Introdução à Bioquímica/A Bioquímica como Ciência da Vida/Organização da vida/Domínios da Vida

acima: Organização da Vida
| próximo: Organização celular

Os domínios da Vida

Uma representação da árvore da Vida. A azul, o domínio Bacteria; a verde, o domínio Archaea; a vermelho, o domínio Eukarya. O nível de ramificação e a distância entre os ramos reflectem a distância evolucionária entre os diferentes grupos, tal como obtida através da comparação do RNA de diversos organismos.

Os organismos vivos apresentam uma grande diversidade morfológica e funcional. Podem ser constituídos por apenas uma célula ou terem milhões de células organizadas em tecidos diferenciados; podem criar o seu próprio alimento ou necessitar de o obter de alguma fonte; podem depender do oxigénio ou nem sequer tolerar a sua presença. De forma a sistematizar os organismos do nosso planeta, é feita a divisão dos mesmos de acordo com estas e outras características comuns. O ramo científico que estuda a classificação dos seres vivos é a taxonomia.

Na actualidade, é geralmente aceite a divisão de todos os organismos em três domínios, proposta por Carl Woese:

• o domínio Eukarya inclui todos os organismos eucariontes;
• o domínio Eubacteria ou simplesmente Bacteria inclui todas as bactérias (procariontes);
• o domínio Archaea (anteriormente designado "Archaebacteria") inclui procariontes com características filogenéticas (relações evolucionárias obtidas por análise genómica) diferentes da bactérias.

Nesta classificação não se incluem os vírus. É ainda assunto de debate se os vírus devem ser classificados como sistemas vivos ou não; apesar de conterem material genético, poderem reproduzir-se e apresentarem um "ciclo de vida", não são capazes de o suster de forma independente e não têm a característica organização interna dos organismos vivos. Também os priões, partículas proteicas com características virais, estão fora desta classificação proposta por Woese.

Tanto as bactérias como as arqueas são por vezes englobadas num super-reino Prokaryota (procariontes; por vezes designado Monera, um termo obsoleto) quando se considera uma divisão em duas categorias (sendo a outra a Eukaryota). No entanto, os estudos filogenéticos de Woese e posteriores demonstram que as arqueas e as bactérias têm ramos de evolução distintos; em adição, existem algumas características morfológicas e metabólicas mais próximas entre arqueas e eucariontes que entre arqueas e bactérias. É também actualmente referido o super-reino Acytota (organismos acelulares), englobando os vírus e priões.

Um terceiro sistema de classificação geral dos seres vivos consiste em considerar a existência de seis reinos:

• Archaebacteria - correspondente ao domínio Archaea.
• Eubacteria - as verdadeiras bactérias.
• Fungi - fungos.
• Plantae - plantas.
• Animalia - animais.
• Protista - eucariontes unicelulares e algas sem verdadeiros tecidos.

No sistema dos três domínios de Woese, Fungi, Plantae e Animalia são reinos pertencentes ao domínio Eukarya; o reino Protista engloba diversos grupos filogeneticamente diversos mas que não se encaixam nos restantes reinos eucarióticos.

A classificação hierárquica biológica

A classificação dos seres vivos é feita do grupo mais geral (domínio) ao mais específico (espécie).

A divisão dos organismos em domínios é muito geral e existe necessidade de os organizar de forma mais sistemática. O primeiro sistema taxonómico foi desenvolvido pelo cientista sueco Lineu, que estabeleceu a seguinte hierarquia:

Reino > Filo (ou Divisão, para plantas) > Classe > Ordem > Família > Género > Espécie

Assim, um reino poderia conter diversos filos; cada filo, diversas classes, etc., até se chegar à classificação por espécies, que distingue organismos atribuindo-lhe um nome binomial em latim, composto pelo nome do género correspondente e um epíteto específico. Lineu usou características morfológicas para distinguir espécies; muita da classificação por ele feita subsiste até hoje, classificação esta baseada não só em características morfológicas mas também (e especialmente) em características filogenéticas. O sistema de classificação sofreu alguns refinamentos (como por exemplo a existência de supergrupos ou subgrupos, como subordens ou superfamílias).

Bases para a classificação

A divisão entre organismos eucarióticos e organismos procarióticos deve-se às diferenças fundamentais das células que constituem estes dois grupos. As células eucarióticas possuem um núcleo bem definido contendo material genético, delimitado por uma membrana; possuem diversos organelos também delimitados por membranas, nos quais ocorrem processos metabólicos especializados - existe portanto compartimentalização na célula. tal nível de compartimentalização não existe em células procarióticas. as diferenças entre os diferentes tipos de células são exploradas no capítulo sobre organização celular.

Após os trabalhos de Woese, que analisou o RNA ribossomal de diversos procariontes, tornou-se óbvia uma distinção entre diferentes membros deste grupo, surgindo a necessidade de o separar em dois domínios, Archaea e Eubacteria. As arqueas possuem algumas características bem distintas das verdadeiras bactérias, incluindo vias metabólicas modificadas ou únicas e a presença de lípidos membranares distintos dos bacterianos. Mais curiosamente, possuem algumas características mais próximas das dos eucariontes que de procariontes, como o mecanismo de transcrição e tradução do DNA. As arqueas são organismos extremófilos, ou seja, vivem em condições consideradas extremas para outros organismos, como alta salinidade, temperaturas muito altas (como as presentes em hotspots) ou muito baixas (encontra-se arqueas no gelo antártico) e ambientes de extrema acidez. Embora a classificação filogenética dos três domínios seja ainda algo controversa, é aceite que existiu primeiro uma divergência que criou o grupo das bactérias e mais tarde uma segunda divergência do grupo das não-bactérias que originou as arqueas modernas e os eucariontes. Também se pensa que as arqueas terão sofrido poucas modificações ao longo da evolução, por se encontrarem preferencialmente em nichos ecológicos com condições semelhantes aos dos primórdios da vida na Terra.

Quase todos os eucariontes conhecidos dependem da presença de oxigénio para o seu metabolismo normal, ou seja, são organismos aeróbios. O oxigénio é necessário na fosforilação oxidativa como aceitador final de electrões. Em contraste, os procariontes apresentam uma grande diversidade de metabolismo energético, podendo classificar-se de diferentes formas quanto ao aceitador final de electrões e quanto à fonte de carbono usada para o seu desenvolvimento:

• Organismos fototróficos usam a energia luminosa como fonte energética. Dentro destes, existem os:
  • Organismos fotoautotróficos, que usam o dióxido de carbono (CO₂) como fonte primária de carbono; nestes incluem-se as cianobactérias mas também, por definição, as plantas.
  • Organismos foto-heterotróficos, que usam compostos orgânicos como fonte primária de carbono. Incluem alguns tipos de bactérias (como as bactérias púrpura).
• Organismos quimiotróficos usam a energia retirada do catabolismo de compostos químicos. Dentro destes, existem os:
  • Organismos quimio-heterotróficos: usam compostos orgânicos como fonte de carbono) e dividem-se por sua vez (dependendo da fonte de energia) em:
    • Organismos quimiolitotróficos, que usam compostos inorgânicos como fonte de energia. Exemplos incluem as bactérias redutoras de sulfato, que usam este anião.
    • Organismos quimiorganotróficos, que usam compostos orgânicos como fonte de energia. Nestes incluem-se a maioria das bactérias, assim como todos os eucariontes não fototróficos.
  • Organismos quimioautotróficos: usam CO₂ como fonte de carbono.

Os organismos que não usam o oxigénio molecular como aceitador final de electrões (ou seja, que não respiram oxigénio mas sim outro composto químico) são denominados anaeróbios. Os anaeróbios que não suportam sequer a presença de oxigénio são anaeróbios obrigatórios. Alguns procariontes apresentam características mistas: podem por exemplo usar oxigénio nalgumas ocasiões mas também utilizar metabolismo anaeróbio quando a quantidade de oxigénio é limitante (aeróbios facultativos); ou então necessitar de oxigénio para o seu metabolismo mas a uma pressão parcial menor que a atmosférica (microaerofílicos). Existem também designações mais específicas para um determinado tipo de metabolismo; por exemplo, organimos metanogénicos são aqueles que sintetizam metano como produto da respiração; bactérias sulfurosas usam compostos de enxofre como fonte de energia metabólica, etc.