As primeiras células da Terra eram procarióticas, sem núcleo nem organelos membranares. As células eucarióticas, com núcleo e organelos como mitocôndrias e cloroplastos, surgiram mais tarde. Como é que isto aconteceu? Existem dois modelos principais.
Modelo autogénico
Este modelo propõe que os organelos se formaram a partir da própria célula procariótica ancestral. A membrana plasmática dobrar-se-ia para o interior (invaginações), e essas dobras ter-se-iam especializado, originando o invólucro nuclear, o retículo endoplasmático e o aparelho de Golgi. Mais tarde, partes da membrana com ADN teriam dado origem a mitocôndrias e cloroplastos. Este modelo explica bem os organelos com uma só membrana ligados ao sistema endomembranar, mas tem mais dificuldade em explicar certas características de mitocôndrias e cloroplastos.
Modelo endossimbiótico
Este modelo, desenvolvido sobretudo por Lynn Margulis, defende que mitocôndrias e cloroplastos tiveram origem em procariontes de vida livre que foram incorporados por uma célula maior e passaram a viver no seu interior numa relação de benefício mútuo (simbiose):
- as mitocôndrias descenderiam de bactérias aeróbias capazes de usar oxigénio para obter energia;
- os cloroplastos descenderiam de cianobactérias fotossintéticas.
A célula hospedeira obtinha energia ou compostos orgânicos; a bactéria obtinha proteção e nutrientes. Com o tempo, a dependência tornou-se total.
Provas a favor da endossimbiose
Mitocôndrias e cloroplastos têm características semelhantes às de bactérias:
- possuem ADN próprio, circular, semelhante ao das bactérias;
- têm ribossomas do tipo procariótico, de menor dimensão que os do citoplasma eucariótico;
- reproduzem-se por divisão binária, independentemente da divisão da célula;
- têm dupla membrana;
- comparações do ADN indicam parentesco das mitocôndrias com certas proteobactérias e dos cloroplastos com cianobactérias;
- muitos dos seus genes passaram para o núcleo, mostrando que a integração foi gradual.
Que modelo é aceite?
A comunidade científica aceita que mitocôndrias e cloroplastos têm origem endossimbiótica. Porém, não são modelos totalmente rivais: o sistema de endomembranas (núcleo, retículo, Golgi) é geralmente explicado por invaginações, como propõe o modelo autogénico. Assim, a origem das células eucarióticas é entendida como combinação de processos.
Como responder em exame
Quando te pedirem uma prova a favor da endossimbiose, nomeia a característica e explica o que a liga às bactérias. Por exemplo: "Os ribossomas das mitocôndrias são semelhantes aos das bactérias, o que sugere que descendem de bactérias". Não basta enunciar a propriedade sem a relacionar com o argumento.