Unidade 1: Biodiversidade I

3. Principais grupos de organismos

3.1 Vírus

Os vírus são parasitas obrigatórios de organização não celular, de tamanho extremamente reduzido, variando entre 200 e 28 nanômetros. No estado extracelular são constituídos de envoltório proteico, chamado capsídio, que protege uma porção central de ácido nucleico, que corresponde ao genoma viral. Esta estrutura é chamada vírion ou partícula viral, e é através dela que um vírus pode ser transmitido de uma célula hospedeira para outra. Como você deve ter percebido, os vírus não possuem como unidade básica, a célula, por isto, existe controvérsia dentro da comunidade científica se realmente deveriam ser considerados como organismos vivos.

O vírus precisa encontrar uma célula hospedeira compatível para se multiplicar.  Quando uma célula hospedeira é encontrada, o genoma viral é introduzido em seu interior e no estado intracelular, a replicação do material genético do vírus e das partículas proteicas que formam seu envoltório têm início. Neste estado, dizemos que a célula foi infectada e, a partir daí, a maquinaria e as funções metabólicas da célula hospedeira são redirecionadas pelo vírus. Existe grande diversidade de vírus e eles podem infectar todos os grupos de organismos vivos de que temos conhecimento.

O material genético dos vírus é composto exclusivamente de DNA ou de RNA, que podem estar na forma de fita simples ou dupla. Contudo existem vírus que utilizam DNA e RNA durantes diferentes fases de seu ciclo reprodutivo, como é o caso dos retrovírus e do vírus da hepatite B (MADIGAN ET AL., 2010).

O ciclo reprodutivo dos vírus pode ser sintetizado em cinco etapas: 1) adsorção viral, que corresponde à fase de reconhecimento e fixação na superfície da célula hospedeira; 2) infecção, que é a penetração do genoma viral na célula hospedeira; 3) síntese de ácidos nucleicos e proteínas virais através do controle da maquinaria celular do hospedeiro; 4) montagem e empacotamento das partículas virais; e 5) liberação de novos vírions que podem infectar novas células (MADIGAN ET AL., 2010).

Existem estimativas de que mais de 60% das doenças infecciosas do homem sejam causadas por vírus em países desenvolvidos (TORTORA ET AL., 2012), e que mais de 2 mil doenças de plantas sejam virais (EVERT & EICHHORN, 2014). Assim, os vírus constituem parasitas que representam grande prejuízo para o homem, seja por efeito de sua ação direta sobre a espécie, ou indiretamente, por causar perdas em criações de animais ou por reduzir a produtividade de colheitas.

3.2 Procariotos

Os organismos procariotos representam as formas de vida mais antigas que habitam a Terra, sendo os primeiros registros destas formas de vida datados de 3,5 bilhões de anos. A evolução dos procariotos, ao longo tempo geológico, lhes permitiu desenvolver uma ampla gama de estratégias adaptativas que é refletida na grande diversidade do grupo e na quantidade de habitats que conseguem colonizar, sendo considerados os organismos mais numerosos da Terra. Apesar de possuírem tamanho microscópico, entre 0,2 a 10 µm, estima-se que a biomassa de procariotos que existe na Terra deve ser superior à biomassa total de todos os organismos eucarióticos somados.

Praticamente não existem ambientes livres de procariotos na Terra, inclusive a superfície de todos os outros organismos vivos e suas cavidades abertas (boca e trato gastrointestinal) são povoadas por procariotos. Existem procariotos que vivem em ambientes extremos, nos quais poucas formas de vida conseguem sobreviver, como fontes termais, em regiões polares, ambientes salinos, nas zonas abissais dos oceanos, etc.

Os procariotos desempenham papel fundamental na ciclagem de nutrientes inorgânicos dos compartimentos ambientais que ocupam, na decomposição da matéria orgânica, na produção de alimentos, como derivados do leite e embutidos, na produção de compostos de interesse farmacêutico, biocombustíveis, etc. Por outro lado, são importantes agentes infecciosos, causando doenças no homem e em outros animais e em plantas.

Estes organismos, estão representados em dois domínios, o primeiro, Domínio Bacteria, inclui as linhagens mais antigas de bactérias autotróficas quimiossintetizantes termofílicas (gênero Aquifex), que oxidam o hidrogênio gasoso ou que reduzem compostos sulfurosos; as linhagens de autótrofos fotossintetizantes, representadas pelas cianobactérias e pelas bactérias purpúreas e verdes; as proteobactérias e as bactérias Gram-positivas. Representam o grupo mais diverso entre os procariotos e estão distribuídos em 17 filos. 

O segundo, Domínio Archaea, inclui as arqueas, que são organismos não patogênicos, geralmente habitantes de ambientes extremos, incluindo também representantes da microbiota do solo, de lagos gelados e do picoplâncton marinho. Possuem paredes desprovidas de peptideoglicano e RNA polimerase mais complexa que das bactérias. São extremamente diversificadas em termos metabólicos e são divididas em três filos: Euryarchaeota, que compreende as arqueas que vivem em ambientes com altas salinidades (halófilas) e as produtoras de metano (metanogênicas); Crenarchaeota, que compreende as arqueas que vivem em ambientes de temperaturas extremas, próximas do ponto de ebulição ou de congelamento da água (hipertermófilas e psicrófilas, respectivamente); e Korarchaeota, que inclui representantes hipertermófilos que se ramificaram cedo na história evolutiva do grupo.

Os procariotos dos Domínios Archaea e Bacteria, apesar de não compartilharem o mesmo ancestral mais recente, apresentam características estruturais semelhantes. Não apresentam organelas celulares, o material genético por consequência não está envolvido por um envelope nuclear. Este é representado por uma única molécula de DNA circular associada a proteínas histonas (Archaea) ou não (Bacteria), altamente compactada e ancorada à membrana celular, numa região chamada nucleóide. Os procariotos também apresentam material genético na forma de plasmídios, que são capazes de se replicar sem o controle do cromossomo e podem ser considerados importantes meios pelos quais cepas bacterianas adquirem resistência a antibióticos ou outros fatores.

A membrana citoplasmática é constituída por uma dupla camada lipídica, que diferentemente dos eucariotos, é livre de esteróis. Os pigmentos das bactérias fotossintetizantes e os elementos da cadeia transportadora das bactérias aeróbias estão presentes em invaginações da membrana citoplasmática. No citosol podem ser observados vários tipos de grânulos de reserva nutricional.

Externamente à membrana citoplasmática, pode estar presente uma parede celular constituída de peptideoglicano nas bactérias, e de proteínas e/u polissacarídeos nas arquea. As bactérias são classificadas como Gram-positivas ou Gram-negativas dependendo da constituição estrutural de suas paredes. Alguns poucos procariotos, como as micoplasmas, são desprovidos de parede. Revestindo a parede celular pode estar presente uma cápsula polissacarídica, chamada glicocálice, que tem função de proteger a célula contra dessecação e que permite a fixação do organismo a substratos específicos; este aspecto é particularmente importante para os representantes patogênicos.

Alguns procariotos podem exibir motilidade graças à presença de flagelos, outros podem se fixar a um substrato devido à presença de estruturas chamadas fímbrias.

Quanto à morfologia, os procariotos apresentam grande diversidade de formas podendo ocorrer como células isoladas, colônias ou filamentos. O formato das células também pode ser variável, sendo comuns as formas cilíndricas (bastonetes), esféricas (cocos) e alongadas curvas ou espiraladas (espirilos).

A reprodução dos procariotos pode ser por fissão binária, brotamento ou fragmentação de filamentos, sendo a primeira forma mais comum. O tempo de geração dos procariotos é muito curto, uma população de Escherichia coli, por exemplo, em condições ideais pode se duplicar em 20 minutos. Alguns procariotos podem se reproduzir sexuadamente via conjugação. Podem ainda produzir esporos de resistência por fissão múltipla (endósporos) ou apical (exósporos).

As cianobactérias, que são bactérias que realizam fotossíntese do tipo oxigênico, podem apresentar, entre as células de um filamento, algumas células especializadas em fixar nitrogênio atmosférico, chamadas heterocistos. Este grupo de bactérias teve um papel importante na criação de uma atmosfera oxigênica na Terra, e, por consequência, no estabelecimento da camada de ozônio, fatos que condicionaram o aparecimento da maioria das formas de vida que conhecemos.