Evolução: Da Célula á Multicelularidade no Laboratório

Dois investigadores, Ratcliff e Travisano, cultivaram fungo unicelular (levedura) Saccharomyces cerevisiae num meio de cultura rico em nutrientes, em tubos de ensaio, permitindo que as células lá crescessem por um dia, para centrifugarem os tubos estratificando o seu conteúdo pela densidade. Assim, quando a mistura se acomodava, grupos de células precipitavam-se no fundo dos tubos de forma mais rápida do que células individuais, por serem mais pesados, sendo então, esses agregados, removidos e, transferidos para novos tubos com novo meio de cultura, onde cresciam novamente. Este procedimento foi repetido por dezenas de ciclos. Entre as principais observações, descritas no artigo da revista científica PNAS, estão:

A evolução rápida de genótipos de agregação que exibem uma história de vida multicelular particular, por sua vez, caracterizada pela reprodução, através da liberação de propágulos multicelulares, além de uma fase juvenil, envolvendo um crescimento determinado, isto é, até atingir dimensões críticas.

Ao analisarem esses agregados de células, os investigadores puderam constatar que não se tratavam apenas de grupos de células, mas eram de fato células aparentadas que permaneceram agrupadas após a divisão celular. Em teoria, a formação desses agregados poderia dar-se tanto por agregação de células diferentes, como por não separação de 'células filhas. A nova forma de vida para a qual estes agregados evoluíram tornou-se ela própria passiva de selecção, mostrando também uma mudança no nível de selecção natural em que os alvos passam das células individuais para os agregados multicelulares.

Em resposta à selecção para a sedimentação ainda mais rápida, o fenótipo de floco das leveduras modificou-se aumentando a duração da fase juvenil, que precede a produção de propágulos multicelulares, mantendo-se mais pesados por mais tempo. A própria divisão do trabalho é um exemplo dessa mudança do nível da selecção já que resultou numa maioria de células permanecendo viáveis e reproduzindo-se, enquanto, uma minoria de células tornaram-se apoptóticas. Os agregados de leveduras produziam um maior número de propágulos a partir de um determinado número de células. Este tipo de diferenciação, segundo os pesquisadores, é a funcionalmente análoga a distinção entre germe e soma, na qual certas células se especializam na reprodução, os gametas, e outras em funções não-reprodutiva, isto é, todo o resto.

Ratcliff comunicou ao jornal Science Daily:

"Um agregado por si só não é multicelular. Mas quando as células em um agregado cooperam, fazendo sacrifícios para o bem comum, e se adaptar às mudanças, isso é uma transição evolutiva para a multicelularidade."

“Para que organismos multicelulares se formem, algumas  células precisam de sacrificar a sua capacidade de se  reproduzirem, uma acção que favorece o todo, mas não o indivíduo”

 

Como é explicado no artigo do Science Daily:

"Por exemplo, todas as células no corpo humano são essencialmente um sistema de apoio que permite que espermatozóides e óvulos passem DNA à próxima geração. Assim, a multicelularidade é por natureza extremamente cooperativa. Alguns dos melhores competidores na natureza são aqueles que se envolvem em cooperação”

 

Travisano afirmou:

"O cancro foi recentemente descrito como um fóssil da origem da multicelularidade, que pode ser investigado directamente com o sistema de leveduras.”

Na natureza são observadas colónias, como as algas Volvox, - um género de algas verdes coloniais que pertencem à divisão Chlorophyta. É uma colónia esférica em que existem mais de 500 a 50 mil células biflageladas que, unindo-se por filamentos citoplasmáticos e bainhas gelatinosas, constituem uma esfera oca. Os flagelos das células da camada externa imprimem à colónia um movimento coordenado em volta do seu eixo. As células maiores da colónia têm função reprodutora.

É claro que o que foi reproduzido por estes investigadores está ainda longe de atingir este nível de organização, sendo ilustrativo de um estádio mais primitivo do desenvolvimento da multicelularidade.

Referencias::

Ratcliff, William C., Denison, R. Ford, Borrello, Mark and Travisano, Michael Experimental evolution of multicellularity. Proceedings of the National Academy of Sciences, January 17, 2012 DOI: 10.1073/pnas.1115323109 

http://www.sciencedaily.com/releases/2012/01/120117144330.htm