4th ed. 2017.

Godfrey-Smith, P. Theory and Reality: an introduction to the philosophy of science. 2nd ed. 2021.

Hall, JE. Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology. 14th ed. 2020.

Urry, LA. et al. Campbell Biology. 12th ed. 2021.

Várias entradas sobre o tema na Wikipedia.org.

SISTEMA DIGESTÓRIO

2026-02-16T08:29:00.002-04:00

SISTEMA DIGESTÓRIO

É o conjunto de órgãos e estruturas responsável por captar o alimento, digerir as substâncias, gerar a partir dessa digestão as substâncias absorvíveis, que são os nutrientes e eliminar o material que não foi absorvido na forma de fezes.

Vejamos o básico sobre o que ocorre em cada porção do aparelho digestório:

1. Boca à Faringe à Esôfago:

Local onde a digestão mecânica, o ato de triturar e misturar o alimento, prevalece sobre a digestão química. A digestão mecânica é realizada principalmente pelos dentes e pela língua durante a mastigação. Além de auxiliar a mastigação, a língua também atua no sentido do paladar, por conter as papilas gustativas, que percebem os sabores, e na deglutição, o ato de engolir o alimento.

Há também a digestão química, pois as glândulas salivares secretam a enzima amilase salivar (ou ptialina), capaz de quebrar/digerir o amido e o glicogênio em unidades de maltose. Normalmente para o ensino médio só se destaca a amilase salivar na boca, porém, há outras enzimas na saliva, citando dois exemplos:

Lisozima: quebra as paredes celulares de bactérias, dificultando a proliferação de micro-organismos que podem ser indesejáveis.
Lipase lingual: mais importante para os lactentes. Ajuda os bebês a digerirem os triglicerídeos componentes do leite materno. É secretada pela própria língua.

A digestão química na boca ocorre em pH próximo ao neutro ~6,2-7,6.

O alimento engolido passa da boca à faringe, porção compartilhada com o sistema respiratório, e de lá segue para o esôfago. É bom lembrar que, normalmente o bolo alimentar não adentra a laringe, pois a abertura da laringe, chamada glote, tem uma tampa cartilaginosa, a epiglote, que a fecha quando o alimento é engolido. Às vezes o mecanismo falha e nós engasgamos.

Do esôfago, um tubo de aproximadamente 25 cm em humanos adultos, o bolo alimentar será transportado para o estômago por ondas de contrações rítmicas na musculatura lisa que envolve o tubo digestório, o chamado peristaltismo. Além de impulsionar o alimento adiante no tubo digestório o peristaltismo também promove a digestão mecânica. Consideramos que a faringe e o esôfago não produzam enzimas digestórias.

2. Estômago:

O estômago é um órgão em forma de saco localizado na cavidade abdominal. A partir dele predomina a digestão química, apesar de que, por conta dos movimentos da musculatura do aparelho digestório, também há digestão mecânica.

O tecido epitelial que reveste o interior do estômago têm glândulas, nesse caso as glândulas fúndicas, que secretam a maior parte do suco gástrico. Esse suco gástrico contém ácido clorídrico (HCl) e o precursor da principal enzima estomacal, o pepsinogênio.

As funções do ácido clorídrico são as de tornar o meio bastante ácido, com o pH ~1,8-2,0. Esse meio ácido, além de eliminar vários micro-organismos potencialmente patogênicos, também permite a conversão do pepsinogênio na sua forma enzimaticamente ativa, a pepsina, que é uma enzima que digere proteínas e gera como produtos principais uma série de peptídeos. O meio ácido também favorece a digestão química ao desnaturar as proteínas e facilitar a ação da pepsina.

As glândulas estomacais também produzem um muco, constituído, dentre outras coisas, por glicoproteínas (mucinas) e íons bicarbonato (HCO₃^-). Esse muco atua protegendo o epitélio de revestimento do estômago contra a ação da própria pepsina e da acidez do suco gástrico.

HCO₃^- + HCl à H₂CO₃ + Cl^-

H₂CO₃ à H₂O + CO₂.

Além da digestão de proteínas, no estômago também ocorre a absorção de água, sais e de alguns medicamentos, como a aspirina (ácido acetilsalicílico).

Exemplos de hormônios produzidos pelo estômago:

Gastrina: estimula a secreção de HCl e a renovação da mucosa gástrica, liberada em resposta à presença de proteínas no estômago, à distensão estomacal e à estimulação via nervo vagal (por exemplo, só de ver e sentir o cheiro da comida quando se está com fome).
Grelina: gera a sensação de fome quando o estômago está vazio.
Somatostatina: inibe a secreção de suco gástrico e gastrina quando o pH da solução estomacal está abaixo de 3,0, a fim de prevenir um excesso de acidez e possíveis danos.

O bolo alimentar permanece de 2-4h no estômago e então constituirá uma massa chamada quimo ácido.

3. Intestino Delgado: é onde ocorre a maior parte da digestão e também da absorção dos nutrientes.

No intestino delgado ocorre a digestão química em meio alcalino de vários tipos de substâncias e também é o local onde a digestão termina e os nutrientes são gerados e absorvidos. Ele é dividido em três porções: o duodeno, o jejuno e o íleo.

Há três secreções que atuam no intestino delgado: o suco pancreático, a bile e o suco entérico.

A bile é uma secreção produzida pelo fígado e armazenada na vesícula biliar. Essa secreção atua como um detergente, fragmentando gotas de lipídeos a fim de auxiliar a digestão dessas substâncias, que são hidrofóbicas. Essa fragmentação aumenta a área de superfície para a ação das lipases, as enzimas que os digerem. É importante destacar que a bile não contém enzimas nem ação enzimática.

O suco pancreático é uma secreção produzida pelas glândulas exócrinas do pâncreas. Contém várias enzimas digestórias para atuar, basicamente sobre todos os tipos de substâncias orgânicas a serem digeridas. Dentre as enzimas constituintes, podemos destacar:

Amilase pancreática: digere amido.
Tripsina e quimotripsina: digerem proteínas. Essas duas enzimas são proteinases que, assim como a pepsina, também são liberadas na forma de precursores inativos, o tripsinogênio e o quimotripsinogênio. O tripsinogênio é convertido em tripsina graças a ação da enzima enteropeptidase, produzida pelo intestino delgado. A tripsina converte mais tripsinogênio em tripsina e a tripsina converte o quimotripsinogênio em quimotripsina. Há também outras proteinases, como as carboxipeptidases A e B e a elastase.
Lipases: lipase pancreática, colipase, fosfolipase A2 e esterase de colesterol. São enzimas que digerem os lipídeos.
Nucleases: digerem ácidos nucleicos.

Essas enzimas do suco pancreático atuam em meio alcalino: a faixa de pH ótima para elas é alcalino. Por conta disso, o suco pancreático contém íons bicarbonato (HCO3-), para neutralizar a acidez do quimo ácido proveniente do estômago.

Além da bile e do suco pancreático o intestino delgado apresenta outra secreção, o suco entérico, produzido pelo próprio intestino delgado. Essa secreção contém as enzimas que finalizam o processo digestório e geram os nutrientes, as substâncias absorvíveis. O detalhe importante e interessante é que essas enzimas normalmente não estão em solução, elas se localizam nas membranas das células do epitélio intestinal. Como exemplos, há peptidases e dissacaridases.

As peptidases digerem os peptídeos gerados pela ação de proteinases como a pepsina, tripsina e a quimotripsina. A digestão dos peptídeos pelas peptidases gera os aminoácidos.

Uma dissacaridase importante é a lactase, que digere a lactose em glicose e galactose. A incapacidade de manter a produção dessa enzima na idade adulta torna a pessoa intolerante à lactose, pois não a digere.

Também é necessário destacar que tanto a bile, quanto os sucos pancreático e entérico possuem íons bicarbonato, cuja função é neutralizar a acidez do quimo ácido proveniente do estômago e tornar a porção inicial do intestino delgado alcalina (pH ~7,5 – 8,8). As porções mais distais do intestino delgado têm pH que tende ao levemente ácido por conta da atividade de lactobacilos, que geram energia via fermentação lática e liberam ácido lático nesse meio.

Após sofrer a ação das secreções que agem no intestino o bolo alimentar, antes chamado quimo, passa a ser chamado quilo (“quimuitoácido e quilalcalino”).

A parede interna do intestino delgado apresenta “rugas e ruguinhas”, são as vilosidades e as microvilosidades, prolongamentos que aumentam bastante a área da superfície de absorção de nutrientes (200-250 m²!), para aumentar a eficiência do processo.

No tocante à regulação hormonal, destacaremos dois hormônios produzidos pelo intestino delgado:

A secretina é liberada em resposta à presença do quimo ácido no intestino delgado e à sua acidez. Ela age no pâncreas e nos dutos biliares, promovendo a liberação do suco pancreático e da bile (secreções contendo íons bicarbonato) e também age no estômago inibindo a secreção de suco gástrico. Foi o primeiro hormônio a ser descoberto.

A colecistocinina é liberada em resposta à presença de lipídeos. Age promovendo a liberação de bile, de suco pancreático (que contém lipases), inibe o esvaziamento gástrico, a fim de conseguir digerir os lipídeos que já se encontram no intestino e induz o hipotálamo a gerar a sensação de saciedade.

4. Intestino grosso ou cólon à Reto à Ânus.

A porção inicial do intestino grosso tem um apêndice, chamado ceco. Ele abriga populações de micro-organismos beneficiais, que podem repopular o intestino caso necessário e, também possui tecido linfoide em sua parede. Nesse local há a maturação de linfócitos B e a produção de anticorpos que controlarão a microbiota intestinal.

O intestino grosso propriamente dito é dividido em quatro porções: os cólons ascendente, transverso, descendente e sigmoide.

As funções do intestino groso são basicamente absorver a água e sais do bolo alimentar. Também há a absorção de algumas vitaminas. Assim, formam-se as fezes. As fezes são constituídas de 75 % de água e 25 % de sólidos diversos (bactérias, fibras vegetais, pigmentos e etc.).

Outro detalhe importante sobre o intestino grosso é que ele abriga a maior parte da microbiota intestinal, um conjunto diverso de micro-organismos, principalmente bactérias, que habita o órgão, se beneficia dos restos que não aproveitamos e nos pagam uma espécie de aluguel. O intestino delgado também possui uma microbiota, mas mais concentrada na porção final, o íleo.

Essas bactérias do cólon se aproveitam das fibras vegetais que ingerimos. Nós não conseguimos digerir essas fibras, mas as bactérias conseguem e os usam em processos fermentativos para gerarem energia. Esses processos geram subprodutos de interesse para nós, como exemplos temos o butirato, um ácido graxo de cadeia curta usado como fonte de energia pelas próprias células do intestino grosso. As bactérias da microbiota também produzem algumas vitaminas, como a K e a B₁₂.

Por fim, as fezes atingem o reto, que possui esfíncteres (musculatura circular em volta do órgão tubular) que junto a dois esfíncteres anais, controlam a saída das fezes. O reto possui esfíncteres de Houston, que ao serem distendidos pela chegada das fezes enviam o sinal ao encéfalo de que “Houston, we have a problem!” é a vontade de defecar que chegou. Após passar por esses esfíncteres, as fezes também distendem o esfíncter anal interno, de contração involuntária e que fica o tempo todo contraído até essas benditas fezes chegarem até ele. É o momento em que você entende que tem de resolver esse problema... Então as fezes chegam finalmente ao esfíncter anal externo, de contração voluntária. Aqui é que surgem os heróis. Ou não, o ideal mesmo é buscar resolver o problema quando a vontade surge, ficar segurando pode ter consequências bem desagradáveis, por exemplo, pode haver um peristaltismo no sentido contrário e as fezes serem devolvidas para o cólon, onde haverá mais absorção de água, transformando aquele cilindro macio e escorregadio em um fecaloma, uma pedra de fezes que quando sai, sai de forma rude, pra dizer o mínimo. Sugiro sempre andar com papel higiênico e lenços umedecidos por aí.

Referências:

Livros de biologia do ensino médio: Amabis & Martho; Lopes & Rosso; Linhares, Gewandsznajder & Pacca. Além desses, o do Campbell de Biologia.

Várias entradas na Wikipedia (em inglês).

Livros de fisiologia do Guyton & Hall; e Silverthorn.

Pesquisas no chatbot com IA (Gemini).

As imagens foram feitas com o uso do Canva, MindtheGraph e do Gemini.

HISTOLOGIA VEGETAL

2023-06-10T17:56:00.010-04:00

O CORPO DAS PLANTAS (ANATOMIA VEGETAL)

Mais especificamente das angiospermas dicotiledôneas, representadas pelas árvores que vemos comumente por aí, como as mangueiras, abacateiros, ipê e etc.

HISTOLOGIA VEGETAL

De forma geral, temos de estudar este assunto tendo em mente que as plantas apresentam dois tipos básicos de tecido, os meristemáticos e os adultos/permanentes, e dois tipos de crescimento, baseados no tipo de tecido responsável pela multiplicação celular, os crescimentos primário e secundário. Ainda, na mesma planta há partes jovens e velhas, por exemplo, as extremidades do caule e da raiz são jovens, ao passo que as partes mais próximas da linha do solo são mais antigas.

Os tecidos meristemáticos são constituídos de células indiferenciadas, capazes de originar os outros tipos de células e de tecidos. São células que têm, em geral, parede celular mais fina e vacúolos centrais menores. Já os tecidos adultos têm vários tipos de células que persistem no corpo da planta.

Sobre as formas de crescimento, o primário é basicamente o crescimento em comprimento, resultante da multiplicação dos meristemas localizados na ponta do caule e na ponta da raiz (os meristemas apicais). Já o crescimento secundário é o crescimento em espessura, típico das plantas com porte arbóreo, como as angiospermas dicotiledôneas, sobre as quais daremos ênfase aqui. É um crescimento que resulta da multiplicação das células localizadas nos meristemas secundários: o câmbio vascular e o felogênio. Não se preocupe, já veremos todos esses tecidos (ou seja, preocupe-se, justamente por termos de ver tudo isso ☹).

Vejamos então a seguir, os tipos básicos de tecidos vegetais:

1. Tecidos de revestimento: cobrem o corpo da planta.

1.1. Epiderme: tecido constituído de uma camada de células que reveste as folhas e as partes jovens da planta, que são, ou a planta jovem ou então as extremidades do caule e da raiz. A epiderme é revestida por uma cutícula constituída de ceras (lipídeos), com a função de prevenir a perda excessiva de água. Na face de baixo das folhas, chamada de face abaxial, há estruturas chamadas estômatos, com uma abertura que pode ser fechada ou aberta, para controlar a entrada de O₂ e CO₂ e a saída de H₂O_(g) por transpiração. Os estômatos são estudados nos conteúdos de fisiologia vegetal.

1.2. Periderme: a casca das raízes e dos caules adultos é constituída pela periderme e pelo floema. A periderme é uma camada que possui três tecidos, o súber, o felogênio e a feloderme. Na medida em que a planta se desenvolve a periderme substitui a epiderme. Em algumas plantas, a periderme morre e é substituída por outra. A periderme morta, que se desprende, é chamada ritidoma (comum em goiabeiras, por exemplo).

1.2.1. Súber: tecido mais externo, também conhecido como cortiça. É constituído de células mortas e cujas paredes celulares são impregnadas de suberina, uma substância impermeabilizante. No súber é possível observar pequenas aberturas chamadas lenticelas, que permitem as trocas gasosas.

1.2.2. Felogênio: meristema secundário que origina a periderme (o súber e a feloderme).

1.2.3. Feloderme: tecido parenquimático.

2. Tecidos de preenchimento: são os parênquimas, um grupo de tecidos bastante diverso. Preenchem os espaços das plantas, mas podem realizar outras funções. Exemplos:

2.1. Clorofiliano: preenche o interior das folhas e é constituído de células fotossintetizantes.

2.2. Amilífero: armazena amido (as batatas e as mandiocas têm bastante).

2.3. Aquífero: armazena água. Pode ser encontrado em plantas típicas de ambientes áridos.

2.4. Aerífero: funciona como boia e permite a flutuação da planta na água.

3. Tecidos de sustentação: sustentam o corpo do vegetal.

3.1. Colênquima: formado por células vivas, encontrado principalmente no córtex dos caules e nas folhas.

3.2. Esclerênquima: formado por células mortas, com paredes secundárias espessas e impregnadas da substância lignina. Esse tecido é mais comumente encontrado em regiões que não crescem mais, como os caules maduros e as cascas, porém também está presente nas folhas e nas cascas duras de frutos e de sementes. Algumas das células do esclerênquima têm formato de fibras e são utilizadas na fabricação de fibras têxteis e outros produtos similares.

OBS: as paredes celulares primárias são, justamente, as primeiras que se formam. São encontradas em todas as células da planta, compostas primordialmente de celulose, hemicelulose e pectinas, esse tipo de parede é flexível, contém ~70 % de água em sua composição e permite o crescimento da célula. Quando a célula para de crescer, deposita-se mais constituintes no interior da parede primária, inclusive a lignina, de maneira que essa parede se torna mais espessa, mais rígida e resistente e com menor teor de água, é a parede secundária.

3.3. Xilema: (veja abaixo).

4. Tecidos condutores de seiva: transportam as seivas bruta e elaborada.

4.1. Xilema (lenho): responsável pela condução da seiva bruta, das raízes até as folhas. A seiva bruta é uma solução constituída de água e sais minerais extraídos do solo pela raiz. As células do xilema são mortas e têm as paredes celulares espessas e reforçadas por lignina, que auxilia na sustentação da planta. Nas eudicotiledôneas essas são as traqueídes e os elementos de vaso.

4.2. Floema (líber): conduz a seiva elaborada, das folhas para as outras regiões da planta. A seiva elaborada é uma solução contendo várias substâncias orgânicas produzidas nas folhas, graças ao processo de fotossíntese. As células do floema são vivas, são os elementos de tubo crivado e as células companheiras.

Estrutura simplificada do xilema e do floema, mostrando os tipos celulares principais. Imagem modificada de: Adobe Stock.

5. Tecidos meristemáticos: possui células indiferenciadas, cujas paredes celulares são menos espessas e os vacúolos centrais são menores. Esses tecidos originam os tecidos acima.

5.1. Meristemas primários: são os que descendem diretamente dos meristemas embrionários, localizados nos ápices do caule e da raiz (veja de novo a figura lá no começo do texto). Responsáveis pelo crescimento primário, ou seja, longitudinal/vertical.

5.2. Meristemas secundários: são o felogênio da periderme, o câmbio vascular (gera os vasos condutores de seiva no caule) e o periciclo (gera os vasos condutores de seiva na raiz). Esses meristemas são originados a partir da desdiferenciação de tecidos adultos. Promove o crescimento secundário, ou seja, em espessura.

A tabela a seguir mostra a origem e desenvolvimento dos principais tecidos vegetais:

Na imagem abaixo estão mostrados os principais tecidos vegetais e as disposições deles. Imagem modificada de: Adobe Stock.

A ORIGEM DA VIDA

2022-12-20T09:59:00.010-04:00

A ORIGEM DA VIDA

Acredita-se que o nosso universo tenha surgido há ~13,7 bilhões de anos e o planeta Terra há ~4,5 bilhões de anos. No início de sua formação a Terra era em grande parte coberta por magma, havia intensas descargas elétricas, atividade vulcânica e bombardeios por meteoritos. As condições eram bem diferentes das atuais e nesse ambiente inóspito não havia vida.

Porém, na medida em que o planeta começou a resfriar e surgiram as primeiras rochas sólidas, foram surgindo as condições capazes de permitir o surgimento dos primeiros organismos. Acredita-se que os primeiros microfósseis datem de ~3,5 bilhões de anos atrás.

Aspecto da Terra primitiva.

Há duas correntes principais de pensamento para explicar o surgimento dos organismos, desenvolvidas muitos anos antes de os pesquisadores terem noções sobre o surgimento e as condições da Terra primitiva. São elas:

Biogênese: acredita-se que um organismo poderia surgir apenas a partir de outro, pré-existente.
Abiogênese: acredita-se que a matéria não viva possa se organizar de maneira a gerar os organismos vivos.

No âmbito da abiogênese, há conceito antigo e um moderno:

- Abiogênese por meio da ação de uma “força vital” ou algo similar, capaz de reorganizar a matéria não viva e gerar seres vivos rapidamente, como em poucos dias. É uma ideia antiga, com raízes aristotélicas e também pode ser chamada de geração espontânea. Lembrando que as pessoas sabiam que a reprodução originava novos seres vivos, porém, eles também criam que a vida poderia surgir via geração espontânea.
- Abiogênese por meio de processos de “evolução química”’, de longa duração, nos quais houve a formação das substâncias constituintes das células, sua organização e a geração das primeiras células. É o conceito moderno e o mais aceito pelos pesquisadores.

Apesar de esse segundo ser o conceito mais aceito hoje em dia, por muito tempo, a maioria dos estudiosos cria na hipótese da geração espontânea, que enfrentou um dos seus primeiros desafios experimentais em 1668. Foi quando Francesco Redi elaborou um experimento tentando desbancá-la baseado na hipótese de que as larvas que se observam nos corpos em putrefação são originadas pelos ovos que as moscas depositam neles, não o resultado de geração espontânea.

Para testar essa hipótese Redi elaborou um experimento que, simplificando, consistia em colocar pedaços de carne em dois conjuntos de frascos: um conjunto era mantido destampado, de maneira que as moscas poderiam pousar nas carnes, enquanto o outro era mantido tampado, isolando as carnes das moscas. Após deixar os frascos em repouso por alguns dias, observou que só surgiram larvas nos frascos deixados destampados, onde as moscas poderiam pousar, logo, sua hipótese foi confirmada: as larvas eclodem dos ovos das moscas e não surgem por geração espontânea.

Esquema simplificado do experimento de Redi.

Não obstante, os resultados foram contestados por muito tempo: os críticos afirmaram que ao tampar os frascos Redi tinha impedido a força vital de entrar em contato com as carnes, por isso as larvas não surgiram. Ademais, os defensores da geração espontânea criam que a força vital ainda podia gerar micro-organismos. Os micro-organismos foram descritos pela primeira vez em 1665, por Robert Hooke.

Após anos de controvérsia, incluindo outros experimentos, a disputa foi resolvida de vez em 1862 por Louis Pasteur. Pasteur realizou um experimento para testar a hipótese de que, ao se ferver um caldo nutritivo, os micro-organismos que se detectam no material posteriormente são provenientes de contaminação pelo ar, ao invés de surgirem por geração espontânea.

Para isso, Pasteur criou frascos com gargalos longos e curvados, chamados de pescoço de cisne. Dentro desses frascos foi introduzido o caldo nutritivo, que foi esterilizado com o uso de uma chama. Então os gargalos também foram curvados também com o auxílio de uma chama. Esses gargalos curvados permitem que a suposta força vital entre no frasco e tenha contato com o caldo nutritivo, porém, retêm os micro-organismos contaminantes na curvatura.

Frasco com o gargalo curvado usado no experimento de Pasteur.

Dias após realizar o experimento não se encontrou vida nos frascos, mas quando se arrancavam os gargalos de modo a permitir o contato do ar e dos micro-organismos contaminantes com o caldo, em pouco tempo as amostras foram contaminadas por eles.

Esse experimento terminou a controvérsia sobre a geração espontânea e a biogênese de maneira definitiva. Porém, um problema ainda persistia e persiste: e quanto ao primeiro organismo? Esse não poderia ter sido gerado a partir de outro. Logo, deveria haver algum tipo de processo abiótico, sem um componente similar a força vital, capaz de tê-lo gerado. Como mencionado, a maioria dos pesquisadores aceita a hipótese de que a vida surgiu via abiogênese por processos de evolução química.

Acredita-se que na Terra primitiva ocorreram processos químicos nos quais as substâncias simples, ao longo do tempo e nas condições adequadas, geraram substâncias orgânicas cada vez mais complexas, que, por fim, originaram os primeiros organismos.

Resumo simplificado de como a vida pode ter surgido.

Uma possibilidade é baseada nas propostas de Haldane e Oparin, de 1924 (ambos trabalhando independentemente): supondo uma atmosfera pobre em oxigênio e composta primariamente por CH₄, H₂, NH₃ e H₂O, essas substâncias reagiriam graças à energia fornecida por descargas elétricas originando compostos orgânicos, que seriam concentrados nos oceanos e deram origem à uma “sopa pré-biótica”, onde os processos de evolução química foram capazes de permitir o surgimento da vida.

Essa hipótese foi testada em 1953 por Stanley Miller, que elaborou um aparato simulando essas condições ambientais. No aparato a água que evapora faz circular os compostos e os eletrodos simulam os relâmpagos, que fornecem a energia requerida para as reações químicas. Após algum tempo, foram detectadas algumas substâncias orgânicas como os aminoácidos glicina e alanina.

Modelo do aparelho de Miller.

Atualmente acredita-se que essas não tenham sido as condições da atmosfera primitiva, porém, o experimento mostra a possibilidade de se obter substâncias orgânicas a partir de substâncias inorgânicas simples, dependendo das condições ambientais. Além disso, também é possível que micro-organismos ou várias substâncias tenham sido formados fora da Terra e trazidos para cá em corpos celestes como os meteoritos. Essa é a hipótese chamada de panspermia, evidenciada pela presença de vestígios de micro-organismos e de substâncias orgânicas em alguns meteoritos, que podem ter origem extraterrestre.

A hipótese da panspermia prevê que algumas substâncias e talvez até micro-organismos possam ter sido trazidos para a Terra em corpos celestes.

O próximo passo deve ter sido a formação de moléculas orgânicas mais complexas, como os fosfolipídeos, proteínas e os ácidos nucleicos. Mas para que haja a síntese dessas moléculas e a vida possa surgir é necessário que haja catálise e polímeros capazes de armazenar as informações genéticas. Como as moléculas de RNA são capazes de fazer ambas as coisas, pode ser que elas tenham surgido antes das outras moléculas complexas: é a hipótese chamada de mundo do RNA.

Como as moléculas de RNA podem tanto transmitir informações genéticas quanto ter atividade catalítica, podem ter sido as precursoras tanto do DNA quanto das proteínas.

Os fosfolipídeos permitiram a formação das bicamadas fosfolipídicas, estrutura básica das membranas celulares. Essas bicamadas podem ter permitido a compartimentação e a concentração das substâncias orgânicas, das moléculas de RNA inclusive, favorecendo a ocorrência das reações químicas capazes de gerar as primeiras células.

Tendo surgido, enfim, as primeiras células, acredita-se que elas tenham sido bem simples, similares às células procariontes mais simples atuais. Lembre-se de que a Terra tem ~4,5 bilhões de anos e os primeiros possíveis microfósseis de células, ~3,5 bilhões.

Candidatus Pelagibacter communis. São as células de vida livre com o menor genoma conhecido, de 1.308.759 pares de bases e aproximadamente 1389 genes.

No tocante ao tipo de metabolismo energético dos primeiros organismos, há duas hipóteses, a de que eles eram heterótrofos e a de que eram autótrofos.

- Hipótese heterotrófica: supõe que as primeiras células devem ter sido as mais simples possíveis nas condições em que se encontravam, logo, como os sistemas bioquímicos requeridos para a síntese de substâncias orgânicas a partir das inorgânicas requer um nível maior de complexidade, a hipótese prevê que os primeiros organismos obtinham os seus nutrientes a partir do meio. Esses primeiros organismos se desenvolveram em um meio anaeróbico e podem ter realizado um processo similar à fermentação alcoólica como a conhecemos atualmente, que, além de gerar energia potencial química, libera etanol e CO₂ para o meio, sendo que esse CO₂ pode ter favorecido o surgimento dos autótrofos, que o utilizam como fonte de átomos de carbono para a síntese de substâncias orgânicas.

A sequência de surgimento dos organismos no planeta seria:
Fermentadores (liberam CO₂) => Fotossíntéticos (liberam O₂) => Aeróbicos.

(Detalhe, nem todos os tipos de fermentação liberam CO₂ para o meio. A alcoólica, por exemplo, libera, já a lática, não).

- Hipótese autotrófica: supõe que as primeiras células devem ter sido autótrofas quimiossintetizantes, pois, apesar da complexidade, não haveria processos químicos capazes de gerar substâncias orgânicas em quantidades suficientes para manter os organismos heterótrofos na Terra primitiva. Assim, os primeiros seres vivos podem ter sido quimiossintetizantes, como os encontrados nas fontes hidrotermais nas profundezas dos oceanos, que são ambientes quentes (60°-105° C) e sulfurosos.

Esses ambientes seriam protegidos da instabilidade da superfície do planeta e poderiam permitir que houvesse a seguinte reação:

FeS + H₂S => FeS₂ + H₂ + energia potencial química.

A energia potencial química é então empregada para impulsionar a síntese de substâncias orgânicas que sevem de alimento ao quimiotrófico.

Então, de acordo com essa hipótese, a sequência de surgimento dos organismos no planeta é:

Quimiossintéticos => Fermentadores (liberam CO₂) => Fotossintéticos (liberam O₂) => Respiração aeróbica.

Resumo de um ecossistema encontrado nas vizinhanças das fontes hidrotermais.

Posteriormente, além das células procariontes, houve também o desenvolvimento das células eucariontes, que são mais complexas e possuem sistemas membranosos internos: as várias organelas membranosas, como o retículo endoplasmático, complexo de golgi, peroxissomo e etc. Essas células podem ter surgido há 2,5 bilhões de anos e os sistemas membranosos internos podem ter sido o resultado de invaginações da membrana plasmática, a sim de corresponder ao aumento no volume: as células eucariontes são, normalmente, bem maiores que as procariontes e, enquanto a área de superfície corresponde ao quadrado da dimensão linear, o volume corresponde ao cubo. Então, para corresponder a superfície, surgiram as invaginações, que por sua vez geraram as estruturas membranosas internas.

Além disso, pode também ter havido o aumento de complexidade graças ao processo de endossiombiose ou simbiogênese, no qual as células eucariontes primitivas fagocitaram células procariontes, mas ao invés de digeri-las, mantiveram-nas em seu interior pois isso lhes conferia vantagens adaptativas. Bons exemplos de organelas que podem ter surgido assim são as mitocôndrias e os cloroplastos, que possuem duas membranas, DNA e ribossomos próprios além de poderem se duplicar.

Esquema mostrando como poderiam ter surgido e se desenvolvido as células eucariontes.

E assim, uma vez que a vida surgiu, pôde evoluir e gerar a enorme biodiversidade que conhecemos. Para terminar, no tocante à questão “o que é vida?” a NASA define da seguinte forma: a vida como a conhecemos, aqui na Terra, é um sistema químico autossustentável capaz de evoluir por mecanismos darwinianos.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15209075
https://www.forbes.com/sites/jamiecartereurope/2020/08/26/what-is-panspermia-new-evidence-for-the-wild-theory-that-says-we-could-all-be-space-aliens/?sh=69581af96543
https://kids.frontiersin.org/articles/10.3389/frym.2019.00076
https://astrobiology.nasa.gov/research/life-detection/about/

OS VÍRUS

2021-08-12T09:34:00.032-04:00

VÍRUS, VIRÓIDES, VIRUSÓIDES E PRÍONS

CARACTERÍSTICAS GERAIS

Vírus é uma palavra de origem latina que significa veneno. É utilizada para se referir a um grupo de agentes infecciosos microscópicos, com tamanho entre 20 e 300 nm, constituídos basicamente por ácidos nucléicos recobertos por uma capa proteica, podendo haver também um envoltório membranoso originário da célula alvo onde foi produzido.

A capa proteica que recobre o material genético é chamada capsídeo. Ao conjunto material genético mais capsídeo, dá-se o nome nucleocapsídeo. No que diz respeito ao seu material genético, o vírus pode ser de RNA ou DNA, de cadeia simples ou dupla, sendo que os RNAs de cadeia simples podem funcionar como mRNAs nas células. Esses são chamados de RNAs senso positivos, os que não funcionam como mRNAS são os senso negativos.

Estrutura de um adenovírus, um vírus de DNA e sem envelope membranoso.

Estrutura de um influenzavirus, vírus de RNA e envelopado. O envelope deriva da membrana plasmática da célula infectada de onde a partícula viral brota.

Como vemos na imagem acima, alguns vírus possuem uma cobertura membranosa externa ao capsídeo, proveniente da membrana plasmática da célula que estava sendo infectada. Esses vírus saem da célula brotando por meio dessas bolsas membranosas.

Na imagem vemos um HIV, o vírus causador da AIDS, brotando de uma célula infectada.

https://www.semanticscholar.org/paper/Virus-Budding-Rheinemann-Sundquist/162d4fb4e8ab8fb119ef898b1173b61e4049c239

Os vírus não apresentam organização celular, ou seja, são acelulares. Em decorrência disso, não apresentam metabolismo próprio e são considerados sistemas moleculares replicativos não vivos, ou pelo menos no limite do que é vivo e do que é inanimado. Como não têm metabolsimo e não fazem nada por si sós, são parasitas intracelulares obrigatórios, pois dependem da maquinaria de replicação da célula que infectam para poderem ser produzidos, eles não reproduzem por conta própria. Existem vírus capazes de infectar organismos de todos os reinos de seres vivos: das bactérias aos animais.

Na imagem são mostrados um bacteriófago, vírus que infecta bactérias, e um vírus do mosaico do tabaco, que infecta plantas.

Uma boa analogia para se referir aos vírus e às células que eles infectam seria compará-los com um disco, tipo Blu-ray, e um computador ou console de videogames. O disco, assim como um vírus, contém as informações, como o código para instalar um jogo, por exemplo, mas para que essas informações sejam lidas e executadas, é necessário o hardware e o software celulares, neste caso, do computador ou videogame fazendo o papel de célula.

A REPLICAÇÃO VIRAL

Para que haja a produção e a montagem de novas partículas virais, a chamada replicação viral, o vírus deve invadir uma célula alvo em um processo denominado infecção. A replicação como um todo normalmente segue os passos a seguir:

1. Adesão: é o processo no qual o vírus se liga à célula alvo que irá infectar. Na superfície da célula alvo existem proteínas chamadas receptores, que se ligam às proteínas presentes na superfície do vírus, os ligantes virais.

2. Inserção: é a internalização da partícula viral e/ou do material genético viral na célula alvo.

3. Biossíntese: a partir dos ácidos nucléicos virais inicia-se a síntese de mais ácidos nucléicos e proteínas virais. Os genes dos vírus alteram o metabolismo e os recursos celulares no sentido da síntese dos componentes virais.

4. Montagem: as moléculas constituintes dos vírus, as proteínas e os ácidos nucleicos, sintetizados pela célula infectada, interagem de maneira a gerar as novas partículas virais. Pode haver a produção e a montagem de centenas de novos vírus para cada célula alvo infectada.

5. Liberação: as partículas virais montadas são liberadas pela célula. Pode ocorrer por exocitose ou pela lise (= rompimento) celular. Os vírus contendo envelope membranoso brotam da célula por exocitose, já os sem envelope, podem lisar a célula infectada.

Esquema simplificado da replicação viral. Há muita variedade nos processos.

Dá-se o nome de vírions às partículas virais capazes de infectar uma célula alvo e direcioná-la a produzir novos vírus (basicamente, é o vírus completo). Às vezes utiliza-se o nome vírus para se referir apenas aos estágios intracelulares.

No caso de alguns vírus, como os que infectam as bactérias, os bacteriófagos, pode acontecer de o material genético viral se incorporar ao genoma da célula alvo e permanecer em estado latente. Nesse caso, ele passa a ser chamado provírus. Para esses vírus o ciclo de replicação pode seguir dois caminhos:

1. Ciclo lítico (de lise): não ocorre a integração do material genético do vírus no genoma da bactéria. Há a produção e a montagem de novas partículas virais, que vão promover a lise da bactéria quando os vírus forem liberados.

2. Ciclo lisogênico: nesse caso o material genético do vírus é integrado ao genoma da bactéria e lá permanece latente, até o momento em que algum estressor promova a sua liberação do cromossomo bacteriano, iniciando um ciclo lítico.

Ciclo lítico e lisogênico em bacteriófagos. Eventos de estresse ambiental podem desencadear o início de um ciclo lítico: como a bactéria passar por carência nutricional ou entrar em contato com substâncias tóxicas.

DOENÇAS VIRAIS

Os vírus causam doenças, pois, para a célula alvo, o resultado da infecção geralmente é a morte, podendo ser causada pela própria ação viral, como no momento da fase de liberação (lise), ou pelo reconhecimento e destruição pelo sistema imunológico. Se um tecido ou órgão perde suas células, perde sua função. Além desse mecanismo, os vírus também podem originar cânceres, pois como vimos, são capazes de integrar seu material genético no genoma da célula alvo transformando-a em uma célula tumoral, pois esse material genético viral pode se inserir no meio de um gene que controla a progressão do ciclo celular.

A transmissão de doenças virais pode se dar de diversas formas, como através de:

Secreções. Ex: saliva, vírus da raiva (Lyssavirus).

Fluídos corporais, como o esperma e o sangue. Ex: HIV (o vírus da AIDS).

Gotículas em suspensão no ar. Ex: gripe (Influenzavirus), Hantavírus e Coronavirus.

Vetores animais, como os arbovírus (arthropod borne vírus – Vírus “originados” de artrópodes). Ex: vírus da febre amarela e da dengue (Flavivirus, vetor: mosquito Aedes aegypti).

Toque. Ex: vírus da herpes simples labial (HSV-1).

Alguns vírus têm a capacidade de infectar tanto as células humanas quanto as de outros animais. Sendo assim, pode-se adquirir doenças virais caso se tenha contato com animais contaminados. Estas doenças são chamadas de zoonoses virais. Como exemplos têm-se o vírus da raiva, que pode ser transmitido pela saliva de cães e morcegos infectados.

Formas pelas quais os morcegos podem transmitir vírus para os humanos. Quando os morcegos emitem os gritos da ecolocalização, expelem saliva que pode estar contaminada com os vírus.

Chamam-se reservatórios naturais, os animais portadores dos vírus, que podem ou não apresentar as doenças. Por exemplo, os cães são reservatórios naturais do vírus da raiva. De forma geral, a destruição de ambientes naturais e a expansão populacional humana, fatores causadores de desequilíbrios ecológicos, acabam por promover a exposição da espécie humana a novos tipos de vírus “armazenados” em espécies reservatórios, com as quais nós normalmente não tínhamos contato. É o caso das viroses emergentes, como as epidemias de SARS, MERS e COVID19, todas geradas por coronavírus.

De forma geral, as melhores formas de se lidar com as doenças virais são:

Prevenção, que é adotar práticas que permitam ao indivíduo não ser infectado pelo vírus. Como por exemplo, evitar o contato com animais considerados reservatórios naturais do vírus, contato sexual desprotegido com pessoas infectadas por vírus causadores de infecções sexualmente transmissíveis ou usar máscaras em lugares onde há aglomerações, de maneira a evitar inalar gotículas ou aerossóis contendo partículas virais capazes de infectar o aparelho respiratório como os influenzavirus e os coronavírus.

Vacinação para que caso seja infectado pelo vírus, não desenvolva a doença ou pelo menos não desenvolva os sintomas graves da doença.

Tratamento com drogas antivirais, no caso de ter sido infectado e apresentar os sintomas da doença. Essas drogas objetivam impedir etapas específicas do ciclo de replicação dos vírus. Em princípio, não é possível tratar as viroses com o uso de antibióticos, visto que não possuem organização celular.

Exemplo de medicamento antiviral contra os vírus que causam gripe. Os inibidores de neuraminidase inibem a atividade dessa proteína superficial dos vírus, impedindo que eles brotem das células.

https://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJMra050740

A tabela a seguir mostra um resumo de algumas doenças importantes causadas por vírus:

Doença	Transmissão	Prevenção	Manifestações
Gripe/Influenza	Gotículas em suspensão no ar. Superfícies contaminadas (fomitos).	Evitar o contato com os doentes; evitar aglomerações, uso de máscaras, vacinação.	Febre, coriza, tosse e obstrução nasal.
Rubéola	Gotículas em suspensão no ar; Pode ser transmitida via transplacentária.	Evitar o contato com os doentes; Vacinação.	Febre, linfonodos inchados, manchas avermelhadas na pele, dores nos músculos e articulações, e malformações congênitas.
Varíola	Contato direto; Gotículas em suspensão no ar.	Evitar o contato com os doentes; Vacinação.	Lesões cutâneas, febre e hemorragias.
Poliomielite	Secreções respiratórias; Via fecal-oral.	Saneamento básico, isolamento dos doentes; Vacinação.	Febre, diarreia, fraqueza muscular e paralisia (pois o vírus pode atingir o sistema nervoso central).
Raiva	Secreções (mordidas de animais contaminados).	Vacinação humana e dos animais; Eliminação de animais contaminados.	Cefaleia, mal-estar, convulsões e dificuldade para engolir e respirar.
Hepatite A	Água ou alimentos com resíduos de fezes contaminadas, contato direto.	Evitar o contato com os doentes; Adotar medidas de saneamento e higiene; Vacinação.	Icterícia, febre, dor abdominal, urina escura e fezes claras.
Dengue	Picada do mosquito vetor Aedes aegypti	Eliminar os mosquitos vetores.	Febre, dor muscular, hemorragias e cefaleia.
Febre amarela	Picada do mosquito vetor Aedes aegypti	Eliminar o mosquito; Vacinação.	Febre, icterícia, dor muscular, vômitos, diarreia, hemorragia e insuficiência renal.
SARS/COVID19	Inalação de gotículas contendo os vírus (via preferencial) ou tocar uma superfície recentemente contaminada e levar as mãos aos olhos ou ao nariz.	Evitar o contato com os doentes; evitar aglomerações; evitar tocar o rosto; vacinação.	Febre, dores de cabeça, tosse, dificuldades para respirar e cansaço físico.

Vejamos um pouco mais sobre algumas doenças virais de maior interesse:

O HIV e a AIDS:

O HIV, vírus da imunodeficiência humana, é o agente causador da AIDS, síndrome da imunodeficiência adquirida, doença que jjá chegou a afligir cerca de 433 mil indivíduos no Brasil, e aproximadamente 33 milhões de pessoas no mundo. O vírus é transmitido a partir de fluidos corporais contaminados, como o sangue e o esperma, e sua célula alvo principal são os linfócitos T CD4⁺ (ou T helpers, ou T auxiliares), células responsáveis por organizar a resposta imune do organismo. A imunodeficiência é resultante da destruição e/ou da parada do funcionamento adequado dessas células, então o organismo não consegue mais combater agentes que normalmente não seriam capazes de causar doenças, nesses casos, chamados de agentes oportunistas.

O vírion apresenta um envelope membranoso envolvendo o capsídio, que por sua vez envolve duas moléculas de RNA de cadeia simples e duas enzimas responsáveis por processos importantes durante o ciclo de replicação viral:

Transcriptase reversa: enzima que catalisa a síntese de DNA a partir do RNA viral (sintetiza uma cadeia simples, ao mesmo tempo em que degrada o RNA viral, e depois produz uma cadeia de DNA complementar à que já havia sido sintetizada). O fato de apresentar uma etapa de transcrição reversa em seu ciclo de replicação caracteriza o HIV como um retrovírus.

Integrase: catalisa a reação de integração do DNA viral no DNA cromossomal da célula hospedeira.

Protease: cliva os polipeptídeos precursores gerados após a tradução dos mRNA virais nas proteínas virais.

Estrutura do HIV, vírus causador da AIDS. Trata-se de um vírus envelopado cujo material genético consiste de duas moléculas de RNA. No capsídeo, além das moléculas de RNA, encontram-se também três proteínas importantes no processo de replicação viral, a transcriptase reversa (uma DNA polimerase RNA-dependente), a integrase e a protease. A proteína de superfície viral, que se liga ao receptor celular, é a gp120.

Basicamente, o ciclo de replicação se dá da seguinte forma:

Adesão do HIV ao linfócito T CD4⁺. CD4 é o nome do receptor do linfócito, a proteína de superfície do HIV se chama GP120 (glicoproteína 120).

1. Fusão do envelope viral à membrana celular.

2. Inserção do capsídeo no citoplasma, onde é desintegrado e libera os RNA virais e as enzimas transcriptase reversa e integrase.

3. Síntese de DNA viral por transcrição reversa. O DNA viral e a integrase penetram no núcleo da célula, e lá o DNA viral é integrado ao DNA cromossomal da célula.

4. Biossíntese de RNA viral, via transcrição, e de proteínas virais.

5. Montagem dos nucleocapsídios contendo as enzimas transcriptase reversa e integrase.

6. Liberação das partículas virais via brotamento a partir da membrana plasmática.

Replicação do HIV. O ciclo inicia com a ligação do virus à célula alvo e a entrada da partícula viral. O capsídeo desintegra e a enzima transcriptase reversa, transportada pelo vírus, sintetiza DNA viral, tendo como molde as moléculas de RNA viral. Esse DNA viral é transportado para o núcleo e integrado, graças à ação de uma integrase viral, ao DNA cromossomal do linfócito. Os genes virais são então transcritos normalmente, pela maquinaria da célula infectada e são produzidos RNAs virais. Alguns deles se tornam o genoma das partículas virais que serão produzidas e outros são traduzidos em proteínas virais (essa síntese proteica também ocorre normalmente, com o uso da maquinaria celular). Enfim, os componentes virais interagem e as partículas virais montadas brotam. Fonte: NIAID.

Em geral, os sintomas da infecção pelo HIV são a imunodeficiência (caracterizada pelas infecções oportunistas), febre, sudorese noturna, perda de apetite, perda de peso, cansaço e diarreia. É comum que os acometidos apresentem um tipo de tumor nos vasos sanguíneos da pele chamado sarcoma de kaposi que, na verdade é causado por vírus da herpes atuando como uma infecção oportunista.

A AIDS é o estágio mais avançado da infecção pelo HIV, em que o número de linfócitos T CD4⁺ cai para 200 por mm³ de sangue. A infecção é caracterizada por três fases, e pode durar vários anos:

Fase aguda: É o início. Os números de linfócitos T CD4⁺ no sangue estão elevados, e o número de vírus aumenta e decresce rápida e bruscamente. Decresce pois os vírus entram em estado latente. Dentre os sintomas, podemos destacar o inchaço dos nódulos linfáticos.

Fase crônica assintomática: O número de linfócitos T CD4⁺ decresce ao longo dos anos, ao passo que o número de vírus aumenta. Essa é a fase mais longa.

Fase aguda sintomática: É a AIDS propriamente dita. O número de partículas virais no sangue está bastante elevado, enquanto o número de linfócitos T CD4⁺ cai para 200 por mm³ de sangue. Nessa etapa os sintomas principais são as infecções oportunistas e uma perda de peso bastante pronunciada.

Evolução da infecção pelo HIV. No gráfico de cima é mostrado o aumento de variação nos genomas das partículas virais que circulam no indivíduo infectado e os nomes das variantes dominantes. No gráfico de baixo, a linha vermelha mostra a evolução da carga viral e a azul, as quantidades de linfócitos T CD4⁺ ao longo do tempo. De acordo com https://www.mdpi.com/1999-4915/4/10/1984/htm.

A AIDS é uma doença ainda sem cura e uma das principais causas disso é o fato de que o vírus HIV apresenta muita variabilidade por sofrer muitas mutações em seu material genético. Normalmente, as enzimas que sintetizam RNA ou a transcriptase reversa não têm uma boa capacidade de correção de erros, de maneira que são mais propensas a sintetizar moléculas de RNA ou DNA contendo mutações.

A prevenção se dá principalmente com o uso de preservativos durante as relações sexuais ou abster-se delas. Além disso é importante testar adequadamente o sangue utilizado nas transfusões. O tratamento pode ser feito com o uso de drogas antivirais (como por exemplo, inibidores de transcriptase reversa, como o AZT – zidovudine), que no caso da AIDS, infelizmente, devido ao uso repetitivo, tendem a selecionar as formas resistentes do vírus. Sendo assim, a melhor opção é o uso de um coquetel de drogas antivirais. Todavia, também se sabe que o uso dos coquetéis pode promover o surgimento de efeitos colaterais, como náuseas, inflamações e diminuição dos números de eritrócitos e leucócitos do sangue.

O SARSCov2 e a COVID19:

O SARSCoV2 é um coronavírus: um vírus de RNA e envelopado transmitido primordialmente através de gotículas contendo partículas virais que viajam pelo ar e são inaladas. SARS é a abreviação de Severe Acute Respiratory Syndrome (síndrome respiratória aguda e grave) e Cov2, coronavírus 2, pois antes desse, em 2002/2003, já houve uma epidemia de SARS causada por outro coronavírus ao qual esse se assemelha. Também houve outra epidemia relevante em 2012/2013 causada por outro coronavírus, cuja síndrome foi chamada de MERS (middle east respiratory syndrome).

Estrutura do SARSCov2, causador da COVID19. Imagem: The Economist.

A COVID19 é uma doença altamente contagiosa, especialmente quando as pessoas estão aglomeradas e ainda pior quando se encontram em ambientes com má ventilação natural ou fechados, como por exemplo, veículos de transporte público cheios e com as janelas fechadas, ou ambientes de trabalho com muitas pessoas e também mal ventilados. Nessas situações é mais fácil que as gotículas contendo partículas virais se espalhem e sejam inaladas pelas pessoas. Por isso as formas mais eficazes de prevenção são baseadas em evitar as aglomerações de pessoas, usar máscaras, lavar as mãos com água e sabão e evitar passar as mãos no rosto.

Local pouco ventilado e aglomerado, propício à contaminação por SARSCov2. Imagem: Wired.

O SARSCov2 se liga nas células alvo na proteína receptora chamada enzima conversora de angiotensina 2 – ACE-2 (angiotensin converting enzyme 2), componente do sistema renina-angiotensina e que age na regulação da pressão sanguínea. É uma proteína expressa em diversos tecidos e órgãos, como os pulmões, rins e vasos sanguíneos, logo, os vírus podem infectar diversos órgãos, inclusive, podendo causar até dano cerebral. É uma infecção sistêmica.

Dentre os principais sintomas da COVID19 podemos citar a febre, tosse seca, dores de garganta, fadiga e dificuldade para respirar. Além desses, ainda há outros, menos frequentes, como as diarreias e as lesões na pele. Caso apresente dificuldades para respirar, junto com a febre e a tosse, é recomendado procurar atendimento médico. ~80 % dos acometidos se recuperam sem precisar de cuidados hospitalares e a taxa de letalidade é estimada em aproximadamente 0,5-1,0 %. Mas apesar de a taxa de letalidade ser baixa, os números de óbitos são altos, pois a doença é muito contagiosa e quanto maior o número de infectados, maior o número de óbitos. Há também alguns fatores que predispõem o indivíduo acometido ao óbito, como a idade avançada, obesidade, doenças cardíacas, problemas pulmonares e diabetes.

Imagem: Revista Pesquisa Fapesp.

https://www.uol.com.br/vivabem/noticias/redacao/2020/10/05/o-enigma-da-letalidade.htm

Dentre as causas de letalidade estão a destruição da parede dos alvéolos pulmonares com a consequente entrada de muco, que prejudica as trocas gasosas, e a formação de coágulos nos vasos sanguíneos, que dificulta o transporte de nutrientes e gases respiratórios. Ambos resultados de reações inflamatórias.

No tocante ao tratamento, ainda não existe medicamento com ação antiviral comprovadamente eficaz. O que se faz é gerenciar os sintomas da infecção. Por exemplo, administrar medicamentos como o paracetamol para aliviar as febres e as dores e, talvez, anticoagulantes para lidar com os coágulos.

Há vacinas disponíveis para prevenir a COVID19 e as suas formas graves e essa, associada às formas de prevenção, parece ser a melhor alternativa para combater essa doença.

OUTROS PARASITAS ACELULARES

VIRÓIDES: Moléculas de RNA de cadeia simples e circulares que infectam células de plantas. Não produzem proteínas.

Estrutura do viroide PSTV (potato spindle tuber viroid). Imagem: wikipedia.

VIRUSÓIDES: Praticamente iguais aos viróides, exceto pelo fato de que só se multiplicam se a célula estiver sendo infectada simultaneamente por determinados tipos de vírus.

PRÍONS: Proteinaceous Infectious Particles – partículas proteicas infecciosas. Proteína outrora normal, mas cujo gene sofreu uma mutação e tornou-se um príon, capaz de transformar outras proteínas, as correspondentes normais dela, em príons. Parece um monstro, tipo um lobisomem, que morde os outros e os transforma em lobisomens também. O problema com os príons é que estas proteínas não sofrem digestão no aparelho digestório, e penetram intactas na circulação sanguínea. A partir daí começam a se acumular nos neurônios, transformando proteínas normais em príons e causando a morte destas células. Os príons são os responsáveis pelas doenças chamadas encefalopatias espongiformes, dentre as quais, a mais comum é a doença da vaca louca.

Esquerda: representação tridimensional de uma proteína no estado de príon. Direita: proteína normal.

Imagem: http://www.invivo.fiocruz.br/cgi/cgilua.exe/sys/start.htm?infoid=1441&sid=9

Referências:

Livros de biologia do ensino médio da Sônia Lopes e Amabis, várias entradas sobre o assunto na Wikipedia, Britannica e nos links das imagens.

REINO PLANTAE

2021-02-18T07:41:00.012-04:00

REINO PLANTAE – DIVERSIDADE E CARACTERÍSTICAS GERAIS.

O Reino Plantae é constituído pelas plantas, dos pequenos musgos às grandes sequoias. Acredita-se que esses organismos tenham se originado a partir de um grupo de protistas, as Carófitas, relacionadas às algas verdes, pois também possuem cloroplastos com clorofilas a e b, e parede celular constituída de celulose.

Filogenia das plantas, mostrando a sua origem. Imagem: Pinterest.

Características gerais das plantas:

Pluricelulares.

Autótrofos fotossintetizantes. Existem exceções, como o cipó-chumbo, planta parasita. Nesse caso, essas plantas perderam a capacidade fotossintética ao longo das gerações e atualmente possuem plastídeos vestigiais, incapazes de realizar a fotossíntese, mas ainda capazes de realizar atividades metabólicas acessórias.

Cipó chumbo, planta amarela que parasita outras fixando-se a elas por meio de raízes modificadas chamadas haustórios. Imagem: Pinterest.

Com a exceção das briófitas, as plantas possuem tecidos diferenciados, como por exemplo, o xilema e o floema, condutores de seiva.

Possuem um embrião multicelular que se desenvolve sobre e às custas da planta mãe. Essa é uma das apomorfias (novidades evolutivas) do grupo, as algas verdes não possuem este tipo de embrião, portanto não são plantas. Também devido a esta característica, as plantas podem ser chamadas de embriófitas.

Possuem células contendo plastídios, como o amiloplasto, que armazena amido, e o cloroplasto que é o responsável pela fotossíntese, um grande vacúolo central e parede celular constituída de celulose.

As células meristemáticas das plantas, que são indiferenciadas, como as células embrionárias dos animais, possuem um plastídeo inicial, chamado proplastídeo. Esse proplastídeo se diferencia em outros plastídeos dependendo das necessidades metabólicas. Por exemplo, nas folhas se diferenciam em cloroplastos e nas raízes e tubérculos se desenvolvem em amiloplastos e armazenam amido. Os tubérculos são estruturas que atuam como reserva de nutrientes, derivados dos caules subterrâneos ou das raízes.

Acredita-se que as plantas tenham sido os primeiros organismos a colonizar o ambiente terrestre tornando-o propício para a posterior colonização por parte dos animais. Todavia, para tal foi necessário que houvesse o surgimento de uma série de adaptações morfológicas (que as algas não têm):

Um sistema de absorção de água do solo, e condução de soluções aquosas (seiva). Esse sistema é composto pelas raízes e os vasos condutores de seiva.

Tecidos capazes de impermeabilizar a superfície do organismo, a fim de evitar a perda de água, e tecidos rígidos de sustentação do corpo (pois o ar é pouco denso). As plantas desenvolveram um polímero chamado esporopolenina, que reveste, como o nome sugere, os esporos e os grãos de pólen impedindo que eles ressequem no ambiente terrestre. Ainda veremos o que são os esporos e os grãos de pólen das plantas, mas adiantando, estão relacionados à reprodução e à dispersão.

Mecanismos de trocas gasosas, a fim de facilitar o processo de fotossíntese.

Além disso, se formos pensar em quão inóspitos eram os solos da terra primitiva, muito rochosos, as plantas conseguiram conquistar o ambiente terrestre com o auxílio dos fungos, formando associações simbióticas com eles, de maneira a conseguirem se fixar e absorver minerais desses solos.

As plantas apresentam um ciclo de vida onde ocorre a alternância de gerações, caracterizado pela presença de organismos adultos haplóides (n) e diplóides (2n). Além dessa reprodução gamética/sexuada, pode também haver reprodução agamética/assexuada via fragmentação, em que pedaços de um organismo podem originar um novo indivíduo idêntico. Basicamente, a ciclo de vida pode ser resumido da seguinte forma:

1. A planta adulta diplóide (2n), o esporófito (planta que produz esporos), produz esporos (haploides – n) por meiose (R! - divisão reducional), em uma estrutura chamada esporângio.

2. O esporo (n) é disseminado, germina em um local apropriado e origina o indivíduo adulto haplóide (n), o gametófito (planta que produz gametas).

3. O gametófito produz gametas em estruturas chamadas gametângios: os anterídios produzem os gametas masculinos, que podem ser os anterozoides ou as células espermáticas, dependendo do grupo de plantas. Os arquegônios produzem os gametas femininos, chamados oosferas. Os gametas são produzidos por mitose (E! - divisão equacional).

4. Na fecundação ocorre a união dos gametas (n), formando um zigoto (2n), o novo indivíduo da espécie.

5. O zigoto se desenvolve em um novo esporófito, que reinicia o ciclo.

Esquema geral sobre o ciclo de vida com alternância de gerações das plantas.

Ao longo do tempo, a tendência evolutiva neste Reino foi a redução progressiva da fase gametofítica em detrimento da esporofítica, ou seja, a planta adulta diploide (2n), o esporófito, domina, no sentido de ser a planta maior, que vemos normalmente. Por exemplo, quando você vê uma goiabeira, está vendo o esporófito. Veremos ao todo quatro grupos de plantas: as briófitas, pteridófitas, gimnospermas e angiospermas. As características mais básicas e gerais destes grupos estão listadas na tabela a seguir:

Grupo	Geração Dominante	Vasos Condutores*	Estruturas Reprodutoras**	Possuem Semente?	Fruto
Briófitas	Gametofítica	Avasculares	Criptógamas	Não	Não
Pteridófitas	Esporofítica	Vasculares	Criptógamas	Não	Não
Gimnospermas	Esporofítica	Vasculares	Fanerógamas	Sim	Não
Angiospermas	Esporofítica	Vasculares	Fanerógamas	Sim	Sim

*Estamos nos referindo especificamente ao xilema e floema, porém, surpresa: alguns musgos também apresentam tecidos primitivos capazes de conduzir seiva: o hadrome, que é o equivalente do xilema e o leptome, equivaleme ao floema.

**Criptógamas: Estruturas reprodutoras pouco evidentes / Fanerógamas: Estruturas reprodutoras bem visíveis (flores e pinhas).

Vejamos a seguir os grupos de plantas.

BRIÓFITAS:

Amostra de diversidade das briófitas. Musgo, hepática, hepática e antócero. Imagem: Botany 317.

Briófitas (grego: bryon - musgo, phyton - planta) são plantas criptógamas, ou seja, as estruturas reprodutoras são pouco evidentes. São avasculares, não possuem vasos condutores de seiva, o transporte de substâncias se dá por difusão entre as células e é um processo lento, o que limita seu tamanho (as briófitas são plantas de porte pequeno). As briófitas mais conhecidas são os musgos, as hepáticas e os antóceros.

Seu ciclo de vida apresenta nítida alternância de gerações, onde a geração gametofítica (n) é dominante em relação à geração esporofítica (2n). O gametófito é o vegetal duradouro e fotossintetizante. Os musgos que você vê são os gametófitos, possuidores de anterídios e arquegônios. Cada anterídio produz vários anterozóides que, na presença de água, nadam até o arquegônio para fecundar a oosfera (cada arquegônio produz uma oosfera), e originar um zigoto (2n). A presença de água é fundamental para que ocorra a fecundação, pois promove o rompimento da parede dos anterídios e permite que os anterozóides, flagelados, nadem até a oosfera, guiados por substâncias químicas dissolvidas na água. Haja vista a necessidade de água para que ocorra a fecundação, as briófitas são geralmente encontradas em ambientes terrestres úmidos e sombreados.

Estrutura de um musgo, um bom representante das briófitas. O esporófito se desenvolve sobre o gametófito e nem sempre pode ser visto. Imagem: clutchprep.com.

O zigoto se desenvolve num esporófito (2n), que cresce sobre o gametófito (n) e é dependente dele (total ou parcialmente). No ápice do esporófito encontra-se um esporângio, chamado cápsula, que é o local de produção dos esporos (n), todos iguais (essas plantas são isosporadas). A cápsula pode conter restos do arquegônio, que conferem proteção (caliptra). Ao germinar, o esporo pode se desenvolver e originar diretamente o gametófito, ou no caso dos musgos, pode inicialmente originar uma estrutura filamentosa chamada protonema, que pode dar origem a vários gametófitos, a partir de gemas (reprodução agamética via fragmentação). Além de produzirem os anterídios e arquegônios, no caso das hepáticas, os gametófitos podem também produzir estruturas denominadas conceptáculos, estes produzem gemas (propágulos), que também podem originar outros indivíduos.

Ciclo de vida de um musgo.

As briófitas são classificadas em três Filos:

Bryophyta: os musgos, com gametófito organizado em rizóides, caulóide e filóides.

Hepatophyta: as hepáticas, com gametófito prostrado, onde não ocorre a diferenciação entre filóides e caulóides.

Anthocerophyta: os antóceros (raros).

Importância das Briófitas:

As briófitas são organismos pioneiros em uma sucessão ecológica, podem se desenvolver em rochas e os produtos resultantes de sua atividade biológica modificam este substrato de forma a permitir que outras espécies também possam se desenvolver nele. Dependendo do ambiente, a quantidade de carbono que estas plantas absorvem pode influenciar grandemente o ciclo biogeoquímico deste elemento. São também plantas bastante sensíveis à poluição atmosférica, sendo assim podem ser indicadoras de áreas muito poluídas, quando nestes locais a quantidade de briófitas é bastante reduzida. Musgos do gênero Sphagnum, os musgos de turfeira, são importantes na agricultura, pois auxiliam na retenção de água pelo solo, além de melhorarem sua textura. A turfa é composta de depósitos destes musgos e plantas associadas. Pode ser comprimida, seca e queimada como combustível. Além disso, a fumaça proveniente de sua queima influencia o sabor de uísques escoceses.

PTERIDÓFITAS

Uma samambaia qualquer, um bom representante das pteridófitas. Imagem de autoria desconhecida.

As pteridófitas, assim como as briófitas, são plantas criptógamas. Foram as primeiras plantas vasculares, ou seja, a apresentam vasos condutores de seiva (xilema e floema), sendo que isto proporciona a elas reporem as perdas de água de forma mais eficaz, e atingirem maiores comprimentos, inclusive podendo apresentar porte arbóreo, como a samambaiaçu. Apresentam raízes, caules e folhas verdadeiros. As pteridófitas mais comuns são as samambaias, avencas, cavalinhas e selaginelas.

Apresentam ciclo de vida com alternância de gerações, sendo que neste caso (e nos grupos de plantas seguintes) a geração esporofítica (2n) é dominante em relação a gametofítica (n). O esporófito é autótrofo e possui esporângios, as estruturas produtoras de esporos (n).

O ciclo de vida de uma samambaia.

O gametófito, também chamado prótalo, é autótrofo, apresenta estrutura laminar, e tamanho reduzido (~1 cm). Produz em sua face inferior os gametângios: os arquegônios e os anterídios. Cada arquegônio produz uma oosfera (n), enquanto cada anterídio produz vários anterozoides (n), que podem fecundar a oosfera e originar o zigoto (2n). As pteridófitas, assim como as briófitas também necessitam de água para que ocorra a fecundação, e devido a este fato, também são geralmente encontradas em ambientes úmidos e sombreados. Algumas são aquáticas (gêneros Salvinia e Azolia), mas não existem representantes marinhos. O zigoto se desenvolve e origina o esporófito. Este depende do gametófito apenas no início de seu desenvolvimento, em que se encontra associado a ele.

As pteridófitas são classificadas em 4 Filos:

Pterophyta: Samambaias e Avencas.

Psilotophyta: Psilotum.

Lycophyta: Licopódios e Selaginelas.

Sphenophyta: Cavalinhas.

Também se pode dividir as pteridófitas em dois grupos, no que diz respeito aos esporos:

Isosporadas (ex: samambaias), que assim como as briófitas só produzem um tipo de esporo, que se desenvolve em um gametófito monoico;

Heterosporadas (ex: selaginelas), que produzem micrósporos (masculinos) e megásporos ou macrósporos (femininos).

Os microsporângios produzem numerosos micrósporos, que ao se desenvolverem irão originar gametófitos masculinos, enquanto os megasporângios produzem 4 grandes esporos que irão se desenvolver em gametófitos femininos. A Selaginela é uma pteridófita heterosporada, e é interessante notar que, como os gametófitos desenvolvem-se no interior das paredes dos esporos e o embrião é nutrido por reservas nutritivas provenientes do megagametófito, acredita-se que este conjunto seja o precursor evolutivo das sementes.

Importância das Pteridófitas:

São amplamente utilizadas como plantas ornamentais, sendo que inclusive, o caule da samambaiaçu serve para se fazer xaxim. Os atuais depósitos de carvão mineral (hulha), um importante combustível, foram formados a partir da fossilização de pteridófitas de porte arbóreo, de aproximadamente 375-290 milhões de anos atrás. Algumas podem ser utilizadas na fabricação de alimentos e medicamentos.

GIMNOSPERMAS:

Os pinheiros são as plantas mais conhecidas dentre as gimnospermas.

As gimnospermas são plantas de porte arbóreo, climas temperados, e vasculares (ou traqueófitas) pois apresentam vasos condutores de seiva. Ao contrário das briófitas e pteridófitas (criptógamas), formam estróbilos ou pinhas, as estruturas reprodutoras que abrigam os esporângios (são as “flores” das gimnospermas), sendo então classificadas como fanerógamas, por terem as estruturas reprodutoras evidentes. Estas plantas possuem sementes, todavia, não formam frutos: gimnosperma significa semente nua (mas têm casca). Dentre as gimnospermas mais conhecidas estão os pinheiros, o pinheiro-do-paraná (Araucaria angustifólia), e as sequoias, que estão dentre as maiores árvores conhecidas atualmente. Além disso, uma gimnosperma apelidada de Matusalém provavelmente é o ser vivo mais velho do planeta, com aproximadamente 4800 anos de idade.

Seu ciclo de vida apresenta alternância de gerações pouco nítida, com o gametófito (n) bastante reduzido.

Ciclo de vida de um pinheiro.

Os estróbilos são unissexuados, sendo o masculino denominado microestróbilo (2n) e o feminino macroestróbilo (2n). São ambos formados por um eixo de onde partem folhas modificadas responsáveis pela formação dos microsporângios (2n) e macrosporângios (2n), chamadas folhas carpelares, os microesporófilos (2n) e macroesporófilos (2n).

Dentro dos microsporângios, as células mães de esporos produzem por meiose os micrósporos, estes por sua vez originam os grãos de pólen (n), que são os gametófitos masculinos (microprótalos) imaturos. Cada grão de pólen contém uma célula geradora, que será a responsável pela produção dos gametas masculinos, as células espermáticas, e uma célula do tubo (ou vegetativa), responsável pela formação do tubo polínico. A célula geradora seria algo como um gametângio masculino.

O óvulo é constituído pelo megasporângio (nucela) mais o tegumento que o recobre. Uma grande célula mãe de esporos localizada no megasporângio sofre meiose e origina 4 células (n), sendo que 3 degeneram e uma delas forma o megásporo (n), este por sua vez se desenvolve em gametófito feminino, o megagametófito, contendo arquegônios (gametângios femininos), que produzem os gametas femininos, as oosferas.

Denomina-se polinização o processo pelo qual os grãos de pólen são transportados até a abertura do óvulo (micrópila). Transportados pelo vento até a câmara polínica e em contato com os óvulos, os grãos de pólen germinam iniciando seu desenvolvimento em microgametófitos maduros com a formação do tubo polínico. A polinização mediada pelo vento se chama anemofilia. Na medida em que o tubo polínico se desenvolve, a célula geradora se divide e origina dois núcleos espermáticos, sendo eles os gametas masculinos. Ao atingir o arquegônio, um dos gametas masculinos fecunda a oosfera e origina o zigoto (2n) (o outro degenera). Ao contrário das briófitas e pteridófitas, onde a fecundação ocorre por oogamia, processo em que anterozoides flagelados se deslocam em meio aquoso até a oosfera, a fecundação das gimnospermas geralmente se dá da forma descrita acima, a sifonogamia, em que os gametas masculinos atingem a oosfera a partir do crescimento do tubo polínico. Esta forma de fecundação não necessita da presença de água para ocorrer. Observação: as Cicadáceas e as Gincófitas ainda dependem da água para a fecundação.

O zigoto se desenvolve e origina o embrião, e o óvulo se desenvolve formando a semente, constituída pelo tegumento (2n) do óvulo, e pelo corpo do gametófito feminino (n) convertido em um tecido que armazena substâncias nutritivas. Graças a este tecido nutritivo, algumas sementes de gimnospermas (pinhões) são comestíveis.

As gimnospermas são classificadas mais comumente em 4 Filos:

Coniferophyta: pinheiros, sequóia, araucária.

Cycadophyta: cicas (ornamentais).

Gnetophyta: efedra.

Ginkgophyta: com somente uma espécie, a Ginkgo biloba.

Importância das gimnospermas:

Este grupo é importante para a indústria madeireira e da celulose (produção de papel), inclusive, a araucária é uma espécie em risco de extinção graças à exploração excessiva (a madeira da araucária é resistente às águas das chuvas).

A semente do pinheiro-do-paraná (araucária), o pinhão, é utilizada na alimentação humana e animal. A gnetácea Welwitschia mirabilis também tem sua semente utilizada como alimento no deserto de kalahari, na África.

Da Gnetophyta efedra extrai-se a substância denominada efedrina, um estimulante do Sistema Nervoso Central, e também é utilizada como descongestionante nasal no tratamento de pessoas asmáticas.

Como já mencionado, acredita-se que o chá das folhas da Ginkgo biloba atue no sentido de favorecer a irrigação cerebral e estimular a memória.

As gimnospermas também são utilizadas na ornamentação, neste caso, principalmente as cicas.

ANGIOSPERMAS:

Uma laranjeira (Citrus sinensis) com flores e frutos. Imagem: garden.eco

As angiospermas são as verdadeiras plantas superiores. São o grupo vegetal atual mais representativo e com a maior diversidade morfológica, variando de ervas a árvores, além de serem também o grupo com a maior distribuição geográfica e de ambientes, inclusive existem algumas espécies marinhas. São fanerógamas que além de produzirem flores, também produzem os frutos, que conferem proteção às sementes além de auxiliarem na sua dispersão (angios – urna, caixa).

Antes de se entrar em detalhes sobre o ciclo de vida destas plantas, deve-se inicialmente analisar a estrutura das flores e frutos.

A flor é constituída por uma haste que termina em um pedúnculo, este por sua vez, apresenta uma extremidade dilatada (receptáculo floral), que sustenta um conjunto de folhas especializadas com funções relacionadas à reprodução, os verticilos florais. Denomina-se verticilo floral um conjunto de folhas especializadas do mesmo tipo.

Estrutura básica de uma flor. Imagem modificada de: ScienceFacts.net.

Os elementos florais e o nome dos verticilos que eles constituem são listados a seguir:

Estames e Carpelos são os esporófilos, as folhas que abrigam os esporângios:

Estames: são microsporófilos formados pelo filete, uma haste que sustenta uma estrutura chamada antera, que por sua vez abriga microsporângios denominados sacos polínicos. A antera é unida ao filete por um tecido denominado conectivo. Ao conjunto de estames dá-se o nome de androceu.

Carpelos: são macroesporófilos formados pelo ovário, a base larga que abriga os macrosporângios, os óvulos, um estilete, porção alongada que serve de substrato para o crescimento do tubo polínico, e a porção dilatada do estilete, chamada estigma (onde os grãos de pólen se aderem). Ao conjunto de carpelos dá-se o nome gineceu. Os carpelos (ou o único carpelo) forma uma estrutura denominada pistilo, que recebe este nome por ser semelhante à uma mão de pilão.

Pétalas e sépalas constituem o perianto:

Sépalas: folhas verdes, estéreis, com função de proteção de outros verticilos. Constituem o cálice.

Pétalas: folhas geralmente de coloração diferente do verde, devido à presença de pigmentos. As cores das pétalas, assim como a presença de substâncias produzidas por elas, como o néctar, têm o objetivo de tornar a flor mais atrativa aos agentes polinizadores, como insetos, aves e morcegos. As pétalas constituem a corola.

Caso as pétalas sejam iguais às sépalas de forma que não se pode diferenciá-las, o perianto passa a ser chamado perigônio, e as pétalas e sépalas passam a ser chamadas tépalas. Além das sépalas, pode haver a presença de uma outra folha modificada com a função de proteção da flor ou de uma inflorescência, a bráctea (a palha da espiga de milho é uma bráctea).

O fruto é proveniente do desenvolvimento do ovário após a fecundação. É constituído pela semente (proveniente do desenvolvimento do óvulo) mais um conjunto de três camadas que a recobrem, denominado pericarpo e proveniente da parede do ovário. O pericarpo é constituído de três camadas, de fora para dentro: Epicarpo, Mesocarpo (geralmente é a porção comestível dos frutos) e Endocarpo.

Estrutura de um fruto.

Denomina-se fruto carnoso, aquele cujo pericarpo armazena substâncias nutritivas de reserva e fruto seco o caso contrário. O fruto carnoso constitui um mecanismo de dispersão das sementes servindo de alimento aos animais, que disseminam as sementes a partir das fezes. Além deste caso, existem também frutos com espinhos que se grudam ao corpo de animais e frutos alados, cujo meio de dispersão é o vento.

Sobre o ciclo de vida das angiospermas, o esporófito é o vegetal dominante, duradouro e fotossintetizante, enquanto o gametófito, assim como no caso das gimnospermas, é bastante reduzido, se desenvolve associado ao esporófito e é dependente dele. As angiospermas, assim como as gimnospermas, também apresentam heterosporia e a fecundação se dá por sifonogamia.

Ciclo de vida das angiospermas.

Os microesporângios (sacos polínicos) localizam-se no interior das anteras, onde as células mães de esporos (2n) originam micrósporos (n) por meiose. Os micrósporos se desenvolvem em grãos de pólen (n), os microgametófitos. Estes grãos de pólen também possuem uma célula do tubo, que origina o tubo polínico, e uma célula geradora, que origina as células espermáticas (gametas masculinos).

No interior do ovário, tem-se os óvulos, constituídos pelo megasporângio (2n), e o tegumento que o recobre. Dentro do megasporângio há uma célula mãe de esporos que sofre meiose e origina quatro megásporos (n), sendo que três degeneram e um permanece como o megásporo fértil e funcional. Este megásporo germina e origina o megagametófito também chamado saco embrionário, contendo um conjunto de 7 células (e 8 núcleos):

Três células próximas à micrópila (abertura do óvulo): uma oosfera (gameta feminino) no meio de duas sinérgides.

Uma célula grande e central, contendo dois núcleos polares. Esta célula também será fecundada, originará um tecido triplóide (3n), com função de reserva nutritiva para o embrião, o endosperma. (Lembre-se de que o megagametófito das gimnospermas também origina um tecido de reserva nutritiva, mas naquele caso, o tecido é haplóide e não é sinônimo de endosperma).

Três células distantes da micrópila (no extremo oposto), denominadas antípodas.

Estruturas dos megasporângios. Imagens: plantlet.org e digitalatlasofancientlife.org.

A polinização precede a fecundação. As anteras se rompem e o grão de pólen é transportado até o estigma, onde a partir daí germina. Caso o grão de pólen caia no estigma da própria flor, a polinização é direta, caso caia no estigma de uma flor distinta, é cruzada. Esta pode ser mediada por diversos agentes, como por exemplo: insetos (entomofilia), vento (anemofilia), pássaros (ornitofilia) e morcegos (quiropterofilia).

Quando o grão de pólen cai sobre o estigma, germina e forma o tubo polínico, que cresce ao longo do estilete em direção ao óvulo. Ao contrário da fecundação das gimnospermas, nas angiospermas ocorre uma dupla fecundação, onde o 1º núcleo espermático fecunda a oosfera e forma o zigoto (2n), e o 2º núcleo espermático fecunda a célula central (que contém os dois núcleos polares) e a célula resultante (3n) originará por mitose o endosperma (tecido de reserva nutritiva). A partir daí, o óvulo se desenvolve originando a semente, o zigoto origina o embrião, e o ovário origina o fruto.

As angiospermas são classificadas em apenas um Filo: Magnoliophyta. Além disso, podem também ser subdivididas de acordo com o número de cotilédones que possuem. Os cotilédones são folhas especializadas dos embriões, cuja função é nutri-los transferindo substâncias acumuladas diretamente para o embrião ou transferindo para o embrião os nutrientes do endosperma (3n). De acordo com esse critério, pode-se dividir as angiospermas em:

Monocotiledôneas, cujo embrião contém apenas um cotilédone.

Dicotiledôneas, cujos embriões contêm dois cotilédones:

Dicotiledôneas basais.

Eudicotiledôneas.

(As gimnospermas geralmente possuem dois ou mais cotilédones.)

Comparativo entre as dicotiledôneas e as monocotiledôneas.

Importância das Angiospermas:

Como já visto anteriormente elas são o grupo vegetal mais diverso e representativo. Sendo assim, são muito importantes para a humanidade em diversos aspectos, como alguns exemplos temos: a agricultura (são os principais componentes da dieta dos seres humanos), medicina (plantas medicinais), economia (indústria madeireira e de celulose) e ornamentação. Têm também papel fundamental na reciclagem do O₂ e CO₂ atmosféricos e regulação climática (as grandes florestas seriam grandes aparelhos de ar-condicionado) e por serem autótrofas fotossintéticas ocupam o primeiro nível trófico nos ecossistemas.

Referências:

Livros de biologia do ensino médio da Sônia Lopes e Amabis, várias entradas sobre o assunto na Wikipedia e Britannica e nos links das imagens.

https://edisciplinas.usp.br/mod/book/view.php?id=2434060&chapterid=19900

REINO FUNGI - OS FUNGOS

2021-02-16T07:47:00.008-04:00

O REINO FUNGI

Características gerais:

Reino constituído por seres vivos que vivem fixos a um substrato e, apesar de superficialmente aparentarem semelhança com algumas plantas, os fungos são mais proximamente relacionados aos animais, pois possuem parede celular constituída de quitina (ao invés de celulose) e utilizam o glicogênio como reserva energética (ao invés do amido).

Imagem mostrando as relações filogenéticas dos fungos em relação aos animais.

São:

Eucarióticos.

Heterótrofos. (Apesar de haver controvérsia sobre alguns fungos capazes de realizar a radiosíntese).

Unicelulares (leveduras) ou pluricelulares (cogumelos e orelhas de pau).

Podem ter reprodução agamética ou gamética.

A digestão ocorre fora do corpo, pois o fungo libera enzimas no meio e depois absorve os nutrientes do meio.

O corpo dos fungos é constituído por filamentos chamados hifas. Ao conjunto de hifas dá-se o nome micélio (não é um tecido nem um órgão).

O corpo dos fungos, formado por diversas hifas (os filamentos).

As hifas podem ser:

Septadas: cada célula da hifa é delimitada por um septo (parede) incompleto, ou seja, há continuidade citoplasmática entre as células.

Cenocíticas: não há septos ou qualquer parede delimitando as células da hifa. Cada hifa é um tubo contínuo preenchido por citoplasma e núcleos.

Hifas septadas e hifas cenocíticas.

O micélio pode ser:

Vegetativo: composto por hifas imersas em um substrato (como um pão velho, por exemplo). Essas hifas podem se estender por grandes distâncias dentro do substrato, por exemplo, o maior organismo que existe é um fungo, Armillaria ostoyae, de mais de 3000 anos de idade, cujos filamentos estendem-se por 6×10⁶ m², no estado de Washington, EUA.

Hifas de fungos sob o solo.

Reprodutor: constituído por hifas capazes de produzir esporos, que geralmente se desenvolvem externamente ao substrato. Em alguns casos pode ser chamado de corpo de frutificação (é o cogumelo propriamente dito).

Cogumelo Amanita muscaria. O cogumelo é o corpo de frutificação, um tipo de micélio reprodutor. Esse fungo produz substâncias com efeito alucinógeno.

Assim como as bactérias, os fungos saprofágicos vivem sobre a matéria orgânica em decomposição, obtendo dela as substâncias que lhes servem de alimento. Eles podem atuar como decompositores da matéria orgânica, devolvendo os elementos químicos para o meio ambiente na forma de compostos simples que podem ser utilizados por outros organismos (como o CO₂, NH₃, PO₄^-3 e etc.).

A nutrição dos fungos é heterótrofa e a digestão é extracorpórea. Os fungos liberam enzimas digestórias no meio e depois absorvem as substâncias resultantes dessa digestão.

Fungos atuando como decompositores.

Os fungos podem se associar de forma simbiótica com outros organismos:

Liquens: associação entre fungos e algas (ou fungos e cianobactérias) encontradas em trocos de árvores ou em rochas. A alga, por ser autótrofa e fotossintetizante, fornece nutrientes para o fungo, ao passo que o fungo envolve as algas com as suas hifas e fornece para elas um ambiente úmido e compostos inorgânicos simples. Reproduzem-se por meio de estruturas propagativas chamadas sorédios, que consistem em algas envoltas por hifas dos fungos. Os líquens não conseguem viver em regiões poluídas, sendo assim, a ausência de líquens em determinados locais é um indicativo de baixa qualidade ambiental. A maioria dos fungos que formam líquens são do grupo dos ascomicetos, o mais numeroso. OBS: alguns estudiosos não consideram os líquens como um tipo de mutualismo, mas sim como um exemplo de parasitismo, do fungo parasitando as algas. Tome-lhe plot twist.

Líquens no tronco de uma árvore.

Micorrizas (“raízes que contêm fungos”): associação mutualística entre fungos e raízes de plantas na qual as hifas do fungo invadem as raízes da planta. Os fungos obtêm nutrientes da planta, que é autótrofa e fotossintetizante, ao passo que auxiliam a planta a absorver água e minerais escassos no solo. Além disso, as plantas conseguem produzir substâncias sinalizadoras em reposta aos ataques de patógenos e herbívoros e transmitir essas substâncias para outras plantas através dos fungos, de maneira que as vizinhas possam produzir substâncias de defesa em tempo. Estima-se que mais de 90 % das espécies de plantas vasculares formem micorrizas (pteridófitas, gimnospermas e angiospermas).

Micorrizas. As hifas verdes estão fazendo a comunicação entre as duas árvores.

Classificação

De forma geral, o nome do grupo é baseado no nome da estrutura produtora de esporos, dentre os principais grupos estão:

Grupo	Características
Cythridiomycota	Unicelulares ou filamentosos (hifas cenocíticas). Predominantemente aquáticos. São os únicos que apresentam flagelos em algum estágio do ciclo de vida.
Zygomycota	Hifas cenocíticas. Formam esporos sexuados chamados zigósporos. Não possuem corpo de frutificação. São saprofágicos. Podem ser utilizados na produção do molho de soja shoyu, e na produção de medicamentos anti-inflamatórios e contraceptivos. Formam micorrizas. Exemplos: Rhizopus, o bolor negro do pão.
Ascomycota	É o grupo com o maior número de espécies. Hifas septadas. Formam esporos sexuados chamados ascósporos, em hifas especializadas chamadas ascos. Algumas espécies formam corpo de frutificação (ascocarpo). Formam liquens. Exemplos: Leveduras (como a Saccharomyces cerevisiae, usada na fabricação de massas e bebidas alcoólicas). Trufas (fungos saprofágicos do gênero Tuber que formam micorrizas e são apreciados na culinária). Penicillium sp., que produzem o antibiótico penicilina. Dos grãos de centeio infectados por Claviceps purpurea obtêm-se o ácido lisérgico (usado na fabricação do LSD – dietilamina do ácido lisérgico) e a ergotina. Ambos os compostos são alucinógenos. Aspergillus flavus crescem em amendoins e produzem toxinas cancerígenas chamadas aflatoxinas. Penicillium roquefortii e P. camembertii são usados na produção de queijos.
Basidiomycota	Hifas septadas. Formam esporos sexuados chamados basidiósporos em hifas especializadas chamadas basídios. Alguns são utilizados como alimento. Também podem formar micorrizas. Algumas espécies formam corpo de frutificação (basidiocarpo: cogumelos e orelhas-de-pau). Exemplos: Champignons e shitake, utilizados na alimentação humana. Amanita muscaria e A. phalloides produzem a substâncias tóxicas e alucinógenas. Psilocybe sp. produzem a psilocibina, substância alucinógena.
Deuteromycota	Reúne fungos sem classificação definida, nos quais não se conhecem processos sexuais de reprodução. É uma categoria de conveniência.

Importância e utilização:

Os fungos saprofágicos atuam como decompositores da matéria orgânica, devolvendo elementos químicos para o meio na forma de compostos simples, que podem ser utilizados por outros organismos, como já visto.

Alimentação, como os basidiomicetos: como exemplos temos os champignons e o shitake.

Preparação de alimentos fermentados: fazem as massas como as dos pães crescer, graças ao processo de fermentação alcoólica, que libera CO₂ na massa. Utilizados na produção de bebidas alcoólicas e laticínios.

Alguns produzem antibióticos (ex: penicilina) e toxinas importantes (ex: aflatoxinas – produzidas por fungos do gênero Aspergillus que se desenvolvem em amendoins).

Alguns são parasitas de humanos, causando micoses, e outros são parasitas de culturas vegetais importantes para a agricultura, como a vassoura de bruxa, parasita do cacau, que podem causar grandes prejuízos. O fungo Candida albicans é o causador da candidíase, infecção sexualmente transmissível.

Algumas drogas alucinógenas como a psilocibina e a dietilamina do ácido lisérgico (LSD) são procedentes de fungos.

Alguns fungos, como os Cordyceps (Ophiocordyceps) são parasitas que podem controlar o comportamento dos animais que infectam, de maneira que o comportamento do animal infectado facilita a dispersão de esporos fungais. Há indícios de que esses fungos podem ser usados no tratamento de doenças respiratórias como a asma e a bronquite, pois podem produzir substâncias antiinflamatórias e modular a atividade do sistema imunitário.

Cordyceps infectando um grilo. Veja os micélios reprodutivos.

Alguns fungos, como os que habitam a localidade de Chernobyl, na Ucrânia, têm grandes quantidades de melanina e se acredita que possam aproveitar a energia proveniente da radiação residual do acidente ocorrido em 1986 em reações capazes de convertê-la em energia química: é a radiosíntese, que converte a energia da radiação ionizante em energia potencial química.

Referências:

Livros de biologia do ensino médio da Sônia Lopes e Amabis, várias entradas sobre o assunto na Wikipedia e Britannica e nos links das imagens.

OS PROTISTAS PARTE 02 - OS PROTOZOÁRIOS

2021-02-09T15:14:00.011-04:00

OS PROTISTAS PARTE 02 - OS PROTOZOÁRIOS

Protozoário é um termo que significa “animal primordial”. Não são animais, pois não são multicelulares. São seres (comparar com as algas):

Eucariontes;

Unicelulares;

Heterótrofos.

A imagem abaixo mostra um pouco da diversidade dos protozoários. No ensino médio usamos uma classificação artificial, que mostra representantes dos táxons de protozoários de acordo com o tipo de estrutura locomotora que possuem.

Diversidade dos protozoários.

Podem ser de vida livre, geralmente aquáticos, ou então parasitas. Uma característica marcante deste grupo é o fato de que alguns destes organismos, utilizaremos os ciliados como exemplo, possuírem células bastante complexas, com um micronúcleo e um macronúcleo, e com regiões especializadas, análogas aos órgãos dos seres pluricelulares com tecidos verdadeiros.

Paramecium sp. um protozoário ciliado aquático comum, que se locomove por meio de vários cílios localizados em sua superfície. A célula apresenta grande diversidade de organelas.

Cílios: diversos prolongamentos citoplasmáticos que permitem a locomoção da célula.

Vacúolo contrátil: É uma estrutura responsável pela osmorregulação e pela excreção. Elimina o excesso de água absorvida pelo protozoário e também pode eliminar excretas.

Citóstoma: “boca” celular. Abertura por onde entram as partículas alimentares, inclusive bactérias. Os paramécios são filtradores e atraem alimento para o citóstoma utilizando o batimento dos cílios.

Citoprócto: “ânus” celular. Elimina os restos não aproveitados dos alimentos.

Tricocistos – Bolsas com fios enovelados que podem ser disparados em resposta a certos estímulos. Não se sabe as funções exatas dessas estruturas, mas elas podem variar entre os protozoários, sendo usadas para capturar partículas de alimento, defesa e, no caso dos paramécios, talvez tenha a função de ancorar a célula.

Micronúcleo e macronúcleo: aparentemente, o macronúcleo participa das atividades metabólicas em geral e também da reprodução assexuada das células, já o micronúcleo parece participar apenas dos processos reprodutivos, sexuados ou não. É como se fosse um backup do macronúcleo. Veremos mais adiante.

No que diz respeito à reprodução dos protozoários, esta pode ser:

Assexuada, como exemplos:

Divisão binária.

Divisão múltipla, em que ocorre a multiplicação do núcleo antes da divisão propriamente dita.

Sexuada, como exemplo:

Fusão de organismos adultos e formação de um zigoto, que por sua vez origina outros indivíduos.

Os ciliados, que possuem um macronúcleo e um micronúcleo, podem efetuar o processo de conjugação. O processo é mediado pelos micronúcleos, que se multiplicam e são transferidos para a célula parceira. Ocorre a degeneração do macronúcleo das células, porém, ao término do processo os micronúcleos originam novos macronúcleos. O processo termina por gerar quatro indivíduos diferentes dos dois originais.

Esquema do processo de conjugação entre dois paramécios. 1. Células de linhagens compatíveis se encontram e se fundem parcialmente. 2. Os micronúcleos sofrem meiose e geram, cada um, quatro micronúcleos haploides (n). 3. Três desses micronúcleos desintegram e o restante sofre mitose. 4. As duas células trocam de micronúcleo. 5. As células se separam. 6. Os micronúcleos haploides se fundem em cada célula, formando micronúcleos diploides (2n). 7. Ocorrem três mitoses, originando oito micronúcleos. 8. Quatro dos novos micronúcleos se convertem em macronúcleos e os macronúcleos antigos se desintegram. 8. A divisão binária ocorre duas vezes e gera quatro células filhas idênticas. Imagem: Wikipedia.

Classificação dos protozoários:

Como mencionado, classificação utilizada para o ensino médio é baseada em características das células, como a flexibilidade da membrana plasmática e as estruturas locomotoras que possuem (as estruturas locomotoras, nas espécies sésseis, são utilizadas para a captura de alimento).

Estruturas locomotoras dos protozoários. Imagem: https://biologywise.com/protozoa-classification-characteristics

Vejamos alguns grupos importantes:

Grupo

Características

Amebozoários

(Amebas)

Célula flexível. Locomovem-se e capturam alimento com o uso dos pseudópodes. As amebas dulcícolas são hipertônicas em relação ao meio e possuem vacúolos contráteis para expulsar o excesso de água. Podem apresentar mitossomos, organelas derivadas das mitocôndrias, mas que não executam a respiração celular. Algumas formam carapaças chamadas testas. Entamoeba histolytica causa a amebíase.

Actinopoda

(radiolários e heliozoários)

Também apresentam pseudópodes.

Os heliozoários são comuns em águas doces. Alguns apresentam exoesqueleto.

Os radiolários têm um endoesqueleto interno de sílica. Podem se associar de forma simbiótica com algas (zooxantelas – dinoflageladas).

Foraminifera

(foraminíferos)

Também apresentam pseudópodes. Possuem um esqueleto de carbonato de cálcio perfurado que pode formar depósitos calcários chamados vasas, as rochas usadas na construção das pirâmides do Egito são provenientes desses depósitos. São indicadores da presença de petróleo.

Apicomplexa

(esporozoários)

Não possuem estruturas locomotoras*. Apresentam um conjunto de estruturas que constituem um complexo apical, responsável pela penetração do protozoário na célula hospedeira. Têm também um apicoplasto, um plastídeo que perdeu a capacidade fotossintética. Plasmodium sp. causam a malária e Toxoplasma gondii causa a toxoplasmose.

*Você pode considerar assim para o ensino médio, mas, na verdade, os apicomplexos possuem uma estrutura chamada glideossomo (de glide, deslizar) que permite que eles se locomovam.

Flagelados/Cinetoplastídeos

Locomovem-se com o uso de flagelos (nas espécies sésseis, os flagelos servem para a captura de alimentos). Têm uma mitocôndria grande, próxima ao flagelo, com uma dilatação onde se concentra o DNA, chamada cinetoplasto. Há espécies parasitas, como o Trypanosoma cruzi, causador da doença de chagas, Leishmania chagasi, causador da leishmaniose visceral e Leishmania brasiliensis, causador da leishmaniose de pele.

Diplomonadidos e Parabasálios

Derivam da linhagem que adquiriu apenas as mitocôndrias a partir de endossimbiose primária. Vivem em condições anaeróbicas ou microaerofílicas. Também possuem flagelos.

Os diplomonadidos Têm mitossomos, derivados das mitocôndrias, que agem na maturação de proteínas contendo centros de ferro e enxofre. Há representantes parasitas, como Giardia intestinales, causador da giardíase.

Ao invés dos mitossomos os parabasálios tem outro tipo de organela derivada das mitocôndrias, os hidrogenossomos, capazes de gerar ATP em condições anaeróbias a partir dos piruvatos gerados na glicólise. O processo gera H₂. O Trichomonas vaginalis causa a IST chamada tricomoníase. Os Trichonympha sp. vivem como simbiontes nos aparelhos digestórios dos cupins e os auxiliam a digerir a celulose.

Ciliados

(ciliados, como os paramécios)

Locomovem-se com o uso de cílios e nas espécies sésseis, os cílios servem para a captura de alimentos. É o grupo de protozoários com a maior diversidade de espécies. Têm dois núcleos, um macronúcleo e um micronúcleo (este, envolvido no processo de conjugação). Balantidium coli causa a balantidiose.

Algumas doenças causadas pelos protozoários:

Antes de vermos as doenças:

Parasita heteroxeno: necessita de mais de um hospedeiro para completar seu ciclo de vida.

Hospedeiro definitivo: é aquele onde ocorre a reprodução sexuada (pode haver também reprodução assexuada!).

Hospedeiro intermediário: é aquele onde só ocorre reprodução assexuada.

Parasita monoxeno: o parasita necessita de apenas um hospedeiro para completar seu ciclo de vida.

Amebíase: Também chamada disenteria amebiana, é causada pelo protozoário Entamoeba histolytica (ameboide). Adquire-se o protozoário via ingestão de água e alimentos contaminados com cistos (bolsas contendo amebas). As amebas invadem células da parede intestinal, causando diarreias sanguinolentas. Previne-se com medidas de saneamento básico. O tratamento é feito com medicamentos específicos.

Esses medicamentos específicos usados para tratar as doenças causadas por protozoários é como se fossem o equivalente deles em relação aos antibióticos, que são substâncias que agem nas células dos parasitas e perturbam algum processo. Mas no caso dos protozoários, não usamos o termo antibiótico para esses medicamentos pois, tradicionalmente, os antibióticos são substâncias produzidas por fungos e que agem contra as bactérias, enquanto essas contra os protozoários têm fontes diversas, tanto puramente sintéticas como de outros organismos. Por exemplo, um medicamento utilizado no tratamento da amebíase é a paromomicina, originada a partir da fermentação realizada por bactérias do gênero Streptomyces.

Esquema mostrando o ciclo de vida de Entamoeba histolytica. Imagem: Wikipedia.

Leishmanioses: causadas por protozoários do gênero Leishmania. Podem ser:

Visceral, quando o baço e o fígado são atacados. Os sintomas são febres e a perda do apetite. Causada pelo Leishmania chagasi.

Tegumentar, também chamada úlcera de Bauru, quando o protozoário ataca a pele. O sintoma principal é o aparecimento de feridas ulcerosas. Causada pelo Leishmania brasiliensis.

O protozoário é transmitido pela picada do mosquito palha (gênero Lutzomya). Previne-se combatendo o mosquito (inseticidas, uso de filós, eliminar criadouros...). O tratamento é feito com medicamentos contendo o elemento químico Antimônio (Sb).

Ciclo de vida de Leishmania sp. Nesse ciclo, considera-se que os mosquitos sejam os hospedeiros intermediários e os mamíferos os hospedeiros definitivos, pois os protozoários na forma de amastigotas podem realizar reprodução sexuada.

Doença de Chagas: causada pelo protozoário Trypanossoma cruzi, cujo vetor são insetos hematófagos de hábitos noturnos chamados barbeiros, como o Triatoma infestans. Eles têm esse nome pois picam geralmente no rosto, a parte que fica descoberta quando dormimos. Ao picar a pessoa, o barbeiro elimina fezes contaminadas com o protozoário, pois suga uma quantidade muito grande de sangue. Ao se coçar, devido à reação inflamatória no local da picada, a pessoa acaba por provocar pequenas lesões na pele e é por aí que os protozoários penetram no organismo. Eles se instalam preferencialmente nas células cardíacas. Os sintomas iniciais são febres e cansaço. Previne-se combatendo o inseto vetor com o uso de filós e o vedamento de frestas onde o inseto se esconde, por exemplo. A doença pode ser tratada com medicamentos específicos ainda no início da infecção. Lembre-se: Não é a picada do barbeiro que transmite o protozoário, ele é adquirido a partir das fezes contaminadas, penetrando pelas lesões causadas no ato de coçar! Inclusive, é possível adquirir esses protozoários ingerindo caldo de cana ou açaí contendo fezes ou restos de barbeiros contaminados.

Ciclo de vida simplificado do T. cruzi. O homem é o hospedeiro definitivo. Imagem: chagasfound.org.

Malária: causada por protozoários do gênero Plasmodium, transmitidos pela picada das fêmeas dos mosquitos do gênero Anopheles também chamados mosquitos prego (não confundir com o palha, da leishmaniose). Os protozoários infectam inicialmente o fígado e depois infectam e lisam as hemácias em ciclos regulares, de 48 h ou 72 h, dependendo do plasmódio. Os sintomas principais são febres em intervalos regulares de tempo, coincidentes com os eventos de lise das hemácias. O tratamento é feito com o uso de medicamentos capazes de eliminar o protozoário do sangue como o quinino e a artemisina (que infelizmente acabam por selecionar formas resistentes), e a prevenção é feita combatendo-se os mosquitos. É curioso notar que a expiração de indivíduos infectados com os plasmódios atraem fêmeas não infectadas dos mosquitos.

Ciclo de vida dos plasmódios. Nesse ciclo o hospedeiro definitivo é o mosquito.

Referências:

Livros de biologia do ensino médio da Sônia Lopes e Amabis, várias entradas sobre o assunto na Wikipedia e Britannica e nos links das imagens.

OS PROTISTAS PARTE 01 - AS ALGAS

2021-02-08T09:19:00.027-04:00

OS PROTISTAS PARTE 01 - AS ALGAS

Antes de começar, assista a esse vídeo resumo.

Os protistas constituem uma categoria artificial, constituída pelas algas e pelos protozoários, seres vivos que habitam ambientes aquáticos, úmidos e com algumas espécies parasitas (apenas os protozoários podem ser parasitas). Estes seres têm várias origens evolutivas distintas. De forma geral, os organismos eucariontes que não se encaixam adequadamente nos Reinos Fungi, Plantae e Animalia, são classificados nos vários táxons de protistas. Apesar de os protozoários serem unicelulares e nem todas as algas serem multicelulares, pode-se destacar a multicelularidade como sendo uma apomorfia importante do grupo, das algas, pois os organismos multicelulares têm um corpo, chamado talo, e isso também constitui o primeiro passo no que diz respeito ao surgimento de tecidos verdadeiros.

Filogenia simplificada dos protistas.

A classificação dos protistas é baseada em vários aspectos, se são uni- ou multicelulares, autótrofos ou não, quais estruturas celulares possuem e um critério interessante é o da endossimbiose. Apenas as algas verdes e as algas vermelhas são endossimbiontes primários. Outros grupos fagocitaram e não digeriram as algas verdes ou as vermelhas para adquirir os seus cloroplastos, que podem ter sido perdidos ou alterados ao longo das gerações.

ALGAS

São seres:

Eucariontes.

Unicelulares ou pluricelulares: os multicelulares têm um corpo chamado talo, ainda sem tecidos e órgãos diferenciados.

Todas são autótrofas fotossintetizantes.

As algas compreendem um grupo diverso de organismos geralmente aquáticos ou de ambientes úmidos, um dos quais, o das algas verdes, pode ser considerado como o ancestral das plantas. Apesar disso, as algas não são plantas, pois não apresentam tecidos e órgãos diferenciados e nem um embrião multicelular que retira alimento da planta genitora. Superficialmente, o talo das algas multicelulares pode se parecer com as partes de uma planta, mas não possui tecidos diferenciados, nem raízes, folhas e caules verdadeiros.

Imagem representativa da diversidade das algas. A a E: glaucófitas, rodófita (alga vermelha), clorófita (alga verde), acetabulária (alga verde) e uma planta. São os eucariontes que contém cloroplastos arqueoplastídeos primários. F a J: criptomonas, haptófita, diatomácea, alga parda e dinoflagelado. Têm cloroplastos derivados de algas vermelhas. K a O: rhizária, Euglena, rhizária, dinoflagelada, plasmódio (apicomplexo, têm uma organela, chamada complexo apical, derivada dos cloroplastos). Outras linhagens de cloroplastos. As barras de escalas na imagem indicam 5 micrometros.

Imagem:

https://www.researchgate.net/publication/51175061_Do_Red_and_Green_Make_Brown_Perspectives_on_Plastid_Acquisitions_within_Chromalveolates

As algas são organismos que vivem geralmente em ambientes aquáticos, tanto de água doce quanto de água salgada e também em ambientes úmidos. A maioria das algas apresenta parede celular, sendo que em certos casos, alguns componentes destas paredes celulares podem ser de interesse econômico.

As algas aquáticas podem fazer parte tanto do Plâncton quanto do Bentos:

Plâncton: Grupo de organismos que vivem à deriva em ambientes aquáticos, pois não conseguem vencer as correntes de água e nadar livremente. O plâncton pode ser dividido em fitoplâncton, constituído dos organismos fotossintéticos como as algas e as cianobactérias, e em zooplâncton, constituído de protozoários e microcrustáceos, por exemplo.

Bentos: Grupo de organismos aquáticos que vivem no fundo.

O Nécton é o grupo de organismos capaz de nadar livremente e vencer as correntes de água. O exemplo mais fácil são os peixes.

Imagem mostrando o plâncton, o bentos e o nécton (grupo dos organismos que consegue se locomover, vencendo as correntes de água). Fonte: http://mrgulka.weebly.com/3-groups-of-ocean-animals.html

As algas podem apresentar reprodução:

Assexuada:

Divisão binária, no caso de algas unicelulares, em que uma célula se divide originando duas iguais.

Fragmentação do talo, em que um fragmento da alga pode regenerar um novo talo. O talo, como já mencionado, é o corpo vegetativo de uma alga multicelular.

Zoosporia, em que uma alga haploide produz zoósporos por mitose, células flageladas que têm a capacidade de se desenvolver e originar um novo indivíduo adulto.

Sexuada:

Pela formação de zigósporos, em que duas células adultas haploides funcionam como gametas, unindo-se e formando um zigoto dentro de um envoltório chamado zigósporo, diploide. Este zigoto sofre meiose e origina 4 novos indivíduos haploides.

Por conjugação, em que há a diferenciação de certas células haploides de um filamento em gametas masculinos e femininos, que se unem, originando um zigoto diploide. Este, por sua vez, dá origem a novos talos.

Alternância de gerações. Há a alternância de indivíduos adultos haplóides (n), os gametófitos (“planta” que produz gametas) e indivíduos adultos diplóides (2n), os esporófitos (“planta” que produz esporos). Neste caso, os gametófitos (n) produzem gametas (n), que após a fecundação originam um zigoto (2n). O zigoto se desenvolve e origina um esporófito (2n), que produz esporos (n). Os esporos germinam e originam gametófitos, reiniciando o ciclo.

Reprodução sexuada e assexuada em Chlamydomonas.

Imagem: https://www.biologyjunction.com/algal__fungal_protist_notes_b1.htm

Reprodução sexuada por conjugação em Spirogyra. Imagem: Myloview.com.

Ciclo de vida com alternância de gerações em Ulva sp. Imagem: plantscience4u.com.

Importância ecológica das algas: as algas, por serem autótrofas fotossintetizantes, são a base das cadeias alimentares de ambientes aquáticos (são os produtores). São também responsáveis por ~90% da fotossíntese realizada no planeta, sendo assim, são responsáveis pela manutenção da quantidade de O₂ presente na atmosfera (~21%). São o pulmão do mundo, ao passo que as grandes florestas são grandes aparelhos de ar condicionado.

Cadeia alimentar de ambiente aquático mostrando as algas como produtoras. Imagem: https://www.dalconenvironmental.com.au/services/.

Os chamados “florescimentos” danosos das algas são eventos nos quais as algas podem se multiplicar de maneira excessiva, de maneira que o que inicialmente pode parecer bom e/ou inofensivo, pode resultar na morte de vários organismos aquáticos. Como exemplos desses florescimentos podemos citar a eutrofização e as marés vermelhas.

Na eutrofização ocorre inicialmente um aumento na entrada de nutrientes no ambiente, sobretudo os compostos nitrogenados e fosfatados. Isso promove a multiplicação excessiva das algas, que inclusive formam uma camada superficial que dificulta a passagem da luz para as regiões mais profundas, prejudicando a fotossíntese das algas bentônicas.

Esse excesso de algas gera também um excesso de restos dessas algas, o que promove a multiplicação dos organismos decompositores aeróbicos no fundo. Essa multiplicação consome mais O2 do que as algas conseguem liberar, gerando zonas hipóxicas, ou seja, com quantidades de O2 insuficientes para manter a vida de um organismo aeróbico. Isso gera a morte de vários deles, como os peixes, prejudicando inclusive quem depende da pesca.

Nos casos em que ocorre eutrofização, o fator determinante é o aumento das concentrações de NO₃^– e SO₄^-2 no meio, geralmente provenientes das atividades humanas. Esses nutrientes promovem a multiplicação das algas, o que desencadeia uma sequência de eventos que leva a geração das zonas hipóxicas e à morte de organismos aquáticos aeróbicos.

Imagem: http://ngojwg.org

No caso das marés vermelhas típicas o início é semelhante ao que vimos na eutrofização. Ocorre uma entrada excessiva de nutrientes no ambiente, promovendo a multiplicação das algas, mas nesse caso, as algas que se multiplicam são as dinoflageladas, capazes de liberar toxinas no meio. Tendo em vista que essas algas possuem pigmentos, multiplicam-se excessivamente e formam uma população muito densa, as águas adquirem uma coloração avermelhada, por isso o nome do fenômeno. As toxinas que essas algas liberam causam a morte de peixes e, dependendo da situação, nas proximidades das águas as toxinas podem ser dispersadas em gotículas e causar até problemas respiratórios em humanos, além de poder causar outros tipos de problemas caso as pessoas ingiram os peixes contaminados com as toxinas.

Algumas algas podem viver de maneira simbiótica com outros grupos de organismos, como por exemplo, os líquens, que são associações entre algas e fungos, as zooxantelas, associações normalmente entre corais e algas dinoflageladas e as zooclorelas, associações normalmente entre algas verdes e corais. Nesses tipos de associações as algas, por serem organismos produtores, fornecem substâncias orgânicas para os fungos ou corais, e recebem deles proteção e alguns compostos simples. Esses tipos de associações permitem aos organismos viver e colonizar ambientes que, talvez, por si sós, não conseguiriam.

Líquens em um galho de árvore. Imagem: Wikipédia.

Pólipo de coral Montipora sp. Esse coral possui algas dinoflageladas vivendo como simbiontes. Caso não tivesse, teria a coloração branca. Imagem: Wikipédia.

Por conta do aumento da temperatura das águas oceânicas e do acúmulo de poluentes, vários corais têm passado por um processo de branqueamento, no qual as algas podem morrer ou serem expulsas dos tecidos dos corais, terminando a relação simbiótica, o que pode até levar à morte dos corais, pois os tornam mais vulneráveis. O branqueamento se deve ao fato de que sem as algas, vemos apenas a cor dos esqueletos calcáreos dos corais. Inclusive, a ausência das algas também pode dificultar a formação desses esqueletos calcários.

Esquema mostrando o branqueamento dos corais. Imagem: Universidade do Wisconsin.

Importância econômica das algas: Várias espécies de algas pluricelulares são utilizadas na alimentação humana, como as algas pardas, verdes e vermelhas. Além disso, algumas produzem substâncias de interesse econômico. Alguns exemplos: as diatomáceas são algas que possuem carapaças constituídas de SiO₂ (dióxido de silício), que podem formar depósitos e serem utilizadas na fabricação de produtos de polimento e cosméticos. As algas vermelhas têm bastantes nutrientes e são utilizadas na culinária oriental, como o nori, que embala os sushis. Outros grupos de algas, com as verdes e as pardas, também têm espécies comestíveis. Na tabela sobre a classificação há alguns exemplos a mais.

As algas podem ser utilizadas no processo de biorremediação, que consiste em "limpar" ambientes poluídos com o uso de organismos capazes de neutralizar poluentes ou reduzir as suas concentrações no ambiente. Como exemplos, as algas Chlamydomonas são capazes de neutralizar herbicidas e as algas Chlorella e Spirulina são capazes de absorver metais pesados do meio, como o chumbo, cádmio e o mercúrio.

Classificação das algas:

A tabela a seguir mostra alguns dos principais grupos de algas, que, dependendo da fonte, são classificados como Filos ou Classes. A classificação é baseada em aspectos diversos, como os tipos de clorofila, outros pigmentos que contêm e as substâncias de reserva nutritiva:

Filo	Importância e peculiaridades
Chlorophyta (algas verdes)	Prováveis ancestrais das plantas; algumas espécies são comestíveis; podem formar associações simbióticas com fungos (líquens) e cnidários (zooclorelas). As paredes celulares podem conter ulvanos, substâncias usadas como espessantes.
Phaeophyta (algas pardas)	Apresentam espécies comestíveis (kombu); possuem os maiores talos. A algina da parede dá a consistência de alimentos, como a espuma da cerveja, e funciona como emulsificante de sorvetes, doces e maionese. Nas paredes celulares há também os fucoidanos, utilizados na produção de geis e como antioxidantes.
Rhodophyta (algas vermelhas)	Apresentam espécies comestíveis (nori do sushi). O ágar da parede é utilizado na fabricação de géis e a carragenina, como estabilizante de emulsões, usada na produção de alimentos, medicamentos e produtos cosméticos.
Bacillariophyta (diatomáceas)	Recobertas por carapaças chamadas frústulas constituídas de SiO₂. O acúmulo de carapaças no fundo do mar origina os diatomitos, utilizados na produção de polidores, filtros, tijolos e isolantes térmicos. Também, caso sejam encontradas nos pulmões de cadáveres, podem indicar morte por afogamento.
Chrysophyta (algas douradas)	Nada particularmente especial…
Euglenophyta (euglenóides)	São unicelulares e sem paredes celulares. Populações grandes destes organismos sugerem que as águas estão poluídas por matéria orgânica.
Dinophyta (dinoflagelados)	São as responsáveis por causar as marés vermelhas, fenômeno em que ocorre a proliferação excessiva destes organismos, com a liberação de toxinas nas águas, que terminam por matar animais marinhos. Podem ser encontrados associados com protozoários actinopodes e corais (zooxantelas). Algumas apresentam bioluminescência. Atribui-se ao fenômeno do aquecimento global e ao acúmulo de poluentes, o fato de que os corais estão se tornando brancos devido à morte das zooxantelas.
Charophyta (carofíceas)	Nada particularmente especial…

Referências:

Livros de biologia do ensino médio da Sônia Lopes e Amabis, várias entradas sobre o assunto na Wikipedia e Britannica e nos links das imagens.

OS ORGANISMOS PROCARIONTES: DOMÍNIOS BACTERIA E ARCHAEA

2021-02-03T14:05:00.026-04:00

OS SERES PROCARIONTES: DOMÍNIOS BACTERIA E ARCHAEA

Os organismos procariontes, ou seja, aqueles cujas células não apresentam envelope nuclear, até recentemente eram classificados como pertencentes ao “Reino Monera”, porém, atualmente esses tipos de organismos são categorizados em dois domínios, os Domínios Bacteria e o Archaea. Ambos os tipos de organismos têm aspecto similar quando vistos ao microscópio, porém, apresentam algumas diferenças em nível molecular.

Filogenia dos três Domínios de organismos baseada em análises de sequências de rRNA, de acordo com Woese et al. (1990). Perceba que o domínio Archaea é mais próximo do Eukaryota. Imagem: Wikipedia.

As arqueas são seres geralmente associados aos ambientes extremos (salinidade, temperatura, pH…) e diferem das bactérias por possuírem rRNA 16 S distinto (16 S se refere ao coeficiente de sedimentação da molécula), parede celular de composição distinta, constituídas de proteínas e glicoproteínas, sem peptidioglicanos (os peptidioglicanos são complexos de aminoácidos com glicídeos, exclusivos do domínio Bacteria), possuem histonas, com as quais podem compactar o DNA cromossomal (as bactérias não possuem) e apresentam os processos de transcrição gênica e tradução (síntese proteica) mais semelhantes aos dos seres eucariontes, tendo, inclusive, genes con íntrons. Assim, são efetivamente mais proximamente relacionadas aos eucariontes e podemos dizer que os domínios Archaea e Eukarya constituem um grupo monofilético.

A maioria do que será visto aqui é referente às bactérias, pois são os principais representantes dos procariontes, podendo ser encontradas em uma variedade enorme de ambientes, tendo vários papeis ecológicos e podendo ser utilizadas por nós em vários processos. Vale também mencionar que nem todas as arqueas habitam ambientes extremos e também há bactérias em ambientes extremos, um bom exemplo é a bactéria Thermus aquaticus, cuja polimerase é utilizada no procedimento de amplificação de DNA chamado de PCR (polymerase chain reaction).

Características gerais das bactérias e arqueas:

- Unicelulares, que podem viver isolados ou em colônias (organismos ligados fisicamente). (*Porém, pode haver procariontes multicelulares, como as magnetotáticas. Isso ainda é discutido, mas quase tudo em biologia tem exceções...).

- Procariontes, ou seja, não possuem membrana nuclear (carioteca). Note que é errado dizer que esses organismos não têm organelas, pois pelo menos os ribossomos eles possuem, mas acontece que os procariontes praticamente não possuem organelas membranosas como os eucariontes. Há possíveis exceções em alguns procariontes, por exemplo:

A. Compartimentos membranosos semelhantes aos acidocalcissomos de eucariontes, cujas funções parecem estar relacionadas ao armazenamento de íons Ca⁺², metabolismo energético e regulação do pH celular.

B. Os tilacoides, que além dos cloroplastos podem ser encontrados em bactérias fotossintéticas, onde ocorre a etapa fotoquímica.

C. Os magnetossomos, que contêm cristais de magnetita ou greigita e permitem a algumas bactérias perceber e se alinhar ao campo magnético da Terra.

- Autotróficos ou heterótrofos, aeróbios ou anaeróbios. Há uma enorme diversidade de tipos de metabolismo entre os procariontes, de maneira que eles participam de vários nichos e têm enorme importância ambiental, tanto atuando como produtores quanto como consumidores e decompositores.

Exemplo de metabolismo e tipo de nutrição de procariontes com a produção de metano em sedimentos pela ação das arqueas metanogênicas. As bactérias metanotróficas oxidam o metano na interface ar-água, produzindo CO₂. Imagem: Bio, Volume Único. Lopes & Rosso. 2013. As arqueas metanogênicas liberam metano como subproduto do metabolismo energético e vivem em ambientes anaeróbicos, como os pântanos e os intestinos de herbívoros e cupins. O metano é um gás estufa e pode ser utilizado como combustível.

- As células bacterianas medem aproximadamente 0,5 e 5,0 µm (algumas exceções podem ser bem maiores). No tocante à estrutura, têm membranas plasmáticas constituídas de bicamadas fosfolipídicas, assim como as dos eucariontes. No citoplasma, há ribossomos, talvez algumas organelas, o cromossomo bacteriano, que tem formato circular e, além dessa molécula de DNA, há outras, também circulares, porém menores e acessórias, os plasmídeos, que podem conter genes que conferem resistência contra antibióticos e podem ser replicados e transferidos entre as células. Os plasmídeos são amplamente utilizados em biotecnologia como vetores de expressão heteróloga (neles podem ser inseridos genes de outros organismos, para que as bactérias sintetizem os produtos desses genes).

A imagem mostra a estrutura de uma bactéria gram positiva hipotética, com várias das suas estruturas. Imagem: Wikipedia.

- A parede celular é um envoltório rígido que recobre a célula e contribui para a manutenção do seu formato. Nas bactérias é constituída de peptidioglicanos: polímeros de carboidratos interligados por aminoácidos. Algumas bactérias e arqueas não possuem parede e as paredes das arqueas são constituídas de proteínas e polissacarídios, apesar de que algumas possuem peptidioglicanos, mas distintos dos das bactérias. A diversidade é muito grande e lembrando, quase sempre há exceções em biologia.

- Podem apresentar um ou mais flagelos, estruturas utilizadas para a locomoção, geralmente constituídas de um longo filamento que se estende a partir da superfície da célula, associado a um motor localizado na membrana e parede celular. Este motor pode girar até 15 mil vezes por minuto. Os flagelos bacterianos apresentam composição e funcionamento distintos dos flagelos das células eucarióticas.

- Algumas bactérias secretam para o seu exterior uma cobertura gelatinosa, composta de proteínas e/ou polissacarídios, chamada cápsula bacteriana. Esta estrutura dificulta a fagocitose das bactérias pelas células fagocitárias do sistema imune (macrófagos e monócitos), logo, podem contribuir para a sua patogenicidade, no caso das bactérias patogênicas.

- Às vezes as bactérias podem se apresentar na forma de endósporos, uma forma de resistência. Quando as condições ambientais são adversas, dá-se início a um processo em que a célula desidrata, duplica seu cromossomo e forma uma parede espessa ao redor de um dos cromossomos. Esta estrutura não apresenta metabolismo, mas pode ser reativada quando as condições ambientais voltam a ser favoráveis. Como há a duplicação do cromossomo bacteriano, alguns autores/pesquisadores consideram a formação dos endósporos como um tipo de reprodução agamética/assexuada.

Exemplo de formação de um endósporo. Imagem: Wikipedia.

No que diz respeito à parede celular, as bactérias podem ser classificadas em dois grupos básicos (há exceções...) de acordo com o método de coloração de Gram. Este método consiste em submeter as bactérias a um tratamento com dois corantes, um violeta e um rosa, e após o tratamento podem se identificar dois tipos distintos de bactérias:

- Gram positivas: apresentarão coloração violeta. Possuem uma parede celular espessa externamente à membrana plasmática.

- Gram negativas: apresentarão coloração rosa, pois não retêm o corante violeta. Externamente à membrana plasmática também possuem uma parede celular, porém mais fina e além dela há outra membrana fosfolipídica. Entre a membrana plasmática e a parede celular há um espaço chamado de espaço periplásmico.

O método de coloração de Gram. Imagem: https://laboratoryinfo.com/

Esse método de identificação pode constituir um passo preliminar na identificação e tratamento de certas infecções bacterianas.

No que diz respeito à forma, as bactérias podem ser:

Unicelulares:

- Cocos: Formato esférico.

- Bacilo: Formato de bastonete.

- Vibrião: formato de vírgula.

- Espirilo: Formato espiralado.

Colônias (indivíduos ligados fisicamente):

- Diplococos, estreptococos, sarcinas (cubo) e estafilococos (cacho).

- Diplobacilos e estreptobacilos.

A imagem mostra vários dos formatos mais comuns das bactérias. Veja essa também. Normalmente não é preciso decorar isso.

Metabolismo dos procariontes:

Quanto à nutrição e ao metabolismo das células procariontes, como mencionado, há uma grande variedade. Elas podem ser autótrofas fotossintéticas, tanto oxígenas, como as cianobactérias, como anoxígenas, como as sulfurosas, que liberam enxofre (S) ao invés de O₂. As arqueas halófitas extremas realizam fotossíntese com o pigmento bacteriorrodopsina, a fotossíntese mais simples.

Há vários exemplos de arqueas quimiossintéticas que habitam os ambientes extremos ou os anóxicos e também as bactérias que atuam no ciclo do nitrogênio (Nitrosomonas e Nitrobacter), para citar alguns exemplos.

Dentre as heterótrofas pode haver as aeróbicas, anaeróbicas facultativas (ex: Escherichia coli) e as anaeróbicas obrigatórias (ex: Clostridium sp.), havendo então, variação nos processos responsáveis pela geração de energia, como a fermentação, respiração aeróbica e respiração anaeróbica. Ainda, bactérias saprofágicas são as que obtêm seu alimento a partir da matéria orgânica morta, como os cadáveres, sendo assim, atuam como decompositoras, reciclando a matéria orgânica complexa, ao transformá-la em matéria orgânica simples, que pode ser utilizada por outros seres vivos, mais especificamente, os produtores nos ecossistemas. As parasitas obtêm seu alimento instalando-se nos organismos ainda vivos, podendo causar doenças.

Imagem mostrando as bactérias que atuam no ciclo do nitrogênio e o papel de outras bactérias que podem, junto com os fungos, por exemplo, atuar como decompositoras. No caso da imagem, essas decompositoras produzem amônia a partir dos restos dos organismos. Imagem: https://wps.prenhall.com/wps/media/objects/2478/2537811/Media-Portfolio/chapter_07/07.html

Reprodução das bactérias:

As bactérias se reproduzem de forma assexuada por divisão binária ou cissiparidade, processo em que uma célula duplica seu DNA, e se divide em duas (idênticas). Note que esse processo não é a mitose, pois inclusive esse termo se refere à divisão do núcleo e é utilizado para as células eucariontes.

Processo de divisão binária em uma célula procarionte qualquer. Imagem: Wikipedia.

Apesar das bactérias não apresentarem reprodução sexuada/gamética, podem adquirir sequências de DNA contendo genes de outras bactérias, processo denominado transferência gênica horizontal. Pode se dar de três formas básicas:

- Transformação: absorção de moléculas de DNA dispersas no ambiente, provenientes de bactérias mortas. As moléculas de DNA podem trazer genes novos para a bactéria que os absorve.

- Transdução: transferência de sequências de DNA de uma bactéria para outra a partir de um vírus bacteriófago. Neste caso, a montagem do bacteriófago ocorreu de forma errônea e ao invés do seu capsídeo conter o material genético viral, na verdade contém um fragmento do DNA da bactéria que ele havia infectado. Ao infectar outra bactéria, injeta este DNA, que pode se incorporar ao cromossomo da bactéria que está sendo invadida agora.

Conjugação: transferência direta de DNA entre duas bactérias através de tubos proteicos chamados pili, fímbrias ou pelos sexuais.

Imagem ilustrando de maneira bem simplificada os três processos de recombinação gênica que podem ocorrer em bactérias.

Importância dos procariontes.

Aqui serão mencionados aspectos mais associados com as bactérias.

Esses organismos têm importância ambiental, pois os procariontes autótrofos podem agir como produtores e outros, heterótrofos, como decompositores da matéria orgânica. São muito utilizados em processos da biotecnologia e também têm importância fundamental na nossa saúde, pois, além de causarem doenças, um número enorme sobrevive em nossos corpos fazendo parte daquilo que chamamos de microbiota. Os organismos componentes dessa microbiota podem prevenir infecções pelos micro-organismos patogênicos e também produzir substâncias de interesse para nós, como exemplos as vitaminas K e algumas vitaminas B. Veremos um pouco mais sobre a microbiota adiante.

As bactérias e o ciclo do nitrogênio: para que possa ser absorvido pelos seres vivos, o elemento N, na forma de gás nitrogênio, N₂,é inicialmente absorvido pelas bactérias fixadoras de nitrogênio. Elas converterão o N₂ em amônia, NH₃, que por sua vez, pode ser absorvido por algumas plantas. Outras bactérias, as chamadas bactérias nitrificantes, transformam o NH₃ (ou NH₄⁺) em Nitrato, NO₃^–. Sendo que os nitratos são as substâncias contendo nitrogênio mais facilmente absorvidas pelas plantas. Isto se dá em duas etapas:

Bactérias do gênero Nitrosomonas convertem a amônia ou o amônio em nitrito: 2NH₃ +3O₂ => 2NO₂^– + 2H₂O + 2H⁺ + Energia!

Bactérias do gênero Nitrobacter convertem o nitrito em nitrato: 2NO₂^– + O₂ => 2NO₃^– + Energia!

As bactérias fixadoras do gênero Rhizobium são capazes de infectar as raízes das plantas leguminosas, e viver de forma simbiótica com elas ao formar nódulos (que são tumores). A bactéria absorve o N₂, e compartilha com a planta as substâncias nitrogenadas que produz, ao passo que a planta fornece outras substâncias orgânicas às bactérias. Como estas plantas se tornam muito eficientes no processo de fixação de nitrogênio, ao morrerem, acabam fertilizando o solo, pois liberam o nitrogênio na forma de amônia.

Além dos processos de fixação e nitrificação, outras bactérias são capazes de converter o NO₃^– em N₂, devolvendo o elemento N para a atmosfera. Estas são as bactérias desnitrificantes e o processo pelo qual fazem isso é chamado desnitrificação.

Bactérias e biotecnologia: as bactérias têm sido intensamente utilizadas nos processos de expressão de genes heterólogos, ou seja, inserir no genoma bacteriano genes de outros tipos de seres vivos, como o gene da insulina humana, para que elas possam produzi-los com fins comerciais. Basicamente, este processo é feito com o uso das chamadas enzimas de restrição, produzidas pelas bactérias, cujo intuito é cortar, em pontos específicos, o DNA de bacteriófagos que venham a infectá-las. Pode se utilizar estas mesmas enzimas para se cortar qualquer molécula de DNA. Sendo assim, utiliza-se estas enzimas para se inserir genes de interesse (como o da insulina humana) em plasmídios bacterianos. Os plasmídios contendo os genes de interesse são então introduzidos nas bactérias e elas passam a produzir a proteína heteróloga.

Esquema mostrando uma forma de se expressar genes heterólogos em bactérias utilizando plasmídeos como os vetores de expressão. Os plasmídeos utilizados devem ter um gene que confira resistência contra antibióticos (como a ampicilina ou kanamicina). (1). Isola-se a sequência de DNA do gene de interesse. (2). Insere-se o DNA de interesse no plasmídeo vetor. 2a. cortam-se o DNA com o gene de interesse e o DNA vetor com a mesma enzima de restrição, 2b. ao se misturar as moléculas de DNA em solução elas se anelam graças ao pareamento das bases nitrogenadas, 2c. a enzima DNA ligase une os fragmentos às suas relativas cadeias de nucleotídeos. Daí se obtém um plasmídeo recombinante. (3). Introduz-se o plasmídeo recombinante em Escherichia coli. (4) As células são clonadas. 4a. as células são cultivadas em uma placa com ágar contendo antibiótico (no caso da imagem, ampicilina), 4b. cada colônia contém o plasmídeo recombinante e a habilidade de crescer em ágar com ampicilina. (5) Escolhem-se colônias a serem cultivadas em um meio de cultura maior, para multiplicar os plasmídeos. (6) Isolam-se os DNAs das culturas amplificadas. (7) Transferem-se os plasmídeos recombinantes para as células desejadas (como outras bactérias, leveduras, células animais e etc.) e testam-se as propriedades do gene de interesse.

Imagem: https://www.researchgate.net/figure/Steps-for-recombinant-DNA-technology-Bacterial-plasmids-with-a-resistance-gene-present_fig1_273188183

As bactérias também podem ser utilizadas para se produzir plantas transgênicas. Isso é feito com o uso da bactéria Agrobacterium tumefaciens que apresenta o chamado plasmídio Ti (indutor de tumor). Esta bactéria tem a capacidade de inserir parte do plasmídio Ti no cromossomo das células das raízes de certas plantas e desta forma induzir a célula a se multiplicar, originando um tumor (daí o nome Ti). O número aumentado de células da planta produz as substâncias que a bactéria necessita. Pode se desenvolver plantas transgênicas ao infectar células vegetais com bactérias contendo um Ti modificado, em que se substitui os genes indutores de tumor por algum outro de interesse, como os genes que confiram resistência contra os herbicidas.

A microbiota ou microbioma humano: estima-se que vivam em nosso corpo um número de células bacterianas dez vezes maior que o número das nossas próprias células. Em grande parte, essas bactérias não nos causam enfermidades e em alguns casos, podem nos favorecer. Por exemplo, a presença delas dificulta o estabelecimento em nossos corpos de populações de micro-organismos patogênicos. De particular interesse recente são as bactérias residentes nos nossos intestinos, que podem produzir substâncias úteis, como as vitaminas K e várias vitaminas B, além de influenciarem na saúde geral. Convém notar que a composição dessa microbiota varia dependendo da dieta, sendo que dietas mais balanceadas, ricas em fibras, favorecem a prevalência de micro-organismos mais benéficos resultando em menos processos inflamatórios no intestino. Outros fatores que afetam o microbioma são o estresse/ansiedade, se o indivíduo teve o primeiro contato com esses micro-organismos no canal vaginal da mãe durante o parto normal e se passou por um período adequado de amamentação. Além das bactérias há também outros tipos de organismos, como os fungos.

Alguns efeitos que o microbioma intestinal pode ter em nossos organismos. Imagem: https://drjockers.com/10-ways-improve-gut-microbiome/. Tem muitas informações boas nesse link.

Sobre as doenças causadas pelas bactérias: em geral, as bactérias parasitas instalam-se em meio às células dos tecidos, onde podem causar dano ao destruir as células diretamente ou produzirem substâncias tóxicas que terminam por causar danos a elas.

A prevenção e o tratamento geralmente se dão com o uso de vacinas e antibióticos. Os antibióticos são substâncias produzidas por micro-organismos, capazes de matar ou inibir a proliferação de outros micro-organismos. Por exemplo, a penicilina é um antibiótico produzido pelos fungos do gênero Penicillium, e esta substância é capaz de impedir que a bactéria sintetize sua parede celular, então a bactéria lisa e morre.

A tabela a seguir resume algumas doenças causadas por bactérias:

DOENÇA	AGENTE ETIOLÓGICO	TRANSMISSÃO	PREVENÇÃO	SINTOMAS
Pneumonias bacterianas	Pneumococos, hemófilos, etc.	Gotículas em suspensão no ar.	Evitar o contato com os doentes; vacinação.	Tosse, febre, dor torácica.
Tuberculose	Bacilo de Koch (Mycobacterium tuberculosis)	Gotículas em suspensão no ar.	Evitar o contato com os doentes; Condições salutares de moradia e alimentação; vacinação.	Febre, sudorese noturna, tosse, emagrecimento, hemoptise (expectoração com sangue).
Hanseníase	Mycobacterium leprae	Contato com a pele dos doentes ou secreções nasais.	Evitar o contato com os doentes. A vacina contra a tuberculose também oferece proteção contra a lepra.	Lesões claras ou avermelhadas na pele; áreas com perda de sensibilidade tátil; nódulos; regiões de pele seca.
Tétano	Clostridium tetani	Contaminação de ferimentos.	Cuidado com os ferimentos; Vacinação.	Espasmos musculares; distúrbios respiratórios.
Cólera	Vibrio cholerae	Água e alimentos contaminados por fezes de doentes.	Isolamento dos doentes; Saneamento básico; Vacinação.	Diarreia intensa, vômitos, febre e dor abdominal.
Sífilis (veja mais sobre a sífilis na postagem sobre as ISTs).	Treponema pallidum	Contato sexual; Transmissão materno-fetal.	Abstinência; uso de preservativos.	Feridas nos órgãos genitais (cancros duros); manchas na pele; lesões neurológicas.
Gonorreia	Neisseria gonorhoeae	Contato sexual; Transmissão no parto.	Abstinência; uso de preservativos.	Dor ao urinar; Corrimento vaginal ou uretral; dor durante as relações sexuais.
Antraz	Bacillus anthracis	Inalação ou ingestão de esporos.	Evitar locais onde animais contaminados morreram.	Infecção generalizada, pneumonia, febre e dificuldade para respirar.
Acne	Propionibacterium acnes	Proliferação excessiva da bactéria, nos folículos pilosos, graças ao aumento da secreção sebácea durante a adolescência.	Cuidar da higiene da pele. Existem antibióticos específicos para se tratar.	Inflamação dos folículos pilosos e formação de cravos e pústulas na pele.

Referências:

Livros de biologia do ensino médio da Sônia Lopes e Amabis, várias entradas sobre o assunto na Wikipedia e Britannica e nos links das imagens.

SISTEMÁTICA E TAXONOMIA - CLASSIFICAÇÃO

2021-02-01T14:35:00.008-04:00

Sistemática e taxonomia.

Se você for o dono de um supermercado sabe que se os produtos forem dispostos aleatoriamente nas prateleiras, o gerenciamento e as vidas dos clientes, que terão de passar mais tempo procurando o que querem, serão prejudicados. Tendo isso em vista, quando se tem muitos itens para se gerenciar e estudar é essencial adotar um sistema para organizá-los. No tocante à diversidade da vida, há uma quantidade enorme de organismos diferentes, sendo assim, é essencial que sejam categorizados.

Esta Foto de Autor Desconhecido está licenciado em CC BY-NC

“A sistemática pode ser definida como o estudo dos tipos e diversidade de organismos e das relações entre eles. A taxonomia, por outro lado, é a teoria e prática de identificar, descrever, nomear e classificar os organismos. A classificação é o arranjo dos organismos em grupos, os táxons (plural: taxa), com base nas relações entre eles.” (Fonte.)

A sistemática tem como objetivos, descrever a biodiversidade na forma de catálogos de espécies, desenvolver os critérios para se organizá-la e compreender os processos responsáveis pela geração de diversidade. A taxonomia é a forma pela qual a sistemática apresenta os seus resultados.

Vamos considerar, por exemplo, a forma como a sua família organiza os diversos produtos adquiridos em um supermercado. A sistemática seriam os critérios que vocês utilizam para organizar os produtos: limpeza, alimentos a serem guardados na geladeira, no freezer, na dispensa… A taxonomia, por sua vez, seria o resultado final da organização. Você, ao pegar um saco de arroz, identifica neste produto determinadas características que o permitem concluir que ele deve ser armazenado numa dispensa e não num freezer. Essa matéria é útil para que você entenda melhor os motivos pelos quais seguimos uma determinada sequência quando estudamos os grupos de seres vivos e quais são as relações entre eles.

De maneira geral e simplificada podemos dizer que os organismos são organizados primordialmente de acordo com as suas características estruturais/anatômicas e genômicas.

Na imagem vemos, à esquerda, vários representantes da família dos canídeos, na direita, apenas as raposas. Em grande parte, as categorias taxonômicas são baseadas nas características anatômicas, que inclusive refletem as informações dos genomas. Perceba que as raposas são mais semelhantes entre si do que com o resto dos canídeos, que por sua vez são mais semelhantes entre si do que com os felídeos (a família dos gatos). A classificação é baseada nesses tipos de dados e raciocínio.

Desde a antiguidade já havia sistemas de classificação, que foram sendo modificados ao longo do tempo, em resposta ao aumento do conhecimento científico e para se ajustar à mudança de paradigma criacionista fixista para um evolucionista. Alguns exemplos:

O sistema de Aristóteles, da Grécia antiga, que classificava os organismos em animais e plantas. Os animais de acordo com o ambiente em que viviam (voadores, nadadores…), as plantas de acordo com o critério tamanho (ervas, arbustos e árvores) e também os animais como tendo sangue ou não.

O sistema de Agostinho de Hipona, do Século IV, cujo critério de classificação era a utilidade que os seres vivos tinham para a espécie humana (úteis, nocivos e indiferentes).

O sistema de Lineu, do Século XVIII, cujo critério era baseado nas características estruturais e anatômicas dos seres vivos. Lineu é considerado o pai da taxonomia, pois propôs as categorias taxonômicas, Reino, Filo, Classe, Ordem, Família, Gênero e Espécie e também o sistema de nomenclatura binomial.

O sistema de Whittaker, do Século XX, baseado em cinco reinos, e que leva em consideração as relações de parentesco evolutivo entre os organismos.

Sistema de classificação de Whittaker.

Esta Foto de Autor Desconhecido está licenciado em CC BY-SA-NC

Sendo um sistema hierárquico, a categoria taxonômica ou táxon básico é a espécie: grupo de populações cujos indivíduos, em geral, apresentam características semelhantes e são capazes de cruzar e produzir descendentes férteis, em condições naturais, estando reprodutivamente isolados de indivíduos de outras espécies.

Os outros táxons são (exemplificando a espécie humana):

Reino – Animalia

Filo – Chordata

Classe – Mammalia

Ordem – Primates

Família – Hominidae

Gênero – Homo

Espécie – sapiens

Palavra mnemônica: ReFiCOFaGE

Também existem sub- e super-categorias (ex: superordem e subgênero). Além destes, acima da categoria Reino, também há uma categoria chamada Domínio em classificações mais recentes:

Eukarya: compreende os vários reinos de organismos eucariontes.

Archaea: arqueas.

Bactéria: bactérias.

O sistema de classificação em domínios foi inicialmente proposto por Carl Woese em 1990, de maneira a representar melhor as relações filogenéticas entre os vários organismos procariontes.

A palavra mnemônica passa a ser, então: DoReFiCOFaGE. Cuidado pra não confundir com as notas da escala musical.

As espécies de seres vivos são nomeadas de acordo com um sistema de nomenclatura binomial (introduzido por Lineu) que segue a regra Gênero epíteto:

O nome do gênero seguido do epíteto e ambos devem ser destacados do resto do texto (em itálico, negrito ou sublinhado).

O nome do gênero sempre vem com a inicial maiúscula e o epíteto com a inicial minúscula.

Os nomes dos organismos devem ser escritos de forma latinizada. (Não pode ser algo do tipo: Gatinho lindo). Como o latim é uma língua morta, espera-se que não seja mais modificada, o que facilita a comunicação científica. Por exemplo, os pumas também podem ser conhecidos por vários outros nomes, como onça parda, suçuarana, leão da montanha e outros. Porém, em comunicação científica a espécie é Puma concolor.

Quando aparecer pela primeira vez no texto, o nome deve ser escrito por completo, e depois pode se abreviar o nome genérico: Canis familiaris > C. familiaris.

Além disso, o nome do gênero pode ser escrito de forma isolada, ao passo que o da espécie não: Posso escrever apenas Canis, ou Canis sp., sem especificar mais que isso.

A sistemática atual, assim como as ciências biológicas em geral, é baseada na biologia evolutiva e na descendência comum universal (um primeiro ser vivo, simples e primitivo, é o ancestral de todas as formas de vida existentes hoje no planeta). Sendo assim, as classificações, na verdade, são genealogias, exibindo as relações de parentesco entre os seres vivos. Vejamos alguns conceitos importantes nesse âmbito.

Diagrama mostrando uma árvore da vida, a genealogia dos organismos.

Algumas das principais evidências em favor da ocorrência dos processos evolutivos são:

Fósseis: restos ou vestígios de seres que viveram em épocas remotas. Mostram que nosso planeta já foi habitado por espécies distintas das atuais, e que foram as ancestrais das atuais.

Semelhanças entre os embriões dos vertebrados: evidenciam a descendência em comum.

Órgãos homólogos: órgãos que têm a mesma origem embrionária e desenvolvimento em espécies diferentes. Apesar disso em alguns casos, podem desempenhar funções distintas em espécies distintas, como os membros anteriores de vertebrados terrestres e as asas de morcegos. (Órgão análogo: órgão que desempenha a mesma função em certas espécies, apesar de ter origens embrionárias distintas. Por exemplo: asas de aves, insetos e de morcegos.)

Semelhanças entre sequências de ácidos nucléicos e proteínas: quanto mais próximo o parentesco evolutivo, maiores tendem a ser as similaridades entre as sequências de bases nitrogenadas dos genes de organismos de espécies diferentes.

Imagens mostrando alguns órgãos homólogos, fósseis e embriões de vertebrados, evidências do processo evolutivo.

Acredita-se que os principais mecanismos capazes de terem gerado toda a biodiversidade foram:

Mutações (= mudanças) no material genético dos seres vivos, gerando novos genes e informações e, assim, permitindo o aumento na variabilidade e na complexidade dos organismos.

Seleção natural: nem todos os organismos têm a mesma capacidade de se reproduzir e deixar descendentes. Em um determinado ambiente os organismos com as características mais favoráveis têm maior potencial para sobreviver e gerar mais descendentes, logo, propagam os seus genes de maneira mais eficaz (esses indivíduos tem maior fitness), ao passo que outros genes podem até desaparecer da população.

Esses processos permitem que as populações de organismos evoluam no sentido de se tornar mais aptas a sobreviverem em seus ambientes e, ao longo das gerações, geram diversidade e novas espécies.

A adaptação é a capacidade de os seres vivos se ajustarem ao ambiente. Pode ser um processo de ajustamento individual (homeostase), ou de uma espécie ao ambiente no curso da evolução (adaptação evolutiva).

O processo de formação de novas espécies é chamado de especiação. Podemos, de maneira simplificada afirmar que a especiação ocorre via anagênese e cladogênese (atualmente há nomenclaturas distintas, contemplando processos distintos, veja aqui).

Na anagênese, mais rara, às vezes também referida como especiação simpátrica, ocorre que em uma determinada população, ao longo das gerações, as mutações se acumulam até que em um determinado momento as populações atuais tenham se modificado tanto ao ponto de poderem ser consideradas espécies distintas daquelas ancestrais. Um exemplo é o que pode ter havido, pelo menos em parte, na linhagem dos cavalos, referente ao aumento do tamanho corporal e o desenvolvimento de outras adaptações.

A cladogênese, às vezes também referida como especiação alopátrica, abrange processos naturais capazes de separar uma população original em duas ou mais e, a partir daí, essas populações evoluem e podem gerar novas espécies. É o caso, por exemplo, de uma catástrofe natural fragmentar uma ilha e isolar as populações, que poderiam gerar novas espécies.

Esquema representando a especiação via cladogênese. Imagem: Wikipedia.

Comparação entre a cladogênese e a anagênese.

Imagem: facinatingamazinganimals.wordpress.com

As árvores filogenéticas são diagramas que organizam e relacionam os seres vivos de acordo com o parentesco evolutivo entre eles. Atualmente há dois métodos principais em Sistemática:

Fenética: classificação baseada no número de características morfológicas entre os seres vivos, mesmo que isso não reflita a história evolutiva de um grupo. Também chamada de taxonomia numérica.

Filogenética: classificação baseada nas relações de parentesco e história evolutiva dos organismos.

A filogenética utiliza-se da cladística, método que procura estabelecer relações de parentesco evolutivo pela escolha criteriosa de características que realmente indiquem a ancestralidade comum entre os grupos. Os cladogramas são diagramas que mostram as relações filogenéticas entre os grupos de seres vivos considerados. A construção do cladograma é baseada em dois tipos de características:

Apomorfias: são as novidades evolutivas ou características derivadas, não presentes no ancestral. Em relação às apomorfias também temos as:

Plesiomorfias: são as características primitivas, mais antigas na linhagem.

Exemplo: considerando os mamíferos e os répteis, as glândulas mamárias seriam uma apomorfia, uma novidade dos mamíferos, ao passo que a presença de um endoesqueleto ósseo seria uma plesiomorfia, uma característica presente em ambos os grupos e no ancestral.

Imagem mostrando um cladograma possível e simplificado da linhagem dos cordados. No cladograma, a característica mais primitiva mostrada (a plesiomorfia) é a presença das vértebras, as outras, em relação a ela, são novidades evolutivas (apomorfias).

Um clado ou grupo monofilético, é um grupo de organismos e o ancestral comum mais recente deles. Por exemplo, na imagem acima, as aves, crocodilianos, lagartos, cobras, tuataras, tartarugas e jabutis, ou seja, os répteis e as aves, formam um grupo monofilético. No entanto o grupo “répteis”, como exclui as aves, é chamado de grupo parafilético, inclui-se um ancestral comum, mas nem todos os descendentes dele. Os grupos polifiléticos são aqueles em que há um grupo de organismos e mais de um ancestral, sendo pelo menos um ancestral não comum a todos, ou então, grupos de organismos que não compartilham um ancestral comum direto. Se considerássemos, por exemplo, os animais homeotérmicos, grupo artificial que abrange mamíferos, aves, alguns peixes e alguns dinossauros, poderíamos ter um grupo polifilético.

Na imagem comparam-se os grupos monofilético (clado), polifilético e parafilético.

Nos cladogramas, a base representa o passado enquanto o topo representa o presente. Quando se mostram organismos localizados abaixo do topo, isso significa que o grupo é extinto. Cada ramificação é chamada de nó e representa o ponto onde ocorreu o evento de especiação e quando viveu o último ancestral comum de dois ramos.

Os principais reinos de seres vivos:

Uma das formas mais fáceis de se visualizar os reinos de seres vivos é o sistema de classificação proposto por Whittaker e modificado por Margulis e Schwartz, de 5 reinos. São eles:

Monera: “reino” dos organismos procarióticos. Lembrando que, atualmente os procariontes são pertencentes aos domínios Bacteria e Archaea e o domínio é uma categoria acima do reino.

Protoctista ou Protista: protozoários (unicelulares, eucarióticos e heterotróficos) e algas (uni ou pluricelulares, eucarióticos e autótrofos fotossintetizantes).

Fungi: fungos (uni ou pluricelulares, eucarióticos e heterótrofos).

Plantae: plantas (pluricelulares, eucarióticos e autótrofos fotossintetizates).

Animalia: animais (pluricelulares, eucarióticos e heterótrofos).

Os vírus são um caso à parte, pois são acelulares. Sendo assim, não apresentam metabolismo próprio e são obrigatoriamente parasitas intracelulares. Como não sabemos definir se são ou não vivos, chamamos os vírus de entidades. Não obstante, também podem ser classificados em categorias taxonômicas, apesar de os nomes dos vírus não seguirem as regras da nomenclatura binomial dos organismos.

Referências:

Livros de biologia da Sônia Lopes, Amabis, Campbell e várias entradas sobre o tema na Wikipedia e Enciclopaedia Britannica.

DOENÇAS CAUSADAS POR PROTOZOÁRIOS 01 - MALÁRIA

2020-09-02T09:51:00.001-04:00

DOENÇAS CAUSADAS POR PROTOZOÁRIOS 01 – MALÁRIA.

A malária é uma zoonose causada por protozoários apicomplexos e transmitida por mosquitos já conhecida há séculos e cujo nome, mal’aria, significa ar ruim em italiano, por conta de as pessoas acharem que se pegava pelo ar em regiões próximas aos pântanos. É uma doença que ocorre primordialmente nas regiões tropicais dos continentes americano, africano e asiático e já acomete os humanos há milênios. Inclusive, acredita-se que pode ter sido a responsável pela eliminação de outros gêneros de primatas hominídeos e influenciado na evolução da espécie humana.

Os causadores da doença são protozoários do supergrupo Chromalveolata, filo Apicomplexa, chamados de maneira simplificada de apicomplexos. Nesse caso são os apicomplexos pertencentes ao gênero Plasmodium, sendo as duas espécies mais comuns o P. vivax e o P. falciparum (parecido com uma foice), esse último, causador da forma grave da doença, capaz de levar o acometido ao coma e até à morte. Mas há várias outras espécies de plasmódios capazes de causar malária em humanos, como o P. malariae e o P. ovale, dentre outros.

Os apicomplexos são protozoários caracterizados por possuírem um conjunto de organelas chamado de complexo apical em uma das suas extremidades (daí o nome do filo). Essas organelas têm a função de permitir ao protozoário adentrar e parasitar as suas células alvo. Além desse complexo apical, os apicomplexos também possuem um plastídeo modificado chamado de apicoplasto, que se acredita ser resultante de uma endossimbiose secundária (ele tem quatro membranas) e que atue no metabolismo do ferro e dos lipídeos. Essa organela é essencial para a sobrevivência da célula e, por isso, é alvo nas pesquisas que objetivam desenvolver medicamentos contra a malária.

Os vetores dos plasmódios são vários mosquitos pertencentes ao gênero Anopheles (no Brasil, encontramos, por exemplo, o A. darlingi, A. aquasalis, A. bellator e o A. cruzi). Esses mosquitos têm o hábito de picar preferencialmente à noite e com o corpo inclinado para cima. No ciclo de vida do protozoário, os mosquitos são o hospedeiro definitivo (cuidado que isso é um pega!), ou seja, o organismo parasitado no qual ocorre reprodução sexuada/gamética. Os humanos são hospedeiros intermediários, pois neles só ocorre reprodução assexuada/agamética desses protozoários. (É bom destacar que em certos parasitas, como o Toxoplasma gondii, ocorrem os dois modos de reprodução, gamética e agamética, no hospedeiro definitivo, em outro local veremos mais sobre a toxoplasmose).

A imagem abaixo ilustra o ciclo de vida do parasita. Em resumo: um mosquito fêmea infectada, ao picar alguém, transmite formas haploides do protozoário chamadas de esporozoítos (n = 7), que estavam alojados em suas glândulas salivares. Esses esporozoítos infectarão as células do fígado, onde irão gerar outra forma haploide, os merozoítos, por meio de esquizogonia (nessa modalidade, o núcleo se divide várias vezes e posteriormente a célula sofre as divisões citoplasmáticas originando as células filhas). Esse estágio no fígado é praticamente assintomático e pode durar de 5 – 16 dias, mas os protozoários também podem permanecer dormentes nas células do fígado durante anos. Os merozoítos são liberados das células do fígado e agora infectarão os eritrócitos/hemácias, as células vermelhas do sangue. Nas hemácias ocorre uma nova fase de reprodução agamética, na qual são gerados mais merozoítos e também, formas chamadas de gametócitos. Os merozoítos e gametócitos, após se multiplicarem e serem liberados, rompem as hemácias de 48-48h ou 72-72h, dependendo da espécie de plasmódio, o que promove a liberação de toxinas e gera intervalos regulares de febre, que são o sintoma mais característico da malária. Ao picar uma pessoa infectada, uma mosquita pode ingerir os gametócitos, que irão gerar zigotos (2n = 14) na parede do aparelho digestório do animal, a fase de reprodução gamética. Esses zigotos irão sofrer meiose e gerar esporozoítos, que podem ser inoculados em uma pessoa que a mosquita venha a picar. Essa fase de geração de esporozoítos nos mosquitos pode durar de duas a três semanas.

Dentre os sintomas mais comuns da malária estão as náuseas e vômitos, que antecedem os eventos regulares de febre, que podem ou não estar acompanhada de calafrios. No caso da malária grave, causada primordialmente pelos P. falciparum, a pessoa pode ter convulsões, insuficiência renal, alterações no estado de consciência e entrar em estado de coma. A forma grave é devida em parte à capacidade das hemácias infectadas formarem coágulos e gerar hipóxia e a liberação de toxinas celulares no local, o que pode inclusive afetar o cérebro. A forma grave da doença é a responsável pela maior parte dos óbitos. Estima-se que em 2015 a doença causou 438000 óbitos e em 2017, 620000. A maior parte são crianças no continente africano.

O tratamento da doença é feito com medicamentos específicos, como a quinina, cloroquina e outros. Digno de nota é que as populações de parasitas têm adquirido resistência contra essas substâncias e que, mesmo sem medicamentos, os sintomas da forma não grave ou não complicada da doença podem desaparecer em duas semanas, porém, por conta de os protozoários permanecerem em estado latente, esses sintomas podem persistir reincidindo por anos.

A prevenção e o controle consistem basicamente em combater os mosquitos vetores de maneira a evitar ser picado, como utilizar redes de proteção nas janelas das casas, redes sobre as camas, utilizar roupas longas, que dificultem as picadas, utilizar repelentes, pulverizar as regiões afetadas com vistas a matar os mosquitos vetores e ações nos criadouros dos mosquitos, que depositam seus ovos em águas limpas. Pode-se, por exemplo, limpar as margens de lagoas.

Há pesquisas no intuito de desenvolver mosquitos transgênicos e analisar o efeito da liberação deles no ambiente. Por exemplo, há mosquitos Anopheles machos alterados geneticamente capazes de gerar praticamente descendentes também machos e com baixa expectativa de vida, o que reduz a população de fêmeas em uma região, prevenindo a doença. Obviamente, esse tipo de abordagem suscita muitas discussões no âmbito da bioética, sobre os efeitos ambientais de se agir no sentido de eliminar um organismo de um ecossistema.

Ainda no âmbito da prevenção, é possível tomar medicamentos de forma preventiva, como é o caso da cloroquina, que pode ser utilizada antes de se viajar para uma região onde a malária é endêmica. Quanto às vacinas, ainda não há vacina eficaz e comercializável para prevenir a doença.

REFERÊNCIAS:

https://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100-40422008000500060

https://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0104-12902010000100006&lng=en&nrm=iso

http://www.fiocruz.br/ioc/media/malaria%20folder.pdf

https://saude.gov.br/saude-de-a-z/malaria

https://en.wikipedia.org/wiki/Malaria

https://pt.wikipedia.org/wiki/Anopheles

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6159572/

https://www.malariasite.com/life-cycle/

https://www.uai.com.br/app/noticia/saude/2013/11/28/noticias-saude,193389/descoberta-substancia-que-interfere-nos-estagios-do-parasita-da-malari.shtml

https://www.cdc.gov/malaria/about/biology/index.html

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK8584/

https://www.cdc.gov/malaria/travelers/drugs.html

https://www.chemone.com.br/mosquitos

https://revistagalileu.globo.com/Ciencia/noticia/2014/06/mosquitos-transgenicos-sao-criados-para-combater-malaria.html

ECOLOGIA 10 - O DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL

2019-10-26T12:37:00.002-04:00

ECOLOGIA 10 - O DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL

O conceito de pegada ecológica: antes de abordar o conceito de desenvolvimento sustentável, vejamos outro, chamado de pegada ecóloga (ecological footprint). A pegada ecológica corresponde a um modelo que estima a área necessária em hectares (ha) para sustentar uma pessoa de uma dada população humana. É uma medida das demandas humanas sobre a natureza. Normalmente os países ricos tem os maiores valores, o Japão, por exemplo, tem um valor maior que a extensão territorial do país, assim, eles precisam utilizar outros territórios. A maior pegada ecológica pertence aos Emirados Árabes Unidos, de 9,9 ha/pessoa. O Brasil tem, em média, 2,2 ha/pessoa, mas certas regiões do país chegam a 7,5 ha/pessoa. Considerando a população mundial, acredita-se que o planeta Terra teria de ser 50 % maior para atender as demandas dos recursos que consumimos e para absorver os dejetos que geramos.

Alguns exemplos dos tipos de recursos e regiões que os humanos utilizam.

O desenvolvimento sustentável: tendo em vista todos os conceitos e os problemas mencionados até aqui, vamos terminar destacando o conceito de desenvolvimento sustentável, que basicamente se refere à um modelo, ou à uma série de ações, comportamentos, políticas, estudos e etc. que visam a promover o desenvolvimento social e econômico ao mesmo tempo em que se preservam os ambientes e os recursos naturais. O objetivo é que esses recursos possam prover as necessidades das sociedades contemporâneas de maneira justa e sem esgotá-los, para que as gerações futuras também possam usufruir deles. Perceba, então, que o desenvolvimento social não é um termo que se refere especificamente a um modelo econômico e de produção, ele abrange também vários aspectos no âmbito social, como o combate à discriminação, igualdade de gêneros, alfabetização e etc. Veja o vídeo no link a seguir:

>> https://youtu.be/0XTBYMfZyrM

As estratégias para se conseguir isso são baseadas em desenvolver técnicas eficientes para o manejo e o gerenciamento dos recursos ambientais e a mudança no estilo de vida de certas populações que consomem de maneira excessiva. Como exemplos, deve-se incentivar os indivíduos e as instituições a aderirem à coleta seletiva do lixo, de forma a melhorar o descarte, a reutilização e diminui os impactos ambientais, aderir às práticas agrícolas que promovam a sustentabilidade, como a permacultura, que visa reciclar e reutilizar todo o material gerado no sistema produtivo. Como já mencionado, a humanidade consome os recursos naturais mais rapidamente do que a taxa de renovação/recomposição da natureza.

Imagem mostrando a ação coletiva de vários agentes da sociedade no sentido de promover objetivos no âmbito do desenvolvimento sustentável.

Alguns recursos podem ser repostos rapidamente, tanto por processos físicos quanto pela própria atividade humana, são os chamados recursos naturais renováveis. Alguns exemplos são a energia solar e a eólica. Outros tipos de recursos, porém, não podem ser repostos em um espaço de tempo curto, eles têm ciclos naturais lentos. Esses são os recursos naturais não renováveis, como o petróleo, o carvão mineral e o gás natural.

Recomenda-se reduzir o uso desses recursos, especialmente os não renováveis, e buscar fontes alternativas. Citam-se muito os chamados 5 Rs da sustentabilidade: reduzir, reutilizar, reciclar, repensar e recusar.

Por exemplo, até certo ponto e com as devidas restrições, podem se utilizar outras alternativas energéticas, renováveis, aos combustíveis fósseis, como a energia eólica, a energia solar, a geotérmica e os biocombustíveis. Nesse último caso, os melhores exemplos são o etanol, produzido a partir da cana de açúcar e o biodiesel, produzido a partir de óleos vegetais e gorduras animais, que por sua vez, podem ser provenientes dos resíduos presentes nos esgotos (também se pode usar os resíduos dos esgotos para outros fins dentro do âmbito da sustentabilidade).

Painéis solares instalados em um lago.

Além de se adotarem essas boas práticas, devem-se também proteger certas regiões e impedir ou restringir certas atividades nelas. De acordo com dados de 2009 estima-se que apenas 12,8 % da área de todos os biomas terrestres era indicada como espaço a gozar de algum tipo de proteção. No Brasil, a Lei 9985/2000 estabelece as áreas naturais em dois grupos, as de uso sustentável, cujos recursos podem ser utilizados (de modo sustentável) e as áreas de proteção integral, nas quais os recursos só podem ser explorados de maneira indireta, como a pesquisa científica e as atividades de ensino. Dentre as áreas de proteção integral, apenas os Parques Nacionais podem receber atividades de turismo e lazer.

O parque nacional de Brasília. Conhecido pela piscina “Água Mineral”.

Há tempos têm sido realizadas diversas reuniões entre os líderes mundiais, nas quais se realizam acordos e se redigem documentos com metas para tentar se atingir os objetivos mencionados até agora. Alguns exemplos: a Rio 1992, na qual se elaborou o documento chamado Agenda 21, na qual se discutiu planos para a construção de sociedades sustentáveis; o encontro de 1997 em Kyoto, no qual se elaborou o protocolo de Kyoto, que lida com a redução na emissão de CO₂; e a Rio+10, em 2012, na África do Sul, na qual se discutiram pontos diversos relacionados ao desenvolvimento sustentável e à economia verde.

Espera-se que ao longo do tempo os governos consigam atingir uma sinergia no tocante aos objetivos e medidas que devem adotar para se atingir objetivos sustentáveis, de maneira que possam também permitir o desenvolvimento e o bem-estar dos cidadãos dos países mais pobres. Para isso, é necessário continuar efetuando pesquisas científicas e adotando pontos de vista mais moderados e conciliadores. Assim, espera-se que possamos construir sociedades sustentáveis e progredir.

REFERÊNCIAS (da série de ecologia):

https://www.smithsonianmag.com/science-nature/archaeologists-discover-some-amazons-oldest-human-burials-180972031/

http://www.agencia.cnptia.embrapa.br/Agencia16/AG01/arvore/AG01_23_911200585232.html

https://www.ck12.org/chemistry/chemical-potential-energy/lesson/Chemical-Potential-Energy-CHEM/

https://cheetah.org/about-the-cheetah/genetic-diversity/

https://insider.si.edu/2016/06/smithsonian-study-reveals-precipitous-decline-genetic-diversity-wild-cheetahs/

https://www.fishwildlife.org/application/files/1715/1373/1187/ConEd-Sustainable-Tomorrow-Systems-Thinking-Guidebook.pdf

https://www.nationalgeographic.com/animals/2018/11/wildlife-watch-news-tuskless-elephants-behavior-change/

http://redeglobo.globo.com/globoecologia/noticia/2012/05/mangue-serve-de-bercario-e-refugio-para-diferentes-especies-animais.html

https://ocean.si.edu/ocean-life/plants-algae/what-exactly-red-tide

https://www.smithsonianmag.com/science-nature/what-is-the-anthropocene-and-are-we-in-it-164801414/

http://g1.globo.com/natureza/noticia/2015/07/mesmo-com-politica-de-residuos-416-do-lixo-tem-destino-inadequado.html

https://www.youtube.com/watch?v=fACkb2u1ULY

https://www.nature.com/scitable/knowledge/library/ocean-acidification-25822734

https://earthjournalism.net/resources/ocean-acidification-and-coral-bleaching

https://super.abril.com.br/mundo-estranho/o-que-provoca-os-deslizamentos-de-terra/

https://www.nationalgeographic.org/encyclopedia/erosion/

https://www.britannica.com/science/leaching-geochemistry-of-soil

https://achemistinlangley.net/2015/04/10/a-non-specialists-guide-to-how-spilled-hydrocarbons-react-in-water/

https://www.forbes.com/sites/davidbressan/2016/08/31/the-eruption-of-krakatoa-was-the-first-global-catastrophe/#211463d32f1e

http://www.meioambiente.pr.gov.br/modules/conteudo/conteudo.php?conteudo=29

https://g1.globo.com/natureza/noticia/cerrado-a-floresta-de-cabeca-para-baixo-que-abastece-boa-parte-do-brasil.ghtml

https://www.agenciabrasilia.df.gov.br/2021/07/12/pesquisa-investiga-impactos-do-aluminio-nas-plantas-do-cerrado/

http://ecologia.ib.usp.br/cerrado/aspectos_solo.htm

https://integraragro.com.br/index.php/notas-tecnicas/40-conhecendo-os-solos-do-cerrado

http://cerrado.museuvirtual.unb.br/index.php/meios/hidrografia

https://economia.uol.com.br/noticias/reuters/2022/01/03/disparada-em-desmatamento-no-cerrado-alarma-cientistas.htm

https://oeco.org.br/reportagens/cerrado-responde-por-quase-um-terco-de-toda-area-desmatada-no-brasil-em-2020/

https://www.bbc.com/portuguese/brasil-57507268

Referências gerais:

Lopes, L. & Rosso, S. BIO: Volume Único. Saraiva. 3ª ed. 2013.

Thompson, M. & Rios, EP. Conexões com a Biologia. Vol. 1. Moderna. 2ª ed. 2016.

Townsend, CR., Begon, M., Harper, JL. Fundamentos em Ecologia. 3ª ed. Artmed. 2010.

Urry, LA. et al. Biology. 11th ed. Pearson. 2016.

ECOLOGIA 09 - AS ALTERAÇÕES ABIÓTICAS E OS PROBLEMAS AMBIENTAIS

2019-10-10T13:24:00.000-04:00

ECOLOGIA 09 – As alterações abióticas e os problemas ambientais.

Alterações abióticas (nos ecossistemas): o termo basicamente se refere aos diversos tipos de poluição, que é a degradação de um ecossistema por conta da introdução excessiva de matéria orgânica, substâncias tóxicas, íons ou mesmo energia. A poluição promove a contaminação do solo, da água e do ar e essas alterações abióticas também geram alterações bióticas.

Poluição atmosférica: um dos exemplos mais comuns é a poluição atmosférica, que pode ser gerada pelo aumento na concentração de algum gás liberado pela atividade industrial, de seus produtos ou da queima de combustíveis fósseis (como o carvão mineral e o petróleo).

Como exemplos: o CO₂ em excesso pode contribuir para o aquecimento do planeta, pois é um gás estufa. O CO, produto da combustão incompleta que ocorre nos motores dos veículos é um poluente capaz de se ligar fortemente à hemoglobina, proteína do sangue responsável por transportar o O₂, formando a carboxiemoglobina, podendo asfixiar uma pessoa.

Além do CO, o processo de combustão incompleta pode gerar outros compostos que reagem na atmosfera e geram produtos que causam desconforto respiratório e irritação nos olhos. Como exemplos temos o ozônio - O₃, que na alta atmosfera filtra a radiação ultravioleta, mas em baixas altitudes causa esses problemas.

A queima do diesel libera SO₂ e NO₂, gases que, além de causar dificuldades respiratórias, também são capazes de gerar ácidos, como o sulfúrico e o nítrico, que retornam à superfície como chuva ácida. O pH das chuvas já é naturalmente ácido, com valor de aproximadamente 5,6, mas a geração dos ácidos citados pode baixar esse valor até 1,5. Dentre os efeitos da chuva ácida podemos dizer que, dependendo do caso, ela pode gerar problemas respiratórios nas pessoas, eliminar as folhas das árvores e contaminar o solo e os lagos, levando alguns organismos à morte.

Árvores que perderam as folhas por conta do efeito da chuva ácida.

O CO₂ liberado em excesso também pode promover uma diminuição leve no pH oceânico por conta da formação de ácido carbônico, o que, por sua vez, pode alterar o metabolismo de diversos organismos, como a diminuição na eficiência das trocas gasosas nas brânquias dos peixes e afetar a disponibilidade de CaCO₃, componente de placas, conchas e exoesqueletos de organismos marinhos como os dos moluscos, crustáceos e corais.

Formação de ácido carbônico e alguns dos seus efeitos.

Ainda no âmbito do excesso de CO₂ podemos mencionar o embranquecimento dos corais. Ele não é causado pela diminuição do pH dos oceanos, mas sim pelo aumento da temperatura das águas oceânicas, relacionado ao aumento dos níveis de CO₂ atmosférico. Basicamente, há espécies de corais cujos pólipos, as formas fixas, vivem associados às algas simbiontes (dinoflageladas zooxantelas), o problema é que o aumento das temperaturas oceânicas e outros estresses ambientais podem fazer com que os corais ejetem as algas. Sem elas os corais se tornam esbranquiçados e perdem as substâncias orgânicas produzidas pela fotossíntese delas.

Efeito do branqueamento dos corais.

A poluição atmosférica também pode contribuir com o fenômeno da inversão térmica, no qual, por conta do acúmulo de resíduos liberados, forma-se uma nuvem de fumaça que impede a passagem da luz do sol, promovendo o resfriamento da superfície. O resultado é que se forma uma camada de ar quente acima da camada de fumaça e, como o ar quente é menos denso, ele não desce, fazendo com que as substâncias poluentes se concentrem mais próximas da superfície e causem problemas diversos.

Poluição das águas: pode se dar pela liberação de vários tipos de compostos liberados nas águas, como os esgotos cujas águas não receberam o tratamento devido ou por defensivos agrícolas que podem atingir os corpos d’água.

Mais um exemplo drástico é o da poluição das águas marinhas após o derramamento de petróleo a partir de acidentes em navios petroleiros. O petróleo consiste basicamente de uma mistura de hidrocarbonetos e esses compostos são hidrofóbicos. Então, forma-se uma camada na superfície da água que impede a passagem de luz e afeta o processo de fotossíntese. Além disso, ele pode se impregnar nas brânquias dos peixes, matando-os por asfixia, e nas penas das aves, levando-as à morte por não poderem voar e impedindo as penas de aquecê-las. No momento, as melhores soluções para se lidar com o problema do derramamento de petróleo são usar barreirar físicas e sugar o material com bombas.

Outro problema importante no que tange às águas é o processo de eutrofização (“nutrição verdadeira”). O excesso de nutrientes na água, como os íons fosfatos (PO₄^-3) e nitratos (NO₃^-), promove a multiplicação exagerada das algas, organismos autótrofos fotossintéticos componentes do fitoplâncton. O problema é que essa multiplicação exagerada gera aumento na taxa de mortalidade das algas e também do zooplâncton que se alimenta delas. Isso, por sua vez, promove o aumento da taxa de decomposição e dos números de organismos decompositores, os fungos e as bactérias, nesse caso, aeróbios. Esses organismos aeróbios consomem quase todo o O₂ dissolvido na água, causando a morte de organismos aeróbios como os peixes e a predominância e multiplicação dos organismos anaeróbicos (fungos e bactérias anaeróbicas) que liberam substâncias com odores fortes, pois não conseguem realizar um processo de oxidação completa de compostos orgânicos e liberar CO₂. Algumas das principais causas do processo de eutrofização são o lançamento de esgotos domésticos nas águas e os resíduos resultantes de fertilizantes usados na agricultura. É bom destacar que em certos casos as algas produzem substâncias tóxicas capazes de matar os peixes.

Além da poluição gerada pela entrada de substâncias no sistema, podemos citar o aumento na temperatura, que pode ser causado por conta da atividade de usinas de geração de energia e promove o desenvolvimento de certas bactérias e fungos e a diminuição da solubilidade do O₂ na água.

Por fim, ainda em relação à poluição das águas é bom destacar o fenômeno da magnificação trófica: algumas substâncias liberadas no ambiente não são facilmente degradadas (“não biodegradáveis”) pelos organismos e tendem a se acumular nos tecidos adiposos. Como a quantidade eliminada pela excreção é pequena, as concentrações desses compostos aumentam na medida em que o nível trófico de uma cadeia alimentar também aumenta. Dois exemplos desse tipo de possíveis poluentes são o mercúrio ligado aos compostos orgânicos e o DDT, dicloro-difenil-tricloroetano, um pesticida, o mesmo da DDTização. O DDT, por exemplo, afina as cascas dos ovos das aves, aumentando a mortalidade e o metil-mercúrio é altamente tóxico e gera lesões no tecido nervoso.

Poluição dos solos: pode ser gerada a partir do lixo em excesso, substâncias tóxicas presentes no lixo e defensivos agrícolas que adentram as camadas do solo. Essas substâncias podem atingir os lençóis freáticos e contaminar outros corpos d’água.

Poluição por elementos radiativos: de tempos em tempos pode haver acidentes por motivos diversos e eventos naturais capazes de destruir os reatores das usinas nucleares, liberando elementos radiativos no meio. Os acidentes de 1986 em Chernobyl e 2011 em Fukushima são exemplos. Em 1987, em Goiânia, uma cápsula abandonada contendo pó de Césio-137, radiativo, foi encontrada por pessoas simples, que a abriram, manusearam o pó e foram contaminadas. O incidente gerou quatro óbitos e 200 contaminações.

O efeito estufa e as mudanças climáticas: a atmosfera é a camada gasosa presente na superfície do planeta, que se estende por vários km de altura e é dividida em regiões, com base, por exemplo, na composição gasosa e na temperatura. A camada mais próxima da superfície é a troposfera, que vai até 10 km de altitude. A maior parte dos fenômenos climáticos ocorrem na troposfera e nela encontramos as maiores concentrações de O₂, CO₂, N₂ e H₂O (o O₃ é encontrado em maiores concentrações na camada seguinte, a estratosfera).

Aproximadamente 35 % da radiação solar que atinge a terra é refletida de volta para o espaço pelas nuvens. O restante atinge a superfície e é convertida em energia térmica. A superfície, por sua vez, emite radiação infravermelha de volta para a atmosfera que pode ser percebida na forma de calor. Os gases estufa, como o CO₂, CH₄ e o N₂O, conseguem reter essa radiação infravermelha promovendo o aquecimento da atmosfera e mantendo a temperatura média do planeta em torno de 14 °C. Se não fosse esse efeito o planeta seria bem mais frio, por volta de -18 °C a -15 °C. Assim, vemos que a manutenção desse efeito e dessas temperaturas promoveu o desenvolvimento da vida na Terra. Veja a imagem:

O CO₂, gás estufa, pode ser liberado em excesso pela queima de combustíveis fósseis, acentuando o efeito estufa e promovendo as mudanças climáticas. O efeito foi potencializado a partir do Século XVIII, durante a revolução industrial. Assim, acredita-se que essas emissões em maiores quantidades geraram mudanças climáticas diversas, como verões mais quentes, invernos mais frios, degelos, alterações no nível das águas do mar e furacões, mais intensos. Os anos mais quentes da história do planeta, de 1850 até hoje, foram registrados a partir de 1998.

Dentre alguns dos problemas resultantes das mudanças climáticas, além do aquecimento do planeta, estão o aumento da área de atuação de mosquitos transmissores de doenças, o isolamento dos organismos de frio de montanha ainda mais para o cume, o derretimento de geleiras e etc.

A destruição da camada de O₃: as radiações ultravioletas podem causar danos e mutações nas células da pele e, com isso, até gerar tumores. A camada de O₃ atua absorvendo essas radiações e conferindo proteção aos organismos.

O problema é que essa camada vem sendo destruída progressivamente, primordialmente por conta da liberação de clorofluorcarbonos, compostos utilizados em diversos produtos, como os aerossóis, espumas plásticas, condicionadores de ar e etc.

CFC + energia luminosa + 2 O₃ - - > 3 O₂ + Cl

Uma peculiaridade é que as massas de ar concentram os CFCs na região Antártida e isso acabou promovendo a redução de 20 % da camada de O₃ na região, gerando um “buraco”. Há acordos internacionais que objetivam reduzir o uso dos CFCs, eliminar o consumo e a produção até 2040. Acredita-se que a vida útil dos CFCs seja de aproximadamente 75 anos.

O destino do lixo: na medida em que a população mundial cresce, crescem também o consumo e a quantidade de lixo produzido. Estima-se que cada brasileiro gere, em média, 600 g de lixo por dia e que, no Brasil, de 2003 a 2014 o lixo aumentou 29% enquanto o crescimento populacional foi de 6%. Esse material é constituído de restos de comida, papel, metais e outros resíduos. O problema é dar destino adequado a esse material, pois muito do que é liberado no lixo pode ser tóxico, causar problemas de saúde, contaminar o solo e a água.

A solução mais usada é transferir o lixo para as regiões periféricas, os chamados lixões, onde tudo fica a céu aberto e promove a multiplicação de insetos, ratos e outros organismos capazes de causar doenças em humanos, inclusive nos próprios indivíduos que recolhem materiais nesses locais. Além disso, o chorume, líquido escuro que escorre da matéria orgânica em decomposição no lixo, pode contaminar o solo e os lençóis freáticos. Uma alternativa, menos pior, mas ainda longe do ideal, são os aterros sanitários, nos quais se cava um buraco enorme no chão, impermeabiliza-se essa superfície para evitar o vazamento do chorume e posteriormente se cobre o lixo de terra. Nesses locais há a liberação de gás metano, que pode ser utilizado como combustível ou então, queimado. Dependendo do tipo de lixo, como os resíduos hospitalares, realiza-se a incineração do material, mas esse processo libera gases tóxicos na fumaça.

Em locais onde se faz a coleta seletiva, pode-se utilizar os restos de alimentos (o chamado “lixo orgânico”) como fertilizante para o cultivo dos solos. Já o material plástico e os papéis, podem ser reaproveitados em atividades industriais. (Mais adiante você verá os chamados 5 Rs da sustentabilidade).

O desmatamento: é a remoção da cobertura vegetal, que pode promover a erosão, o assoreamento, a lixiviação, a desertificação e o aumento nos níveis de CO₂ atmosférico. Em grande parte o desmatamento problemático é gerado por conta das atividades de produção, como a industrial, a agrícola e dos resíduos gerados por essas atividades. Por exemplo, pode-se desmatar uma área de floresta a fim de se gerar um campo para o cultivo de uma monocultura. Ainda, dependendo do caso, o uso dos defensivos agrícolas pode contribuir para a contaminação do solo e dos lençóis freáticos.

Segue uma definição dos vários termos mencionados:

Erosão: é um processo de retirada de partículas do solo, promovendo o desgaste. Pode ser causado, por exemplo, pelas águas das chuvas ou pelos ventos. Esse processo pode acontecer naturalmente, mas o desmatamento é capaz de acelerá-lo. Alguns dos problemas relacionados são a perda da fertilidade dos solos e os deslizamentos de terra que podem afetar áreas habitacionais. A construção de residências de maneira irregular, em terrenos inclinados, ao remover a cobertura vegetal compromete grandemente a segurança dos moradores com o risco de deslizamentos.

Assoreamento: consiste no acúmulo de materiais nos rios e outros corpos d’água. O material acumulado pode dificultar o fluxo das águas, prejudicando os ecossistemas aquáticos. O assoreamento pode ser gerado pelo processo de erosão.

Lixiviação: perda de substâncias solúveis da camada superior do solo, devida às chuvas (o conceito é similar ao da erosão). Esses materiais retirados podem ser depositados em regiões de menor altitude, sendo que, em um local, forma-se então uma camada superior porosa e uma camada inferior mais densa, às vezes até impermeável. A retirada das substâncias solúveis do solo dificulta o crescimento das plantas.

REFERÊNCIAS:

As referências básicas dessa série sobre ecologia são:

Thompson, M. & Rios, EP. Conexões com a Biologia. Vol. 1. Moderna. 2ª ed. 2016.Townsend, CR., Begon, M., Harper, JL. Fundamentos em Ecologia. 3ª ed. Artmed. 2010.Urry, LA. et al. Biology. 11th ed. Pearson. 2016.Lopes, L. & Rosso, S. BIO: Volume Único. Saraiva. 3ª ed. 2013.

As restantes serão informadas na parte final sobre esse assunto.

ECOLOGIA 08 - A BIODIVERSIDADE E AS ALTERAÇÕES NOS AMBIENTES

2019-09-25T13:43:00.000-04:00

A biodiversidade e as alterações nos ambientes:

Nos níveis de organização e complexidade biológicos é importante que haja uma diversidade biológica, ou biodiversidade, termo que se refere aos números de espécies diferentes que habitam um local (a riqueza de espécies), aos números de indivíduos de cada espécie no local (a abundância relativa, chamada de uniformidade das espécies), e ainda, aos pools gênicos das populações e aos tipos, números e complexidades das interações dos organismos e das espécies entre si e com o ambiente.

Riqueza e equidade das espécies. A comunidade 1 apresenta maior equidade, apesar de ambas apresentarem as mesmas espécies.

Analisando a imagem acima, veja que a comunidade 2 apresenta alta dominância ou baixa equidade, tendo em vista que uma espécie é bem mais abundante que as outras. O contrário ocorre na comunidade 1.

O Brasil é considerado o país com a maior biodiversidade do mundo. Estima-se que podem se encontrar até 20 % das espécies animais e vegetais conhecidas no nosso território.

Imagem representativa da biodiversidade brasileira de acordo com as categorias taxonômicas principais.

A perda de biodiversidade pode se dar de várias formas e promover vários tipos de perturbações. Por exemplo, as espécies invasoras, que são exóticas e não nativas de uma região, quando introduzidas, perturbam as dinâmicas populacionais e as teias alimentares, pois os organismos dessas espécies não co-evoluíram junto às outras do local. Outro caso é o de quando há a perda de uma espécie chave, aquela cujo papel ecológico é mais importante que o das demais. Exemplos de espécies chaves são os castores, os lobos no parque Yellowstone e os elefantes na savana africana.

A perda de diversidade genética também pode promover a extinção de uma espécie. Os guepardos, por exemplo, são uma espécie ameaçada em parte por conta da baixa diversidade genética que promove o surgimento de diversos problemas de saúde e infertilidade.

Os números de guepardos têm diminuído consideravelmente ao longo dos anos. Em parte, devido à baixa diversidade genética das populações.

Lembre-se também de que o ambiente pode promover modificações nos organismos e nas populações, mas os organismos também podem promover mudanças no ambiente e nos fatores abióticos. Se o número de árvores aumenta em um determinado local, haverá mudanças no microclima e na composição química do solo e, esses, por sua vez, são fatores que influenciam os números e os tipos de espécies mais adaptadas a viver nesse novo ambiente.

Assim, a diversidade biológica e os ecossistemas devem ser preservados por motivos diversos desde os medicinais, pois os organismos podem prover substâncias de interesse farmacêutico, até mesmo os motivos referentes ao relacionamento espiritual de certas comunidades com os ecossistemas.

As secreções das pererecas da espécie Phylomedusa nordestina têm uma substância, a dermaseptina 01 que pode ser utilizada no tratamento da Leishmaniose. Devemos preservar a diversidade a fim de conservar esses organismos e os tipos de substâncias e outros recursos que eles podem nos fornecer.

De maneira geral, os ecossistemas são capazes de resistir a certas alterações e restabelecer um equilíbrio ou um estado estacionário. Porém, dependendo do ecossistema ou do tipo de perturbação, a recuperação não é fácil e isso pode gerar diversos problemas ambientais. Alguns ecossistemas de alta biodiversidade e sob risco por conta da atividade humana são chamados de hotspots. No Brasil a Mata Atlântica e o Cerrado são exemplos de hotspots e a preservação desses locais deve ser priorizada. Dentre alguns fatores capazes de alterar ou promover perturbações nos ecossistemas podemos citar as alterações bióticas e as abióticas:

Alterações bióticas: consistem basicamente na introdução ou na eliminação de populações de certas espécies em um ecossistema. Note que essas alterações não necessariamente ocorrem por conta da atividade humana, algumas catástrofes naturais podem gerá-las, como no caso de um evento de erupção vulcânica.

O vulcão Krakatoa, localizado em uma ilha no estreito de Sunda, entre as ilhas de Java e Sumatra, protagonista de uma grande catástrofe ambiental em 1883 e que resultou na morte de incontáveis organismos, dentre os quais mais de 36000 mortos humanos em Java e Sumatra graças às tsunamis geradas pelo evento.

Introdução de espécies: a introdução de uma espécie em um ecossistema pode perturbar as teias alimentares, pois, por exemplo, a espécie nova pode predar outra de maneira excessiva, ou consumir um recurso em demasia. A espécie introduzida não co-evoluiu com as outras já presentes no ecossistema.

Pobre tatu, nem tem ideia de quem chegou na área...

Eliminação de espécies: não necessariamente se refere à extinção. As espécies podem ou migrar para outros locais ou diminuir a área de distribuição. Algumas espécies podem ser eliminadas de um determinado ecossistema por conta da introdução de parasitas, predadores, ação antrópica e outros casos.

Alterações abióticas: o termo basicamente se refere aos diversos tipos de poluição, que é a degradação de um ecossistema por conta da introdução excessiva de matéria orgânica, substâncias tóxicas, íons ou mesmo energia. A poluição promove a contaminação do solo, da água e do ar e essas alterações abióticas também geram alterações bióticas.

Na próxima seção veremos as alterações abióticas em mais detalhes.

REFERÊNCIAS:

As referências básicas dessa série sobre ecologia são:

Thompson, M. & Rios, EP. Conexões com a Biologia. Vol. 1. Moderna. 2ª ed. 2016.
Townsend, CR., Begon, M., Harper, JL. Fundamentos em Ecologia. 3ª ed. Artmed. 2010.
Urry, LA. et al. Biology. 11th ed. Pearson. 2016.
Lopes, L. & Rosso, S. BIO: Volume Único. Saraiva. 3ª ed. 2013.
As restantes serão informadas na parte final sobre esse assunto.

A GESTAÇÃO (EM RESUMO)

2019-09-23T08:08:00.002-04:00

A GESTAÇÃO

Maximiliano Mendes

A gestação é o tempo requerido para que um novo indivíduo se desenvolva no útero da mãe, até o parto, momento no qual é expelido graças às contrações da musculatura uterina. Para que esse desenvolvimento seja completado o embrião deve se implantar no endométrio, a mucosa que reveste o útero internamente. Essa implantação ocorre normalmente de sete a nove dias após a fertilização e está condicionada à digestão e ao rompimento da zona pelúcida, a camada de glicoproteínas que recobre o ovócito II liberado e atua no reconhecimento específico entre o espermatozoide e o ovócito II de uma mesma espécie. A zona pelúcida ainda reveste o embrião, então, para se implantar no endométrio ele tem de rompê-la. Ao processo de implantação do embrião no endométrio damos o nome de nidação.

Eventualmente a zona pelúcida pode ser rompida antes do tempo ou fora do local adequado (o endométrio). Nesses casos, o embrião “tenta” se implantar onde estiver no momento, como na tuba uterina ou até mesmo na cavidade abdominal. Essas são as chamadas gestações ectópicas e são consideradas de risco, tanto para a vida do embrião quanto da gestante.

A placenta:

Após a implantação, dando continuidade ao desenvolvimento, o embrião gera os anexos embrionários e também um órgão transitório constituído de tecidos maternos e embrionários: a placenta. Ela é formada pelo cório do embrião e pela decídua uterina, uma estrutura vascularizada formada pelo endométrio. A placenta tem várias funções, dentre as de destaque podemos dizer que ela regula a troca de substâncias entre a mãe e o bebê, por exemplo: os nutrientes e o O₂ devem passar da circulação materna para a circulação do bebê, ao passo que os excretas e o CO₂ devem passar no sentido contrário, do bebê para a mãe. A placenta permite essas trocas de substâncias ao mesmo tempo em que age no sentido de impedir que haja contato direto entre o sangue da mãe e o do bebê, de maneira a evitar a geração de uma resposta imune contra ele.

Outra função fundamental da placenta é a de produzir estrógenos e progesterona durante a gestação, de maneira que os níveis desses hormônios altos e o endométrio possa ser mantido íntegro para permitir o desenvolvimento do bebê.

Além de atuar na geração da placenta o cório também produz o hormônio chamado gonadotrofina coriônica humana (hCG). A função dele é manter o corpo amarelo produzindo estrógenos e progesterona por mais tempo, até que a placenta esteja formada e assuma essa função. Só se espera encontrar o hCG em altas concentrações no sangue das mulheres grávidas, logo, esse é o hormônio que tenta se detectar nos testes de gestação, tanto nos que consistem em exame de sangue quanto nos de urina, pois o excesso desse hormônio é eliminado pela urina. (A hipófise também produz esse hormônio, mas em baixas concentrações).

Resumo da sequência do desenvolvimento:

a. Zigoto: é o novo indivíduo da espécie humana, gerado após a fertilização. É o estágio de uma célula, sendo que essa célula tem patrimônio genético único, constituído de 23 cromossomos paternos e 23 maternos. Esses conjuntos de cromossomos estão, cada um, em um pronúcleo (um masculino e um feminino).

b. Embrião: a primeira divisão celular ocorre aproximadamente 30 h após a fertilização e a partir daí as células em multiplicação geram um embrião. Nessa etapa há a formação dos tecidos embrionários (os folhetos germinativos) e o desenvolvimento inicial dos tecidos adultos e dos órgãos. O coração e o sistema circulatório já se tornam funcionais nessa etapa.

c. Feto: Após o período embrionário, aproximadamente na 9ª semana de desenvolvimento após a fertilização, o organismo inicia a fase fetal. Nessa etapa ocorrem a diferenciação dos tecidos e dos sistemas de órgãos e o organismo aumenta de peso mais rapidamente.

Parto:

O parto é a expulsão do feto e da placenta via contrações da musculatura lisa do útero no parto normal. O parto também pode ser feito por cirurgia, a cesárea. Normalmente o parto ocorre por volta do nono mês de gestação e, além das contrações uterinas também deve haver a dilatação do colo do útero. A ocitocina é um hormônio produzido no hipotálamo e liberado pela hipófise posterior (a neuro-hipófise). Esse hormônio é responsável por promover as contrações uterinas no parto e também as contrações dos músculos das glândulas mamárias para a liberação do leite. Além dessas funções a ocitocina também age na formação de laços afetivos entre a mãe e o bebê.

Gêmeos:

Os gêmeos são os indivíduos que nascem no mesmo parto. Há dois tipos de gêmeos, os dizigóticos e os monozigóticos:

Gêmeos dizigóticos ou fraternos: resultantes da formação de dois zigotos. São indivíduos geneticamente distintos.

Gêmeos monozigóticos, univitelínicos ou idênticos: surgem a partir da divisão de um embrião. Os gêmeos unidos são gêmeos monozigóticos que não se separam completamente e se desenvolvem e nascem unidos por alguma parte do corpo. Os gêmeos monozigóticos são geneticamente iguais.

Veja que os gêmeos podem compartilhar ou não a placenta, o cório e o âmnio.

A fertilização in vitro

Procedimento utilizado para auxiliar as mulheres a conceber, caso elas ou os seus parceiros tenham algum problema de fertilidade como o bloqueio das tubas uterinas, endometriose, distúrbios ovulatórios e no ciclo menstrual, produção insuficiente de espermatozoides, produção de espermatozoides sem mobilidade e, também, os embriões gerados pelo procedimento podem ser testados para se detectar algum problema genético, de maneira a evitar gestar embriões com problemas indesejados.

O processo envolve o uso de medicamentos para estimular a ovulação e espessar o endométrio, a coleta de ovócitos II do ovário da mulher, esperma masculino e a fertilização desses ovócitos em condições laboratoriais. Dependendo do caso a fertilização pode requerer o uso de instrumentos para introduzir o espermatozoide no interior do ovócito II.

Após isso, os zigotos gerados se desenvolvem em embriões, alguns dos quais são selecionados e transferidos para o útero. O processo tende a levar por volta de três semanas. O número de embriões gerados no processo pode variar e a quantidade deles a ser implantada no endométrio também. Normalmente os embriões não utilizados no procedimento são congelados e podem ser reutilizados posteriormente, pela mesma mulher ou podem também ser doados.

REFERÊNCIAS:

Moore, Persaud & Torchia. The Developing Human: Clinically Oriented Embryology. 10th ed. Elsevier. 2016.

Campbell et al. Biology. 11th ed. Pearson. 2016.

https://en.wikipedia.org/wiki/Pregnancy

http://www.yourhormones.info/hormones/oxytocin/

https://www.hormone.org/your-health-and-hormones/glands-and-hormones-a-to-z/hormones/human-chorionic-gonadotropin-hormone-hcg

https://www.mayoclinic.org/tests-procedures/in-vitro-fertilization/about/pac-20384716

A FERTILIZAÇÃO/FECUNDAÇÃO

2019-08-24T15:20:00.000-04:00

FERTILIZAÇÃO

Maximiliano Mendes

Podemos dizer de forma simplificada que a fertilização é a união entre os gametas masculino e feminino. No caso da nossa espécie é a sequência de eventos que leva um espermatozoide a encontrar e adentrar um ovócito II, de forma que os materiais genéticos fornecidos pelos dois gametas venham a originar um novo indivíduo, de composição genética distinta dos progenitores.

O encontro entre os dois gametas ocorre no primeiro terço de uma de uma das tubas uterinas, a referente ao ovário que liberou um ovócito II. O primeiro terço corresponde à porção mais próxima do ovário. Após a ovulação o ovócito é liberado revestido por uma camada de células do folículo ovariano, captado pela tuba uterina e transportado no sentido do útero por conta do batimento sincronizado de vários cílios localizados no epitélio que revestem as tubas internamente. Já os espermatozoides ejaculados se locomovem em direção às tubas uterinas graças ao batimento flagelar e movimentos dos músculos do sistema genital feminino, da vagina às tubas uterinas.

Ao longo do trajeto, inclusive ainda no sistema genital masculino, os espermatozoides entram em contato com diversas substâncias químicas, mudanças de pH na solução em que estão e outros fatores que promovem a chamada capacitação, que consiste em torná-los capazes de fertilizar o ovócito II.

Ao encontrar o ovócito II, os espermatozoides devem ser capazes de atravessar a camada de células foliculares, cuja porção mais interna é chamada coroa radiada. Após atravessar essa camada, o espermatozoide entrará em contato com uma camada de glicoproteínas que reveste o ovócito II diretamente e está envolvida no reconhecimento entre os gametas de uma mesma espécie, denominada zona pelúcida.

Assim que entra em contato com a zona pelúcida há o reconhecimento específico de proteínas localizadas na superfície do espermatozoide e receptores da zona pelúcida, as glicoproteínas ZP3. O espermatozoide libera as enzimas do acrossomo de forma que essas enzimas formam um “buraco” na zona pelúcida que permite a sua passagem.

O primeiro espermatozoide que atravessar a zona pelúcida irá entrar em contato com a membrana plasmática e promover a chamada reação cortical na qual o ovócito libera na zona pelúcida o conteúdo de vesículas chamadas de grânulos corticais que, assim como os acrossomos, também são lisossomos modificados contendo enzimas digestórias. Essas enzimas são capazes de modificar a zona pelúcida de forma a impedir que outros espermatozoides a reconheçam, assim, só o primeiro espermatozoide que foi capaz de atravessá-la será capaz de fertilizar o ovócito II. Esse mecanismo tem como objetivo impedir a polispermia, que é a fertilização de um ovócito por mais de um espermatozoide, que pode gerar embriões inviáveis, por exemplo, embriões triploides, mas os indivíduos gerados morrem ainda nas primeiras etapas do desenvolvimento embrionário.

Após a entrada do espermatozoide, o ovócito II, estacionado na metáfase II, termina a segunda divisão meiótica gerando duas células: o óvulo, que retém a maior parte do citoplasma e em cujo interior se encontra o espermatozoide, e um corpúsculo polar, célula bem menor que degenera. Além disso, há a formação dos chamados pronúcleos masculino e feminino cada um com um conjunto (n) de 23 cromossomos proveniente de cada um dos progenitores. Assim, há a formação do zigoto, a célula correspondente ao início do desenvolvimento de um novo indivíduo, contendo um patrimônio genético único, formado pela união dos cromossomos paternos.

Esses cromossomos passarão por uma duplicação, os núcleos começam a se aproximar um do outro, fragmentam e liberam os cromossomos duplicados no citoplasma. Esses cromossomos irão se alinhar na região mediana da célula, ligar-se-ão às fibras do fuso mitótico em uma metáfase e, então, a célula se divide pela primeira vez, gerando duas células filhas embrionárias indiferenciadas chamadas blastômeros. Essa primeira divisão ocorre aproximadamente 30 h após a fertilização e o desenvolvimento do indivíduo continua.

REFERÊNCIAS:

http://www.embryology.ch/anglais/dbefruchtung/planmodbefru.html

http://www.ufrgs.br/gametaembriao/interacao.htm

Vídeo legal resumindo o assunto: https://youtu.be/7G2rL5Cutd4

Ecologia 07 - As sucessões ecológicas

2019-08-13T14:53:00.000-04:00

ECOLOGIA 07 - AS SUCESSÕES ECOLÓGICAS.

Maximiliano Mendes

É sabido que os fatores físicos do meio podem influenciar e promover alterações nos organismos de um ecossistema, mas também que os organismos podem modificar os fatores físicos do meio, como é o caso das associações entre bactérias fixadoras de N₂ e as raízes das plantas leguminosas, que podem aumentar o teor de compostos nitrogenados no solo, favorecendo o desenvolvimento de outras plantas. Na medida em que o meio e as populações de organismos sofrem modificações e evoluem, o perfil do ecossistema muda ao longo do tempo. A tendência é que aumentem os números de espécies, de organismos e das interações entre os componentes bióticos e abióticos, ou seja, a complexidade do ecossistema tende a aumentar.

Dependendo do ecossistema e da estabilidade em que ele se encontra, a comunidade que o habita pode se estabilizar e não sofrer alterações significativas no tocante à diversidade, aos números de organismos e às interações entre eles. Chamamos esse estágio estável e resiliente de comunidade clímax, e cada estágio da comunidade, até que esse clímax seja atingido é chamado de sere. Ao processo que abrange uma série de seres, até a comunidade atingir o clímax, chamamos sucessão ecológica. Basicamente, então, um ecossistema abriga uma comunidade pioneira, seguido de estágios de seres e, por último, abriga uma comunidade clímax. Podemos citar como exemplos de clímax os grandes biomas brasileiros como a floresta amazônica.

Outro dado interessante é o de que em uma comunidade clímax a produtividade primária bruta é alta, porém, a produtividade líquida é baixa, pois praticamente toda a matéria orgânica produzida é consumida. Lembre-se: a produtividade líquida é a parcela da produtividade primária bruta que foi incorporada ao organismo do autótrofo e está disponível para o nível trófico seguinte.

Caso um local onde haverá uma sucessão ecológica nunca tenha sido habitado antes, ou foi há muito tempo, dizemos que ocorrerá ali uma sucessão ecológica primária. São locais como as dunas de areia ou os que foram assolados por lava vulcânica derramada recentemente. Tendo em vista o tipo de local, a colonização dele normalmente só é iniciada por espécies de organismos capazes de suportar condições adversas e de reprodução rápida. Essas espécies são chamadas espécies pioneiras e, como já foi mencionado, podem alterar o ambiente de forma a permitir a colonização posterior por outras espécies. Como exemplo, ao morrerem, os organismos da espécie pioneira enriquecem o substrato com matéria orgânica.

As espécies pioneiras podem ou não persistir até que se atinja a comunidade clímax. Um bom exemplo de organismo pioneiro são os musgos. Inicialmente a diversidade da comunidade é baixa, há autótrofos (produtores) e poucos heterótrofos, mas ao longo da sucessão a diversidade aumenta, os números de organismos e os números de interações entre as espécies e o meio físico também aumentam.

Se o local foi habitado recentemente por uma comunidade bem estabelecida, como uma área cultivada, mas que foi destruída ou alterada drasticamente, falamos em sucessão ecológica secundária. As sucessões secundárias, em geral, atingem o clímax mais rápido que as primárias, um dos motivos é que o solo já pode apresentar uma quantidade razoável de nutrientes e algumas sementes e esporos de plantas.

REFERÊNCIAS:
As referências básicas dessa série sobre ecologia são:
Thompson, M. & Rios, EP. Conexões com a Biologia. Vol. 1. Moderna. 2ª ed. 2016.Townsend, CR., Begon, M., Harper, JL. Fundamentos em Ecologia. 3ª ed. Artmed. 2010.Urry, LA. et al. Biology. 11th ed. Pearson. 2016. Lopes, L. & Rosso, S. BIO: Volume Único. Saraiva. 3ª ed. 2013.
As restantes serão informadas na parte final sobre esse assunto.

Ecologia 05 - Os ciclos biogeoquímicos

2019-08-01T16:15:00.000-04:00

AULA 05 – OS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS

Maximiliano Mendes

São ciclos de (matéria) massa e energia entre os organismos e os componentes abióticos dos ecossistemas. A ocorrência desses ciclos é essencial para que haja a manutenção dos ecossistemas, tendo em vista que, se por um lado um ecossistema é mantido por uma entrada constante de energia e produção primária, por outro lado, a massa orgânica está presente em quantidades limitadas, por isso, tem de ser reciclada.

Normalmente estudamos os ciclos de alguns elementos químicos e/ou moléculas importantes. Vejamos alguns dos principais:

Ciclo da água: a maior parte da massa de um organismo é constituída de água e ela constitui o solvente onde as reações metabólicas ocorrem. A água evapora, tanto do meio quanto dos organismos e retorna à superfície por meio das precipitações, ou seja, muda de estado físico no ciclo. É bom destacar que apenas 1 % do total da água do planeta é adequada para o consumo humano.

O ciclo da água, de maneira simples. Nessa imagem não são mostrados os animais, porém, assim como as plantas, eles também perdem água via transpiração.

Imagem: https://www.conservationinstitute.org/water-cycle/

Lembre-se de que podemos alterar e perturbar o ciclo da água de formas diversas, uma das quais é liberando um excesso de dejetos na água que utilizamos. Logo, após a utilização, seja no uso doméstico ou na irrigação de plantios, a água deve ser adequadamente tratada antes de ser devolvida ao ambiente, caso contrário pode vir a poluir os corpos d’água naturais.

Ciclo do carbono: o carbono é assimilado pelos organismos através de processos como a fotossíntese, capaz de utilizar o CO₂ como fonte de carbono para a síntese de substâncias orgânicas. O carbono pode retornar ao meio na forma de CO₂, produto da respiração e da decomposição, porém, também pode retornar como CO₂ e CO, produtos da combustão completa e da incompleta. Normalmente, os processos de combustão das atividades industriais ou da queima em motores retornam o carbono de maneira muito mais rápida para a natureza, podendo gerar desequilíbrios, como o que estamos vivenciando, referente às mudanças climáticas, tendo em vista que o CO₂ é um gás estufa (veremos mais sobre esse assunto posteriormente).

O ciclo do carbono. Imagem: https://www.solarschools.net/knowledge-bank/climate-change/carbon-cycle

Ciclo do oxigênio: a maior parte do oxigênio constituinte da atmosfera é proveniente do processo fotossintético e, na fotossíntese, o oxigênio vem das moléculas de água.

Imagens mostrando o ciclo do oxigênio.

Fontes:

https://www.exploringnature.org/db/view/Oxygen-Cycle-Description-and-Assessment

https://www.britannica.com/science/oxygen-cycle/images-videos/media/1/436952/126790

Ciclo do nitrogênio: esse é o que tem mais detalhes de interesse. o N₂ é um gás que constitui aproximadamente 79 % da atmosfera. Ele é assimilado pelas bactérias fixadoras de nitrogênio e é retornado ao meio pelas bactérias desnitrificantes. O processo de fixação é capaz de converter o N₂ atmosférico em nitritos (NO₂^-) e depois em nitratos (NO₃^-). Esses íons nitrogenados são absorvidos pelas plantas e utilizados pra sintetizar as suas substâncias orgânicas, que também podem ser ingeridas pelos organismos heterótrofos. O nitrogênio é liberado de volta para o meio por conta do processo de decomposição, da excreção dos animais e pela ação de bactérias desnitrificantes.

O ciclo do nitrogênio. Imagem: https://ib.bioninja.com.au/options/option-c-ecology-and-conser/c6-nitrogen-and-phosphorus/nitrogen-cycle.html

As bactérias nitrificantes, dos gêneros Nitrosomonas e Nitrobacter são organismos quimiossintetizantes que atuam na conversão da amônia em nitritos e dos nitritos em nitratos. Essas reações liberam energia para as reações de síntese.

Nitrosomonas: NH₄⁺ + O₂ -> NO₂^- (nitrito) + energia potencial química

Nitrobacter: NO₂^- + O₂ -> NO₃^- (nitrato) + energia potencial química

Aplicado ao ciclo do nitrogênio, há o processo de adubação verde e rotação de culturas, no qual se plantam leguminosas e, após a colheita, outros tipos de plantas, mas antes se trituram as leguminosas e se adicionam elas ao solo para aumentar a fertilidade e o teor de nitrogênio. O uso das leguminosas é possível pois elas têm, associadas às suas raízes, bactérias fixadoras de nitrogênio que formam nódulos.

Nódulos nas raízes de planta leguminosa.

Imagem: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Medicago_italica_root_nodules_2.JPG

REFERÊNCIAS:

As referências básicas dessa série sobre ecologia são:

Lopes, L. & Rosso, S. BIO: Volume Único. Saraiva. 3ª ed. 2013.
Thompson, M. & Rios, EP. Conexões com a Biologia. Vol. 1. Moderna. 2ª ed. 2016.
Townsend, CR., Begon, M., Harper, JL. Fundamentos em Ecologia. 3ª ed. Artmed. 2010.
Urry, LA. et al. Biology. 11th ed. Pearson. 2016.

As restantes serão informadas na parte final sobre esse assunto.

Ecologia 04 - Estrutura dos ecossistemas, fluxo de energia e ciclos da matéria

2019-07-31T15:50:00.000-04:00

ECOLOGIA 04 - ESTRUTURA DOS ECOSSISTEMAS, FLUXO DE ENERGIA E CICLOS DA MATÉRIA:

Maximiliano Mendes

Os componentes de um ecossistema:

Podemos dividi-los em dois grupos principais:

Fatores abióticos: são os fatores físicos, como o grau de salinidade da água, intensidade da luminosidade, intensidade dos ventos, umidade do meio e etc.

Fatores bióticos: são os organismos, organizados de acordo com o tipo de nutrição que têm em níveis tróficos, tendo em vista que em qualquer ecossistema há um fluxo de energia potencial química e um ciclo da massa das moléculas constituintes dos organismos. Uma espécie pode se alimentar ou servir de alimento para outra e assim, transfere matéria (massa + energia) em um ecossistema.

Para os organismos de um ecossistema, há também os conceitos de habitat e nicho ecológico: o habitat é basicamente o local que uma espécie ocupa, com os seus componentes bióticos e abióticos. O nicho compreende uma descrição de quais funções esse organismo ocupa no ecossistema, por exemplo, como, quando e com quais outros organismos e fatores físicos essa espécie interage. Muitas vezes se refere ao nicho de uma espécie como sendo a sua “profissão” (e, no geral, a analogia funciona bem).

Na imagem temos um urso polar e uma foca, cada espécie ocupa um determinado nicho no ecossistema. O urso, por exemplo, é o predador da foca, que, por sua vez, preda outras espécies de organismos. Ela não é tão boazinha assim...

Geralmente, em um mesmo ecossistema, admite-se que quando duas ou mais espécies ocupam o mesmo nicho há competição entre elas, o que poderia, inclusive, levar à exclusão de uma das espécies do ecossistema. Porém, sabe-se que em muitos ecossistemas os nichos são particionados, como por exemplo, vários herbívoros podem se alimentar da mesma espécie vegetal em períodos/estações diferentes do ano.

Na imagem vemos que essas várias espécies de pássaros habitam o mesmo lugar, mas ocupam nichos diferentes, então, evitam a competição. Um mesmo ecossistema pode prover várias oportunidades de nichos diferentes.

Nessa imagem vemos que caso sejam cultivadas separadamente, as duas espécies de Paramecium, P. aurelia e P. caudatum, prosperam. Porém, como mostrado no gráfico da parte de baixo, se ambas as espécies forem cultivadas no mesmo recipiente, por conta de ocuparem o mesmo nicho, P. aurelia compete e elimina P. caudatum do sistema por conta de ambas as espécies ocupem o mesmo nicho.

Ainda no âmbito do nicho, podemos organizar os organismos em níveis hierárquicos de nutrição, os chamados níveis tróficos, onde um organismo pertencente ao nível de cima pode se alimentar dos que pertencem ao nível anterior:

1° nível trófico: são os organismos chamados de produtores. São os autótrofos, como os fotossintetizantes, que produzem a matéria orgânica que serve de alimento a eles e também aos organismos heterótrofos do ecossistema.

2° nível trófico: chamados de consumidores primários, são organismos herbívoros ou onívoros, heterótrofos, que se alimentam dos produtores.

3° nível trófico: chamados de consumidores secundários, são, geralmente, organismos heterótrofos, predadores dos consumidores primários. Os níveis tróficos seguintes seguem essa mesma lógica.

Além dos níveis tróficos mostrados em sequência, há também os decompositores: organismos heterótrofos, normalmente bactérias e fungos, capazes de se alimentar das substâncias presentes nos corpos ou restos dos outros organismos do ecossistema e liberar para o ecossistema compostos simples que podem ser utilizados pelos organismos produtores (1° nível trófico). Ou seja, atuam na reciclagem química em um ecossistema. Exemplos desses compostos podem ser o dióxido de carbono (CO2), amônia (NH3), nitritos (NO2-), nitratos (NO3-), sulfatos (SO4-2), fosfatos (PO4-3) e etc.

OBS: o besouro mostrado na imagem, e também os animais como as minhocas, por exemplo, não são decompositores, são detritívoros.

O metabolismo dos organismos depende da energia potencial química armazenada na estrutura e nas ligações covalentes das substâncias orgânicas, que, como vimos, em grande parte são sintetizadas pelos organismos autótrofos. As relações alimentares entre os organismos dos diversos níveis tróficos em um ecossistema podem ser mostradas em esquemas chamados de cadeias e teias alimentares. Esses esquemas representam as relações alimentares entre os organismos que correspondem aos diferentes níveis tróficos de um ecossistema com o intuito de se mostrar o fluxo unidirecional da energia e o ciclo da massa (o material constituinte dos organismos). Tanto as cadeias quanto as teias são iniciadas pelos organismos produtores (o 1º nível trófico).

As cadeias representam uma sequência direta do fluxo material, ao passo que as teias representam as interações entre os organismos de cadeias diferentes, entrelaçando-as. É comum que uma mesma espécie participe de mais de uma cadeia alimentar e possa atuar em níveis tróficos distintos. Normalmente as teias são estabelecidas graças a muitos anos de co-evolução dos organismos participantes, de forma que podem vir a atingir o equilíbrio ecológico, a situação na qual todos os produtores, consumidores e decompositores se encontram nas proporções ideais, inclusive com os fatores abióticos. Os fatores capazes de alterar as composições das teias podem gerar desequilíbrios de magnitudes diversas.

Na imagem é mostrada uma cadeia alimentar terrestre simples. Não são mostrados os organismos decompositores.

Nessa outra imagem de cadeia alimentar são mostrados os organismos decompositores, note, porém, que a minhoca não é um deles, é um detritívoro! Imagem: http://clipart-library.com/decomposer-cliparts.html

Um exemplo de cadeia alimentar em um ambiente aquático. Perceba que, o homem não é aquático, mas a presença dele na imagem serve para lembrar que as cadeias alimentares não necessariamente precisam estar restritas apenas a um tipo de ambiente. Uma ave que pouse na água do mar pode ser predada por um tubarão, mas essas mesmas aves podem predar os peixes. http://www.lakegastonguide.com/?q=node/31

Exemplo de teia alimentar simplificada. Nesse exemplo a raposa pode atuar como consumidor terciário ou secundário (quarto e terceiro níveis tróficos). Imagem: https://www.nature.com/scitable/knowledge/library/food-web-concept-and-applications-84077181

Um exemplo interessante sobre o que os desequilíbrios nas interações entre os organismos podem causar é o fato de os mosquitos do gênero Aedes terem passado a se multiplicar com facilidade no ambiente urbano, transmitindo arbovírus e doenças, como a dengue, zika e chikungunya para os habitantes das cidades.

Um mesmo organismo pode pertencer a níveis tróficos distintos, dependendo de qual cadeia alimentar participa. Por exemplo, um onívoro pode participar como consumidor primário, caso se alimente de um produtor, mas também pode ser um consumidor secundário, quando se alimenta de um consumidor primário. Nós, por exemplo, podemos nos alimentar tanto de milho, quanto de galinhas, que também se alimentam de milho.

O número de níveis tróficos em um ecossistema é limitado e dificilmente passa do consumidor quaternário (5° nível trófico), pois a energia potencial química disponível no ecossistema diminui na medida em que vai sendo transferida de um nível trófico ao outro. A energia potencial química é armazenada na estrutura de uma molécula, a forma como os seus elementos estão ligados e dispostos, ou, de forma ainda mais simples, a energia potencial química é a energia armazenada nas ligações covalentes de uma molécula.

As pirâmides ecológicas são diagramas que consistem de retângulos empilhados e servem para mostrar como as quantidades de energia, biomassa e números de indivíduos variam nos níveis tróficos do ecossistema (além dos retângulos, outras figuras geométricas similares podem ser empregadas). Cada nível trófico é representado por um retângulo, sendo que o retângulo da base representa o primeiro nível trófico (os produtores). A largura da base de cada retângulo indica um valor, dependendo do tipo de pirâmide:

Pirâmide de números: os retângulos indicam os números de indivíduos em cada nível trófico. Como há casos nos quais, por exemplo, um grande produtor, como uma árvore, pode prover alimento a vários consumidores primários ou um mamífero grande pode prover alimento a vários animais parasitas, nem sempre as pirâmides de números têm o formato de pirâmide, elas podem ser invertidas.

Pirâmide de biomassa: os retângulos indicam a biomassa ou matéria orgânica presente em cada nível trófico. Normalmente essas pirâmides têm o formato convencional, porém, os ecossistemas aquáticos são uma exceção. As pirâmides de biomassa aquáticas são invertidas pois, os produtores, o fitoplâncton, são organismos que têm pouca biomassa, mas se multiplicam rápido. Além disso, a massa é aproveitada rapidamente pelo zooplâncton.

Pirâmide de energia: os retângulos indicam a energia disponível em um nível trófico (lembre-se: estamos falando da energia potencial química). Acredita-se que essas pirâmides sejam a melhor maneira de indicar a transferência de matéria (massa e energia) em um ecossistema. Essas pirâmides nunca são invertidas: o fluxo de energia é unidirecional e, de um nível trófico para o outro, a quantidade de energia transferida para o nível trófico seguinte sempre é menor, pois em um nível trófico há perdas de energia na forma de calor, manutenção do próprio organismo, dejetos liberados, nem todos os indivíduos serão consumidos pelo nível trófico seguinte e etc., e essa energia perdida não pode ser reutilizada pelos organismos. Acredita-se que a quantidade de energia que os organismos de um nível trófico transferem para o próximo nível trófico na cadeia alimentar corresponda a 10 % daquilo que recebeu do nível trófico anterior. Lembre-se: de acordo com a 1ª lei da termodinâmica, a energia pode ser convertida de um tipo em outro, mas não pode ser criada ou destruída.

No link a seguir você pode ver uma simulação do fluxo unidirecional da energia:

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Fluxo energético no ecossistema:

Como vimos, a energia flui de maneira unidirecional no ecossistema, ao longo dos níveis tróficos. O primeiro nível trófico é o dos produtores, os organismos autótrofos, e os outros níveis tróficos correspondem aos organismos heterótrofos. Para os organismos autótrofos, há o conceito de produtividade. A produtividade é a quantidade de matéria orgânica produzida por unidade de tempo:

Produtividade primária bruta: é a quantidade total de biomassa produzida pelos autótrofos (os produtores, o primeiro nível trófico) via fotossíntese ou quimiossíntese. Parte dessa biomassa é utilizada na manutenção do próprio organismo (como no processo de respiração), parte é perdida e o que resta é incorporado ao organismo do autótrofo.

Produtividade primária líquida: é a parcela da produtividade primária bruta que foi incorporada ao organismo do autótrofo e está efetivamente disponível para o nível trófico seguinte, correspondente aos organismos heterótrofos. A PPL = PPB – respiração. A porção da PPL não consumida pelos herbívoros é decomposição. Podemos dizer que a produtividade líquida (sem ser a primária!) é aquela que se refere aos outros níveis tróficos e está disponível para os níveis seguintes.

Normalmente, a produtividade é expressa em kcal/m²/ano (unidade de energia/área/tempo).

Ao ingerir uma planta, por exemplo, um herbívoro não aproveita ou incorpora toda a biomassa da planta. Parte é perdida nas fezes e na urina e parte da energia é perdida na forma de calor, por conta da respiração e dos processos metabólicos. Assim, vemos que a quantidade de energia que um autótrofo armazenou em sua biomassa vai decaindo de um nível trófico para o próximo, explicitando como o fluxo de energia é unidirecional.

Imagem mostrando um diagrama da energia disponível em cada nível trófico. Estima-se que apenas 10 % da energia seja transferida de um nível para o próximo.

Damos o nome de produtividade secundária à quantidade de biomassa produzida pelos heterótrofos. Os heterótrofos não conseguem sintetizar todas as substâncias orgânicas que lhes servem de alimento, porém podem aumentar em biomassa ao sintetizarem, por exemplo, as proteínas que aumentam a massa muscular.

REFERÊNCIAS:

As referências básicas dessa série sobre ecologia são:

Lopes, L. & Rosso, S. BIO: Volume Único. Saraiva. 3ª ed. 2013.
Thompson, M. & Rios, EP. Conexões com a Biologia. Vol. 1. Moderna. 2ª ed. 2016.
Townsend, CR., Begon, M., Harper, JL. Fundamentos em Ecologia. 3ª ed. Artmed. 2010.
Urry, LA. et al. Biology. 11th ed. Pearson. 2016.

As restantes serão informadas na parte final sobre esse assunto.

Ecologia 03 - Os ecossistemas aquáticos

2019-07-31T13:38:00.000-04:00

ECOLOGIA 03 - OS ECOSSISTEMAS AQUÁTICOS

Maximiliano Mendes

Até agora só vimos os ecossistemas e os biomas terrestres, porém, claro, há ecossistemas aquáticos: os oceanos, os rios, os lagos e os manguezais. Antes de oferecermos uma descrição breve desses ecossistemas, vejamos como podemos classificar os organismos nos ecossistemas aquáticos:

Plâncton: conjunto dos organismos pequenos, muitos microscópicos, que vivem em suspensão e são transportados passivamente, pois não têm força e tamanho para vencer as correntes de água. O plâncton pode ser classificado como fitoplâncton, os organismos autótrofos fotossintetizantes, que são basicamente as algas, e zooplâncton, os heterótrofos (por exemplo, pequenos artrópodes e protozoários). Apesar do nome “plâncton” lembrar “planta”, alguns organismos planctônicos são animais.

Nécton: animais que nadam ativamente, como os peixes. Como têm um tamanho um pouco maior, são capazes de vencer as correntes de água nadando.

Bentos: organismos que vivem no fundo, no substrato, podem ser fixos, como os corais, ou móveis, como os siris. Alguns vivem enterrados.

Segue uma descrição breve dos ecossistemas aquáticos:

Os manguezais são ecossistemas litorâneos nos locais onde os rios desembocam nos mares. No Brasil, fazem parte do domínio de mata atlântica. São ecossistemas de transição, com água salobra e constituem o “berçário” de vários animais marinhos, ou seja, os animais depositam os seus ovos nas águas do manguezal e lá as larvas se desenvolvem.

Além do componente aquático os mangues possuem um solo lodoso rico em massa orgânica. O fundo do rio também tem muitos nutrientes, pois, quando a maré sobe e as águas do mar, levemente alcalinas, encontram-se com as águas dos rios, que tendem a ser mais ácidas, há a precipitação do material orgânico.

Aos oceanos e rios dá-se o nome de ecossistemas lóticos, são os que possuem águas correntes. Já os lagos e lagoas são chamados ecossistemas lênticos, cujos fluxos de água são de baixa velocidade, tão baixa que também se pode dizer que são os ecossistemas de águas paradas. Os ecossistemas de água doce também são chamados de límnicos (do grego limne, que significa lago).

É comum que a diversidade biológica nos ecossistemas lóticos seja menor que a dos lênticos, por conta da dificuldade de se estabelecer na corrente de água. Por exemplo, os lóticos têm menos plâncton.

Os oceanos constituem os maiores ecossistemas do planeta, têm grande variação de latitude e profundidade das águas e muitos organismos fotossintéticos: as algas constituintes do fitoplâncton, responsáveis pela produção da maior parte do O₂ atmosférico. Atualmente, o O₂ constitui aproximadamente 21 % da composição de gases da atmosfera e isso se deve primordialmente à atividade fotossintética dos organismos marinhos.

No que diz respeito às profundidades das águas oceânicas dividimos as águas em zonas, sendo elas, de maneira simplificada:

Zona fótica: até 200 m de profundidade, o máximo que a luz consegue penetrar nas águas. É onde se concentram os organismos fotossintetizantes.

Zona afótica: além da zona fótica. A luz não chega nessa zona e muitos dos organismos dependem dos detritos provenientes da zona fótica. Há nesses locais as chamadas fontes hidrotermais, fontes que jorram águas vulcânicas de altas temperaturas onde vivem organismos procariontes quimiossintéticos. Nos locais afastados dessas fontes as águas são bem frias. É bom destacar que as regiões dessas fontes são ricas em metais preciosos, como o cobre, a prata e o ouro, o que tem despertado o interesse das mineradoras, mas também dos ativistas ambientais.

Antes de prosseguirmos, é bom destacar que os ecossistemas não são sistemas fechados, isolados uns dos outros. Além das regiões de transição, os organismos podem se mover e transportar substâncias entre diferentes ecossistemas, como é o caso dos animais migratórios. As correntes de ar e de água, componentes abióticos, também podem transportar substâncias entre os ecossistemas.

Tendo visto essa parte inicial, uma apresentação geral dos conceitos básicos e dos biomas, vamos em seguida à parte referente ao fluxo de energia em um ecossistema.

REFERÊNCIAS:

As referências básicas dessa série sobre ecologia são:

Lopes, L. & Rosso, S. BIO: Volume Único. Saraiva. 3ª ed. 2013.Thompson, M. & Rios, EP. Conexões com a Biologia. Vol. 1. Moderna. 2ª ed. 2016.Townsend, CR., Begon, M., Harper, JL. Fundamentos em Ecologia. 3ª ed. Artmed. 2010.Urry, LA. et al. Biology. 11th ed. Pearson. 2016.

As restantes serão informadas na parte final sobre esse assunto.

Ecologia 02 - Os grandes biomas terrestres

2019-07-30T14:49:00.011-04:00

ECOLOGIA 02 - OS GRANDES BIOMAS TERRESTRES

Maximiliano Mendes

Um bioma é um ecossistema terrestre grande, com fisionomia vegetal característica e predominante. Essa fisionomia é influenciada pelo clima e os processos físicos, como exemplos: a movimentação das massas de ar e das águas oceânicas, movimentos do planeta e a quantidade de radiação recebida. O clima é grandemente determinado pela latitude, pois próximo ao equador a quantidade de energia proveniente da radiação solar é maior, ao passo que nas latitudes mais distantes a energia diminui. Em outras palavras, quanto mais próximo do equador, mais iluminada e mais quente é a região.

Classificação dos biomas com base na temperatura e na precipitação, de acordo com as definições originais de Whittaker (1975). Adaptado por Nadav Gazit/AMNH.

Simplificação do gráfico de Whittaker mostrado anteriormente.

Tendo em vista esses detalhes, vejamos os grandes biomas do planeta e do Brasil:

Distribuição dos biomas terrestres.

Modificada de: http://www.hhmi.org/biointeractive/biomeviewer

Tundra: localiza-se no hemisfério norte em regiões próximas ao polo (latitudes 60° - 80° norte). É um bioma muito frio e seco.

Vegetação: plantas herbáceas, musgos e alguns arbustos.

Fauna: lemingues, lebres, lobos, renas, aves e insetos migratórios.

Floresta boreal: localiza-se em regiões frias, abaixo da tundra. Esse bioma também pode ser chamado de taiga ou floresta de coníferas.

Vegetação: primordialmente coníferas (pinheiros), plantas cujas folhas têm formato de agulha (aciculares) o que previne que acumulem neve e caiam durante os invernos rigorosos.

Fauna: lobos, ursos, lebres, alces, cervos e etc.

Floresta temperada: são florestas de regiões de clima temperado, onde as quatro estações do ano são bem definidas. Esses biomas têm solos ricos em matéria orgânica e as árvores normalmente são caducifólias, ou seja, perdem as folhas no outono e as recuperam na primavera. Por conta disso esse bioma também é chamado de floresta decídua temperada ou floresta caducifólia. Durante o inverno, as temperaturas podem ser negativas.

Vegetação: bem diversa, encontram-se os carvalhos, bordos, faias e etc.

Fauna: similar à da floresta boreal.

Floresta tropical: localizam-se na região equatorial, entre os trópicos, mais comuns no hemisfério sul (América do Sul, África e Ásia). Também são chamadas de florestas perenifólias, pois as árvores não perdem as folhas de uma só vez, em uma estação do ano. Têm temperaturas altas (21° – 32° C) e altos índices pluviométricos. O solo costuma ser pobre, pois a decomposição ocorre rapidamente, por conta das altas temperaturas e da umidade, então, os elementos costumam ser reabsorvidos pela vegetação.

Vegetação e fauna: muito diversas.

Campos: encontrados em regiões tropicais e temperadas. As quatro estações do ano são bem definidas. Geralmente são biomas abertos, com muitos arbustos e árvores de pequeno porte. Os índices pluviométricos tendem a ser baixos. Há dois tipos básicos de campos, as savanas e as estepes. Nas estepes predominam as gramíneas e há menos árvores do que nas savanas. O cerrado brasileiro é um tipo de savana e as pradarias dos Estados Unidos são um tipo de estepe.

Desertos: são biomas com baixos índices de pluviosidade e umidade. Encontram-se entre as latitudes 30° norte e sul. As temperaturas variam muito durante o dia, de muito quente a muito frio. As baixas temperaturas à noite se devem à baixa umidade. Lembrar que a água atua como moderadora da temperatura dos organismos e dos ambientes. Durante a noite, na medida em que a temperatura diminui, as moléculas de água no estado gasoso vão voltando ao estado líquido, formando ligações de hidrogênio e esse processo libera calor para o meio.

Vegetação: escassa. Presença de gramíneas e arbustos.

Fauna: pouco diversa. Encontram-se répteis, alguns mamíferos, escorpiões e lacraias.

No link abaixo tem uma simulação sobre a circulação atmosférica nas células de Hadley, que explicam a formação dos desertos nas latitudes de 30° C:
https://share.gemini.google/ui3Y7eO04UAH

Os domínios morfoclimáticos:

Como visto, os biomas são gerados graças aos fatores físicos. Usamos o termo bioma para nos referirmos a esses grandes ecossistemas globais com fisionomia vegetal similar e algumas espécies animais também similares (que acredita-se, surgiram por evolução convergente). No Brasil, o geógrafo Aziz Ab'Saber estabeleceu critérios mais complexos no tocante às condições físicas, abrangendo até o relevo de uma região, daí, surgiu uma classificação mais específica para os biomas brasileiros, que também podem ser chamados de domínios morfoclimáticos. São seis:

Amazônia: a floresta amazônica é a maior floresta tropical do mundo e a que tem a maior diversidade biológica. Apresenta temperatura anual com média de 27 °C. Localiza-se na região norte do Brasil, mas estende-se para alguns países vizinhos. É um domínio morfoclimático ameaçado pelo desmatamento e a expansão populacional e agrícola. Mas entenda: o domínio morfoclimático amazônia é um bioma do tipo floresta tropical.

Apesar da grande diversidade de árvores, o solo amazônico é pobre, pois a matéria orgânica que cai é decomposta rapidamente graças às altas temperaturas e às grandes quantidades de organismos decompositores. Essa massa é rapidamente utilizada pelas próprias plantas.

A região amazônica já apresentava ocupantes humanos há 10000 anos. Inclusive, acredita-se que esses indivíduos originaram sociedades que cultivavam o solo há 2500 anos e que isso tenha gerado modificações relevantes no ambiente: os restos alimentares puderam aumentar a fertilidade do solo local, favorecendo o desenvolvimento da floresta.

Mata Atlântica: floresta tropical que se estende por toda a região litorânea brasileira. Sempre convém destacar que esse bioma foi grandemente desmatado desde o início da exploração do pau brasil no século XVI e seguindo durante a construção das cidades e os cultivos de cana de açúcar e café. Estima-se que atualmente só restam 7,0 - 8,5 % da vegetação nativa que também se encontra bem fragmentada. O problema dos fragmentos é que eles podem não ter as quantidades de recursos suficientes para manter uma certa população de organismos, logo, é importante desenvolver formas de se conectar os fragmentos com vistas a conservar as espécies e promover o desenvolvimento da diversidade biológica. Mesmo assim, a floresta ainda tem alta diversidade, é importante na regulação do fluxo hídrico, no controle do clima e protege as encostas das serras, prevenindo os desmoronamentos.

Fragmento de mata atlântica. Imagem: https://pensareco.blogspot.com/2015/05/hoje-e-dia-dela-que-tal-conhecer-mais.html

Em classificações mais recentes, a Mata de Araucárias, localizada no sul do país, caracterizada pela presença da Araucaria angustifolia ou pinheiro do paraná, uma gimnosperma, faz parte da Mata Atlântica. As sementes da araucária, os pinhões, são utilizados na alimentação humana (as pinhas são os estróbilos, as estruturas que abrigam os esporângios).

Caatinga: ocorre na região nordeste. Apresenta altas temperaturas, seca prolongada e baixos índices pluviométricos. As plantas apresentam adaptações pra prevenir a perda de água (adaptações xeromórficas), como o mandacaru (Cereus jamacaru), uma espécie de cacto brasileiro cujo caule armazena água e as folhas se tornaram espinhos, que, além da defesa, reduzem a perda de água por transpiração. Algumas plantas têm raízes superficiais para absorver a água das chuvas. A fauna desse domínio apresenta certa diversidade, porém, é ameaçada pela caça de subsistência, visto que as populações humanas que habitam a caatinga são de baixa renda. Caatinga é um termo derivado do tupi e significa “mata branca”, pois as plantas ficam com os galhos esbranquiçados no período da seca.

Cerrado: é o segundo maior bioma brasileiro, concentra-se na região centro oeste, no planalto central brasileiro e a fitofisionomia mais típica é similar às savanas. Apresenta altas temperaturas (média anual de 26 °C) e uma estação seca prolongada. Podemos dizer que o cerrado apresenta apenas duas estações anuais, uma seca e uma chuvosa. Durante a estação seca é comum haver incêndios naturais e esse é um fator importante, pois, para certas plantas, é necessário que o fogo rompa o tegumento impermeável das sementes para que elas possam germinar. Além, claro, de eliminar outras plantas competidoras e formigas que podem se alimentar das folhas da planta jovem.

As plantas do cerrado apresentam adaptações para dificultar as perdas de água, como as folhas com cutícula espessa e os caules com uma camada de cortiça que os protege durante os incêndios. Inclusive, às vezes se comenta que o cerrado é uma "floresta de cabeça para baixo", por conta de as raízes de muitas das espécies de árvores serem muito profundas e muito ramificadas, mais do que as copas, para aumentar a eficiência da absorção de água, permitindo que as árvores não percam as folhas até mesmo na estação seca.

O solo do cerrado é ácido e rico em alumínio, que pode ser tóxico. Pode ser cultivado desde que a acidez seja corrigida, por exemplo, com a adição de calcário. O solo também tem a característica de ser poroso, de maneira que as águas das chuvas, ao adentrarem, arrastam consigo alguns nutrientes importantes. Isso pode ser corrigido, em parte, pela adubação.

No cerrado estão presentes nascentes de água que originam rios componentes de várias bacias hidrográficas brasileiras. O cerrado também é rico em reservatórios de água subterrâneos. Essas características lhe conferem outro apelido: "caixa d'água do Brasil".

Dentre as principais ameaças à conservação do cerrado estão a agricultura e a pecuária. Estima-se que desde 1970, 50 % do cerrado foi devastado e cerca de 20 % das espécies animais e vegetais exclusivas do cerrado já tenham sido extintas. O desmatamento gera problemas graves para a biodiversidade, para as comunidades tradicionais e também pode gerar problemas hidrológicos de grande magnitude ao eliminar nascentes, diminuir o volume dos rios, alterar o ciclo hidrológico e prejudicar a geração de energia hidrelétrica.

No que diz respeito ao aspecto, há regiões com fisionomias distintas, além daquilo que se chama cerrado sentido estrito, com as suas árvores mais baixas e de galhos retorcidos. No sentido amplo, há, por exemplo, mais próximos dos corpos d’água, fisionomias mais similares às florestas, como a mata ciliar, a mata de galeria, a mata seca e o cerradão.

http://www.agencia.cnptia.embrapa.br/Agencia16/AG01/arvore/AG01_23_911200585232.html

Pampas: também denominado de campos do sul, por estar localizado na região sul do país, é caracterizado pela predominância de vegetação herbácea. Acredita-se que 58,7 % do bioma já foi modificado pela ação humana, como a criação de gado.

Pantanal: localizado nos estados do Mato Grosso e Mato Grosso do Sul, mas também em países vizinhos. É uma planície e fica em grande parte inundada nos meses de cheia dos rios da Bacia do Paraguai. Apresenta alta biodiversidade.

REFERÊNCIAS:
As referências básicas dessa série sobre ecologia são:
Lopes, L. & Rosso, S. BIO: Volume Único. Saraiva. 3ª ed. 2013.Thompson, M. & Rios, EP. Conexões com a Biologia. Vol. 1. Moderna. 2ª ed. 2016.Townsend, CR., Begon, M., Harper, JL. Fundamentos em Ecologia. 3ª ed. Artmed. 2010.Urry, LA. et al. Biology. 11th ed. Pearson. 2016.
As restantes serão informadas na parte final sobre esse assunto.

Ecologia 01 - Introdução e conceitos básicos

2019-07-30T14:39:00.000-04:00

ECOLOGIA 01 - INTRODUÇÃO E CONCEITOS BÁSICOS

Maximiliano Mendes

Inicialmente, analise as imagens a seguir, que mostram como os aumentos nos números de espécies animais extintas e as emissões de CO₂ aumentaram:

Gráfico mostrando uma estimativa conservadora do número de espécies extintas ao longo de vários anos. Considerando o total de vertebrados analisados, 59 % foram extintas.

Imagem: https://advances.sciencemag.org/content/1/5/e1400253.full

Gráfico mostrando uma estimativa do aumento na concentração de CO₂ atmosférico ao longo do tempo. Imagem: https://ourworldindata.org/co2-and-other-greenhouse-gas-emissions

Essas imagens têm o objetivo de mostrar a relação possível entre a ação do homem (antrópica) e os problemas ambientais pelos quais estamos passando.

Considerando a escala de tempo geológico, estamos oficialmente no Holoceno há 11700 anos, época iniciada após o final da última glaciação. Mas tendo em vista a grande capacidade da nossa espécie em alterar o ambiente e a magnitude dos impactos causados pelos humanos desde o início da revolução industrial nos anos 1800 d.C. (século XIX), alguns pesquisadores sugerem que, iniciando em 1800 ou nos 1950s (início da era atômica), estejamos em uma nova época chamada de antropoceno. Também se acredita que estamos observando mais um evento de extinção em massa na história do planeta, a sexta extinção, com causas primordialmente antropogênicas.

Atividade industrial típica do nosso tempo. Liberando gases poluentes na atmosfera. Imagem: Pnglfy.

A ecologia é o estudo (logos) da casa (oikós). Esse estudo é multidisciplinar, abrange vários tópicos e, como podemos perceber, tendo em vista as informações acima sobre o que tem acontecido com a “casa”, essa disciplina tem grande importância no tocante à preservação e à qualidade da vida no planeta, inclusive a nossa. Por exemplo, no âmbito da ecologia, estudam-se as diversas relações entre os organismos, uns com os outros e com o ambiente físico, e os padrões de distribuição e abundância das espécies. Mas além disso, buscam-se desenvolver formas de prevenir e lidar com os distúrbios, como preservar o ambiente e as espécies, o gerenciamento dos recursos naturais e etc. Nossa espécie não vive isolada e independente das outras, logo, deve haver harmonia com os outros organismos e com os elementos abióticos constituintes do ambiente.

Indivíduos pertencentes à uma tribo de caçadores-coletores.

Imagem: https://qz.com/1025222/a-paleo-hunter-gatherer-diet-can-improve-your-gut-health/

Ainda sobre a “casa” e o estudo da ecologia, podemos dizer que esse estudo pode abranger níveis distintos de organização e complexidade, do indivíduo à chamada biosfera, sendo que um nível superior engloba os inferiores. Em geral os estudos podem focar em um desses níveis de complexidade, mas é comum que abranjam outros.

Os níveis de organização biológica estudados na ecologia.

Definindo brevemente esses níveis de organização, a população é um grupo de indivíduos de uma mesma espécie que habita uma determinada região em um certo momento e interagem uns com os outros. Normalmente, em uma determinada região, dificilmente haverá apenas uma espécie de organismo, então, ao conjunto de populações que habita essa região chamamos comunidade. Os organismos da comunidade interagem de diversas maneiras uns com os outros, como é o caso das interações entre um predador e a sua presa.

Podemos dizer que a unidade de estudo da ecologia é o ecossistema: um sistema que consiste em um conjunto de organismos, fatores físicos ambientais e das interações entre os organismos e deles com o ambiente físico. Dessas interações emergem outras propriedades, que estão além da simples soma dos componentes do sistema. Nem sempre é simples delimitar exatamente onde está um ecossistema, mas é possível utilizar o termo “paisagem”, que se refere a um “ecossistema” delimitado não necessariamente pela área, mas pela perspectiva do cientista (ou do exercício/questão que você está fazendo). Por exemplo, uma paisagem poderia ser a região que corresponde a todo o espaço percorrido por uma espécie migratória.

Pensar nas questões ecológicas em termos de sistemas (os ecossistemas), facilita perceber as soluções para os problemas. Por exemplo, se em um ecossistema os números de uma certa espécie de herbívoro diminuíram muito, normalmente para entender melhor os motivos, pensar pura e simplesmente apenas em qual espécie está predando-a não é o bastante, pois dificilmente os eventos ocorrem isoladamente. O pensamento baseado em sistemas irá abranger questões como, o que levou uma espécie a predar em maiores quantidades? O número de indivíduos aumentou? Como? Há escassez de outro tipo de presa? Outras espécies foram afetadas? Houve algum evento natural que pode estar relacionado? Esse padrão se repete de tempos em tempos? E etc. É recomendável que o pensamento baseado em sistemas use o modelo visual do iceberg:

O modelo do iceberg, útil para se fazer análises em nível de ecossistemas. Baseado em Ponto & Linder (2011).

Acima do ecossistema, o último nível de organização é a biosfera: é o conjunto de todos os ecossistemas ou a camada superficial do planeta que abriga a vida. De maneira simplificada podemos dizer que ela se estende das profundezas oceânicas até as partes elevadas das montanhas. Logo, não é uniforme, há regiões com características distintas. Isso se deve, pelo menos parcialmente, às movimentações das massas de ar, das águas oceânicas, dos movimentos de rotação e translação do planeta e também da quantidade de energia solar recebida por uma determinada região. Esses fatores físicos contribuem para gerar as zonas climáticas: polar, temperada e tropical, que influenciam no padrão de distribuição dos organismos, como por exemplo, das espécies vegetais que caracterizam os biomas. Os biomas são grandes ecossistemas com características relativamente bem definidas.

REFERÊNCIAS:

As referências básicas dessa série sobre ecologia são:

Lopes, L. & Rosso, S. BIO: Volume Único. Saraiva. 3ª ed. 2013.

Thompson, M. & Rios, EP. Conexões com a Biologia. Vol. 1. Moderna. 2ª ed. 2016.

Townsend, CR., Begon, M., Harper, JL. Fundamentos em Ecologia. 3ª ed. Artmed. 2010.

Urry, LA. et al. Biology. 11th ed. Pearson. 2016.

As restantes serão informadas na parte final sobre esse assunto.

ITENS DE BIOLOGIA COM AS RESPOSTAS COMENTADAS/EXPLICADAS

2019-07-30T14:03:00.001-04:00

Aqui eu disponibilizarei aos poucos e ao longo do tempo alguns links para os itens de biologia com as respostas comentadas de algumas provas: enem, vestibular tradicional da UnB e o PAS etapa 01 da UnB. Caso haja links quebrados, favor avisar. Tudo no 4shared: cuidado com as propagandas perigosas...

ENEM:

2019: https://mega.nz/#!BR82ESAb!DdoB6W9JXZg1qkOvH1ynZuaEQHlm8P6e-EShMC1b6Xo
2018: https://www.4shared.com/office/VYO4cjDxda/ENEM_2018_-_Itens_de_biologia_.html

Vestibular tradicional da UnB:

2019: https://mega.nz/#!AYsjFSSb!GVeQ8IU7AsOGQLvIUyAOd3rpjXKiMI-a0OukbWtayj8
2018: https://www.4shared.com/office/PYlJTXhIfi/Vestibular_UnB_2018_-_itens_de.html

PAS 1 UnB:

2018: https://mega.nz/#!4Q0DySxK!LQTn9TVgi0O6ArpD5o7Us9n-962CXVXSl38KIbTvJjo