A multicelularidade surgiu e as células se especializaram

Há aproximadamente 1 bilhão de anos, todos os organismos que existiam – procariotos ou eucariotos – eram unicelulares. Outro importante passo evolucionário ocorreu quando alguns eucariotos falharam em se separar após a divisão celular, permanecendo ligados uns aos outros. A permanente associação das células possibilitou que algumas células se especializassem em certas funções, como reprodução, enquanto outras se especializassem em outras finalidades, como a absorção de nutrientes e sua distribuição para células vizinhas. Essa especialização celular permitiu aos eucariotos multicelulares aumentarem seu tamanho e se tornarem mais eficientes na obtenção de recursos e na adaptação a ambientes específicos.

Os biólogos podem delinear a árvore evolutiva da vida. Se todas as atuais espécies de organismos no planeta são descendentes de um único tipo de organismo unicelular que viveu há quase 4 bilhões de anos, como elas se tornaram tão diferentes?Já que indivíduos dentro de uma população se acasalam aleatoriamente, mudanças funcionais e estruturais podem evoluir dentro daquela população, mas esta permanecerá uma espécie. Entretanto, se algum evento isola alguns membros de um grupo de outros, diferenças funcionais e estruturais entre eles podem se acumular ao longo do tempo. Em resumo, as vias evolucionárias dos dois podem divergir para o ponto onde seus membros não podem mais se reproduzir entre eles. Transformaram-se em espécies diferentes. Esse processo evolucionário, chamado especiação, é detalhado nos Capítulos 22 e 23. 

Os biólogos dão a cada espécie um nome científico formado por dois nomes latinizados (binomial). O primeiro nome identifica o gênero da espécie – um grupo de espécies que compartilha um ancestral comum recente. O segundo é o nome da espécie. Por exemplo, o nome científico da espécie humana é Homo sapiens: Homo é o nosso gênero e sapiens é a nossa espécie. Os nomes científicos geralmente se referem a alguma característica da espécie. Homo deriva da palavra latina para “homem” e sapiens deriva da palavra latina para “inteligente” ou “racional”.Em torno de 30 milhões de espécies de organismos podem existir na Terra hoje. Algumas espécies viviam no passado, mas atualmente estão extintas. Milhões de eventos de especiação criaram essa vasta diversidade, e o desdobramento desses eventos pode ser diagramado como uma “árvore evolucionária”, demonstrando a ordem na qual as populações se dividem e, finalmente, evoluem em novas espécies. Uma árvore evolucionária traça os descendentes dos ancestrais que viveram em diferentes tempos no passado. Assim, os organismos de qualquer ramo compartilham um ancestral na base daquela linha. 

Os grupos mais proximamente relacionados são colocados juntos no mesmo ramo; enquanto os organismos mais distantemente relacionados estão em diferentes ramos. Neste livro, adotamos a convenção de que o tempo flui da esquerda para a direita, de modo que a árvore na figura 1.11 (e outras árvores neste livro) se posiciona sobre seu lado, com sua raiz – o ancestral de toda a vida – na esquerda. Muitos detalhes ainda precisam ser esclarecidos, mas os aspectos gerais da Árvore da Vida foram determinados. Seus padrões de ramificação estão baseados em um rico conjunto de evidências obtido com base em fósseis, em estruturas, em processos metabólicos, em comportamento e em análises moleculares de genomas. 

Não existem fósseis para nos ajudar a determinar as divisões anteriores na linhagem da vida, já que aqueles organismos unicelulares não possuíam partes que poderiam ser preservadas como fósseis. Entretanto, evidências moleculares têm sido usadas para separar os organismos vivos em três domínios principais: Bacteria,  Archaea e Eukarya (Figura 1.11). Os organismos de cada domínio têm evoluído separadamente de organismos em outros domínios por mais de um bilhão de anos. Os organismos dos domínios Archaea e Bacteria são procariotos. Archaea e Bacteria diferem tão fundamentalmente entre si nos seus processos metabólicos que se acredita que eles se separaram em linhagens evolutivas distintas muito antes.

Membros do terceiro domínio – Eukarya – possuem células eucarióticas. Os três principais grupos de eucariotos multicelulares – plantas, fungos e animais – evoluíram a partir de eucariotos microbianos, geralmente referidos como protistas. O protista fotossintético, que deu origem às plantas, era completamente distinto do ancestral dos animais e fungos, como pode ser visto pelo padrão de ramificação da Figura 1.11.

Algumas bactérias, algumas Archaea, alguns protistas e a maioria das plantas são capazes de fazer fotossíntese. Esses organismos são chamados de autotróficos (auto-alimentadores). As moléculas biológicas que eles produzem são o alimento primário para quase todos os outros organismos vivos.Os fungos incluem mofos, cogumelos, leveduras e outros organismos semelhantes, sendo todos heterotróficos (alimentam-se de outras fontes), ou seja, eles precisam de uma fonte de moléculas sintetizadas por outros organismos, que são quebradas para obter energia para os seus processos metabólicos. 

Os fungos degradam moléculas de alimento ricas em energia no seu ambiente e, então, absorvem os produtos do processo para suas células. Alguns fungos são importantes decompositores de resíduos e corpos mortos de outros organismos. Como os fungos, os animais são heterotróficos, mas, ao contrário dos fungos, eles ingerem sua fonte de alimento, então degradam o alimento no trato digestivo. Os animais ingerem outras formas de vida, inclusive plantas, fungos e outros animais. Suas células absorvem os produtos da degradação e obtêm energia destes produtos.