Ciclo de vida biológico - Biological life cycle

Ciclo de vida de um mosquito . Uma fêmea adulta põe ovos que se desenvolvem em vários estágios até a idade adulta. A reprodução completa e perpetua o ciclo.

Em biologia , um ciclo de vida biológico (ou apenas ciclo de vida ou ciclo de vida quando o contexto biológico é claro) é uma série de mudanças na forma que um organismo sofre, retornando ao estado inicial. "O conceito está intimamente relacionado aos de história de vida, desenvolvimento e ontogenia , mas difere deles por enfatizar a renovação." As transições de forma podem envolver crescimento, reprodução assexuada ou reprodução sexual .

Em alguns organismos, diferentes "gerações" das espécies se sucedem durante o ciclo de vida. Para plantas e muitas algas , existem dois estágios multicelulares e o ciclo de vida é conhecido como alternância de gerações . O termo história de vida é freqüentemente usado, particularmente para organismos como as algas vermelhas que têm três estágios multicelulares (ou mais), em vez de dois.

Os ciclos de vida que incluem a reprodução sexuada envolvem estágios haplóide ( n ) e diploide (2 n ) alternados , ou seja, uma mudança de ploidia está envolvida. Para retornar de um estágio diplóide para um estágio haploide, a meiose deve ocorrer. Em relação às mudanças de ploidia , existem 3 tipos de ciclos:

  • ciclo de vida haplôntico - a fase haplóide é multicelular e a fase diplóide é uma única célula, a meiose é "zigótica".
  • ciclo de vida diplôntico - o estágio diplóide é multicelular e os gametas haploides são formados, a meiose é "gamética".
  • haplodiplontic ciclo de vida (também referido como diplohaplontic , diplobiontic , ou dibiontic ciclo de vida) - diplóide multicelular e fases haplóides ocorrer, a meiose é "sporic".

Os ciclos diferem em quando ocorre a mitose (crescimento). A meiose zigótica e a meiose gamética têm um estágio mitótico: a mitose ocorre durante a fase n na meiose zigótica e durante a fase 2 n na meiose gamética. Portanto, a meiose zigótica e gamética são denominadas coletivamente "haplobiônica" (fase mitótica única, não deve ser confundida com haplôntica). A meiose espórica, por outro lado, apresenta mitose em dois estágios, ambos os estágios diplóide e haploide, denominados "diplobiônicos" (não deve ser confundido com diplôntico).

Descoberta

O estudo da reprodução e do desenvolvimento dos organismos foi realizado por muitos botânicos e zoólogos.

Wilhelm Hofmeister demonstrou que a alternância de gerações é uma característica que une as plantas e publicou esse resultado em 1851 (ver sexualidade das plantas ).

Alguns termos (haplobionte e diplobionte) usados ​​para a descrição dos ciclos de vida foram propostos inicialmente para algas por Nils Svedelius, e depois passaram a ser usados ​​para outros organismos. Outros termos (autogamia e gamontogamia) usados ​​nos ciclos de vida dos protistas foram introduzidos por Karl Gottlieb Grell. A descrição dos complexos ciclos de vida de vários organismos contribuiu para refutar as idéias da geração espontânea nas décadas de 1840 e 1850.

Ciclo de vida haplôntico

Meiose zigótica

A meiose zigótica é a meiose de um zigoto imediatamente após a cariogamia , que é a fusão de dois núcleos celulares . Dessa forma, o organismo encerra sua fase diplóide e produz várias células haplóides. Essas células se dividem mitoticamente para formar indivíduos multicelulares maiores ou mais células haplóides. Dois tipos opostos de gametas (por exemplo, masculino e feminino) desses indivíduos ou células se fundem para se tornar um zigoto.

Em todo o ciclo, os zigotos são a única célula diplóide; a mitose ocorre apenas na fase haplóide.

Os indivíduos ou células resultantes da mitose são haplontes, portanto, esse ciclo de vida também é chamado de ciclo de vida haplôntico. Os haplontes são:

Ciclo de vida diplôntico

Meiose gamética

Na meiose gamética, em vez de se dividir imediatamente meioticamente para produzir células haploides, o zigoto se divide mitoticamente para produzir um indivíduo diplóide multicelular ou um grupo de células diplóides mais unicelulares. As células dos indivíduos diplóides então sofrem meiose para produzir células haplóides ou gametas . As células haplóides podem se dividir novamente (por mitose) para formar mais células haplóides, como em muitas leveduras, mas a fase haplóide não é a fase predominante do ciclo de vida. Na maioria dos diplontes, a mitose ocorre apenas na fase diplóide, ou seja, os gametas geralmente se formam rapidamente e se fundem para produzir zigotos diplóides.

Em todo o ciclo, os gametas são geralmente as únicas células haplóides, e a mitose geralmente ocorre apenas na fase diplóide.

O indivíduo multicelular diplóide é diplôntico, portanto, a meiose gamética também é chamada de ciclo de vida diplôntico. Diplonts são:

Ciclo de vida haplodiplôntico

Meiose espórica

Na meiose espórica (também conhecida como meiose intermediária), o zigoto se divide mitoticamente para produzir um esporófito diplóide multicelular . O esporófito cria esporos por meiose que também se dividem em indivíduos haplóides produtores de mitose, chamados gametófitos . Os gametófitos produzem gametas por meio da mitose. Em algumas plantas, o gametófito não é apenas pequeno, mas também tem vida curta; em outras plantas e em muitas algas, o gametófito é o estágio "dominante" do ciclo de vida.

Haplodiplonts são:

Alguns animais têm um sistema de determinação do sexo chamado haplodiplóide , mas isso não está relacionado ao ciclo de vida haplodiplôntico.

Meiose vegetativa

Algumas algas vermelhas (como Bonnemaisonia e Lemanea ) e algas verdes (como Prasiola ) têm meiose vegetativa, também chamada de meiose somática, que é um fenômeno raro. A meiose vegetativa pode ocorrer em ciclos de vida haplodiplônticos e diplônticos. Os gametófitos permanecem ligados a e parte do esporófito. As células diploides vegetativas (não reprodutivas) sofrem meiose, gerando células haplóides vegetativas. Estes sofrem muitas mitose e produzem gametas.

Um fenômeno diferente, denominado diploidização vegetativa, um tipo de apomixia , ocorre em algumas algas marrons (por exemplo, Elachista stellaris ). As células em uma parte haplóide da planta duplicam espontaneamente seus cromossomos para produzir tecido diplóide.

Ciclo de vida parasita

Os parasitas dependem da exploração de um ou mais hosts . Aqueles que devem infectar mais de uma espécie de hospedeiro para completar seus ciclos de vida são considerados ciclos de vida complexos ou indiretos. Dirofilaria immitis , ou dirofilariose, tem um ciclo de vida indireto, por exemplo. As microfilárias devem primeiro ser ingeridas por uma fêmea do mosquito , onde se desenvolvem para o estágio larval infectante . O mosquito então pica um animal e transmite as larvas infectantes para o animal, onde elas migram para a artéria pulmonar e amadurecem em adultos.

Os parasitas que infectam uma única espécie têm ciclos de vida diretos. Um exemplo de parasita com ciclo de vida direto é Ancylostoma caninum , ou ancilóstomo canino. Eles se desenvolvem até o estágio larval infeccioso no ambiente, então penetram na pele do cão diretamente e amadurecem para adultos no intestino delgado .

Se um parasita precisa infectar um determinado hospedeiro para completar seu ciclo de vida, é considerado um parasita obrigatório desse hospedeiro; às vezes, a infecção é facultativa - o parasita pode sobreviver e completar seu ciclo de vida sem infectar aquela espécie hospedeira específica. Os parasitas às vezes infectam hospedeiros nos quais não conseguem completar seus ciclos de vida; esses são hosts acidentais.

Um hospedeiro no qual os parasitas se reproduzem sexualmente é conhecido como hospedeiro definitivo, final ou primário. Em hospedeiros intermediários, os parasitas não se reproduzem ou o fazem assexuadamente, mas o parasita sempre evolui para um novo estágio nesse tipo de hospedeiro. Em alguns casos, um parasita infecta um hospedeiro, mas não sofre nenhum desenvolvimento, esses hospedeiros são conhecidos como paratênicos ou hospedeiros de transporte. O hospedeiro paratênico pode ser útil para aumentar a chance de o parasita ser transmitido ao hospedeiro definitivo. Por exemplo, o verme pulmonar do gato ( Aelurostrongylus abstrusus ) usa uma lesma ou caracol como hospedeiro intermediário; a larva do primeiro estágio entra no molusco e se desenvolve para a larva do terceiro estágio, que é infecciosa para o hospedeiro definitivo - o gato. Se um rato comer a lesma, a larva do terceiro estágio entrará nos tecidos do rato, mas não sofrerá nenhum desenvolvimento.

Ciclo de vida do apicomplexan , Babesia , Ciclo de vida do parasita unicelular Babesia, incluindo a infecção em humanos

Evolução

O tipo primitivo de ciclo de vida provavelmente tinha indivíduos haplóides com reprodução assexuada. Bactérias e arquéias exibem um ciclo de vida como este, e alguns eucariotos aparentemente também (por exemplo, Cryptophyta , Choanoflagellata , muitos Euglenozoa , muitos Amoebozoa , algumas algas vermelhas, algumas algas verdes , os fungos imperfeitos , alguns rotíferos e muitos outros grupos, não necessariamente haplóide). No entanto, esses eucariotos provavelmente não são primitivamente assexuados, mas perderam sua reprodução sexual ou simplesmente não foram observados ainda. Muitos eucariotos (incluindo animais e plantas) exibem reprodução assexuada , que pode ser facultativa ou obrigatória no ciclo de vida, com reprodução sexual ocorrendo com mais ou menos frequência.

Organismos individuais que participam de um ciclo de vida biológico normalmente envelhecem e morrem, enquanto as células desses organismos que conectam gerações sucessivas do ciclo de vida (células da linha germinativa e seus descendentes) são potencialmente imortais. A base para essa diferença é um problema fundamental da biologia. O biólogo e historiador russo Zhores A. Medvedev considerou que a precisão da replicação do genoma e de outros sistemas sintéticos por si só não pode explicar a imortalidade das linhas germinativas . Em vez disso, Medvedev pensava que características conhecidas da bioquímica e genética da reprodução sexual indicam a presença de processos únicos de manutenção e restauração de informações no estágio de gametogênese do ciclo de vida biológico. Em particular, Medvedev considerou que as oportunidades mais importantes para a manutenção da informação das células germinativas são criadas pela recombinação durante a meiose e o reparo do DNA ; ele os via como processos dentro das células germinativas que eram capazes de restaurar a integridade do DNA e dos cromossomos dos tipos de danos que causam envelhecimento irreversível em células não germinativas, por exemplo, células somáticas .

A ancestralidade de cada célula atual presumivelmente remonta, em uma linhagem contínua por mais de 3 bilhões de anos, até a origem da vida . Na verdade, não são as células que são imortais, mas sim as linhagens celulares multigeracionais. A imortalidade de uma linhagem celular depende da manutenção do potencial de divisão celular . Este potencial pode ser perdido em qualquer linhagem particular por causa de dano celular, diferenciação terminal como ocorre nas células nervosas ou morte celular programada ( apoptose ) durante o desenvolvimento. A manutenção do potencial de divisão celular do ciclo de vida biológico ao longo de gerações sucessivas depende da prevenção e do reparo preciso do dano celular, particularmente do dano ao DNA . Em organismos sexuais, a continuidade da linha germinativa ao longo de sucessivas gerações do ciclo celular depende da eficácia dos processos para evitar danos ao DNA e reparar os danos de DNA que ocorrerem. Os processos sexuais em eucariotos , assim como em procariotos , fornecem uma oportunidade para o reparo eficaz de danos ao DNA na linhagem germinativa por recombinação homóloga .

Veja também

  • Alternância de gerações  - Ciclo reprodutivo de plantas e algas
  • Apomixia  - Substituição da reprodução sexual normal pela reprodução assexuada, sem fertilização
  • Haplodiploidia  - Sistema biológico onde o sexo é determinado pelo número de conjuntos de cromossomos
  • Ciclo parassexual  - mecanismo não sexual para transferência de material genético sem meiose
  • Partenogênese  - forma natural de reprodução assexuada em que o crescimento e o desenvolvimento dos embriões ocorrem sem fertilização
  • Metamorfose - Mudança profunda na estrutura corporal durante o desenvolvimento pós-embrionário de um organismo
  • Biologia reprodutiva  - Ramo da biologia estudando reprodução
  • Recombinação mitótica

Referências

Fontes

  • van den Hoek, C .; Mann; Jahns, HM (1995). Algae: An Introduction to Phycology . Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-31687-3.

Leitura adicional