How we think complex cells evolved - Adam Jacobson

Tradutor: Margarida Ferreira Revisora: Elena Crescia

What if you could absorb another organism

E se conseguisses absorver outro organismo e ganhar as suas capacidades?

and take on its abilities?

Imagine you swallowed a small bird and suddenly gained the ability to fly.

Imagina que engolias um pequeno pássaro

e, de repente, tinhas a capacidade de voar.

Or if you engulfed a cobra

Ou se comesses uma cobra e depois fosses capaz de cuspir veneno dos dentes.

and were then able to spit poisonous venom from your teeth.

Throughout the history of life,

Durante a história da vida,

specifically during the evolution of complex eukaryotic cells,

especialmente durante a evolução das complexas células eucarióticas,

things like this happened all the time.

coisas como estas aconteciam muitas vezes.

One organism absorbed another,

Um organismo absorvia outro

and they united to become a new organism with the combined abilities of both.

e ficavam unidos para formar um novo organismo

com as capacidades conjugadas de ambos.

We think that around 2 billion years ago,

Julgamos que há 2 mil milhões de anos,

the only living organisms on Earth were prokaryotes,

os únicos organismos vivos na Terra eram os procariontes,

single-celled organisms lacking membrane-bound organelles.

organismos unicelulares sem organelos ligados à membrana.

Let's look closely at just three of them.

Vamos ver três destes exemplos.

One was a big, simple blob-like cell

Uma era uma grande e simples célula com a capacidade para absorver coisas

with the ability to absorb things by wrapping its cell membrane around them.

ao rodeá-las com a sua membrana celular.

Outra era uma célula bacteriana

Another was a bacterial cell

that converted solar energy into sugar molecules through photosynthesis.

que convertia energia solar em moléculas de açúcar através da fotossíntese.

A third used oxygen gas to break down materials like sugar

Uma terceira usava o oxigénio gasoso para desfazer essas moléculas de açúcar

and release its energy into a form useful for life activities.

e libertar energia numa forma útil para as atividades vitais.

The blob cells would occasionally absorb the little photosynthetic bacteria.

As células maiores

ocasionalmente absorviam as pequenas bactérias fotossintéticas.

These bacteria then lived inside the blob and divided like they always had,

Estas bactérias viviam no interior dessas células

e dividiam-se como sempre tinham feito,

but their existence became linked.

mas a sua existência tornou-se interligada.

If you stumbled upon this living arrangement,

Se te deparasses com esta forma de viver,

you might just think that the whole thing was one organism,

poderias pensar que aquela coisa seria só um organismo,

that the green photosynthetic bacteria were just a part of the blob

que as bactérias verdes fotossintéticas eram apenas uma parte da célula maior

that performed one of its life functions,

que realizavam uma das suas muitas funções vitais,

just like your heart is a part of you

tal como o coração faz parte de nós

that performs the function of pumping your blood.

e executa a função de bombear o nosso sangue.

This process of cells living together is called endosymbiosis,

Este processo em que as células vivem juntas

chama-se endossimbiose, ou seja, um organismo que vive dentro de outro.

one organism living inside another.

But the endosymbiosis didn't stop there.

Mas a endossimbiose não para aqui.

What would happen if the other bacteria moved in, too?

O que aconteceria se a outra bactéria também se mudasse para aqui?

Now the cells of this species started becoming highly complex.

As células desta espécie começaram a ficar altamente complexas.

They were big and full of intricate structures

Eram grandes e cheias de estruturas intrincadas

that we call chloroplasts and mitochondria.

a que chamamos cloroplastos e mitocôndrias.

These structures work together to harness sunlight,

Estas estruturas trabalham juntas para captar luz solar,

make sugar,

produzir açúcar e destruí-lo usando o oxigénio

and break down that sugar using the oxygen

that right around this time started to appear in the Earth's atmosphere.

que começou a aparecer por esta altura na atmosfera terrestre.

Organisms absorbing other organisms

Organismos a absorver outros organismos foi a forma

was one way species adapted to the changing environmental conditions

de as espécies se adaptarem às alterações nas condições ambientais em que viviam.

of their surroundings.

This little story highlights what biologists call the endosymbiotic theory,

Esta pequena história destaca

aquilo a que os biólogos chamam "Teoria da Endossimbiose",

the current best explanation of how complex cells evolved.

a melhor explicação até agora encontrada

para explicar a evolução das células complexas.

There's a lot of evidence that supports this theory,

Existem muitas provas que suportam esta teoria,

but let's look at three main pieces.

mas vamos olhar primeiro para as três peças principais.

First, the chloroplasts and mitochondria in our cells multiply the very same way

Primeiro, os cloroplastos e as mitocôndrias nas nossas células

multiplicam-se da mesma forma que estas bactérias anciãs faziam

as those ancient bacteria,

which are still around, by the way.

e que, aliás, ainda se encontram por aí.

In fact, if you destroy these structures in a cell, no new ones will appear.

De facto, se destruíres estas estruturas nas células, não se formarão novas.

The cell can't make them.

A célula não as consegue fazer.

They can only make more of themselves.

Só elas é que se podem replicar.

Second piece of evidence.

Segundo pedaço de prova.

Chloroplasts and mitochondria both contain their own DNA and ribosomes.

Os cloroplastos e mitocôndrias contêm o seu próprio ADN e ribossomas.

Their DNA has a circular structure

A sua estrutura de ADN é circular,

that is strikingly similar to the DNA of the ancient bacteria,

o que é muito semelhante ao ADN das antigas bactérias,

and it also contains many similar genes.

e também contém muitos genes semelhantes.

The ribosomes, or protein assembly machines of chloroplasts and mitochondria,

Os ribossomas, ou máquinas de montagem de proteínas

dos cloroplastos e mitocôndrias

also have the same structure as ribosomes of ancient bacteria,

também têm a estrutura dos ribossomas dessas bactérias antigas

but are different from the ribosomes

mas são diferentes dos ribossomas que encontramos nas células eucarióticas.

hanging around the rest of eukaryotic cell.

Lastly, think about the membranes involved in the engulfing process.

Por fim, pensa nas membranas envolvidas no processo de endocitose.

Chloroplasts and mitochondria both have two membranes surrounding them,

Os cloroplastos e mitocôndrias têm ambos duas membranas a rodeá-los,

an inner and outer membrane.

uma interna e outra externa.

Their inner membrane contains some particular lipids and proteins

A interna contém alguns lípidos e proteínas particulares

that are not present in the outer membrane.

que não estão presentes na membrana externa.

Why is that significant?

Porque é que isto é significativo?

Because their outer membrane used to belong to the blob cell.

Porque ambas as membranas externas pertenciam à célula maior inicial.

When they were engulfed in the endosymbiosis process,

Quando foram endocitadas no processo de endossimbiose,

they got wrapped up in that membrane and kept their own as their inner one.

ficaram enroladas na membrana e mantiveram a sua membrana interna.

Surely enough, those same lipids

Certamente, esses mesmos lípidos e proteínas

and proteins are found on the membranes of the ancient bacteria.

também se encontram nas membranas das bactérias antigas.

Biologists now use this theory

Os biólogos usam, agora, esta teoria

to explain the origin of the vast variety of eukaryotic organisms.

para explicar a origem da vasta variedade de organismos eucarióticos.

Take the green algae that grow on the walls of swimming pools.

Repara na alga verde que cresce nas paredes das piscinas.

A larger eukaryotic cell with spinning tail structures, or flagella,

Uma célula eucariótica maior com estruturas tipo caudas, ou flagelos,

at some point absorbed algae like these to form what we now call euglena.

que em algum momento absorveu a alga

para formar o que agora chamamos euglena.

Euglena can perform photosynthesis,

A euglena realiza fotossíntese, destrói açúcar

break down sugar using oxygen,

usando oxigénio e nada pela água do lago.

and swim around pond water.

And as the theory would predict,

E como prediz a teoria, os cloroplastos destas euglenas têm três membranas

the chloroplasts in these euglena have three membranes

since they had two before being engulfed.

uma vez que tinham já duas quando foram endocitadas.

O processo de absorção da Teoria da Endossimbiose

The absorbing process of endosymbiotic theory

allowed organisms to combine powerful abilities

permite que os organismos combinem as suas capacidades poderosas

to become better adapted to life on Earth.

para se adaptarem à vida na Terra.

The results were species capable of much more

Os resultados são espécies capazes de muito mais

than when they were separate organisms,

do que quando eram organismos separados

and this was an evolutionary leap

e este foi um salto evolucionário

that lead to the microorganisms, plants,

que levou aos microrganismos, plantas e animais que hoje conhecemos.

and animals we observe on the planet today.