Sistema de três domínios

Como a vida biológica é classificada

Organismos

• • Por 
    Marcus Cabral

Atualizado em 02 de maio de 2023

O Sistema de Três Domínios , desenvolvido por Carl Woese em 1990, é um sistema para classificar organismos biológicos.

Antes da descoberta de Woese de archaea como distinta das bactérias em 1977, os cientistas acreditavam que havia apenas dois tipos de vida: eukarya e bactérias.

A classificação mais alta usada anteriormente era "reino", com base no sistema dos Cinco Reinos adotado no final dos anos 1960. Este modelo de sistema de classificação é baseado em princípios desenvolvidos pelo cientista sueco Carolus Linnaeus , cujo sistema hierárquico agrupa organismos com base em características físicas comuns.

O Sistema Atual

À medida que os cientistas aprendem mais sobre os organismos, os sistemas de classificação mudam. O sequenciamento genético deu aos pesquisadores uma maneira totalmente nova de analisar as relações entre os organismos.

O atual sistema de três domínios agrupa organismos principalmente com base nas diferenças na estrutura do RNA ribossômico (rRNA). O RNA ribossômico é um bloco de construção molecular para os ribossomos .

Sob este sistema, os organismos são classificados em três domínios e seis reinos . Os domínios são

• Archaea
• Bactérias
• Eukarya

Os reinos são

• Archaebacteria (bactérias antigas)
• Eubactérias (bactérias verdadeiras)
• Protista
• fungos
• Plantae
• Animalia

Domínio Archaea

Este domínio Archaea contém organismos unicelulares. Archaea tem genes que são semelhantes a bactérias e eucariontes. Por serem muito semelhantes às bactérias na aparência, foram originalmente confundidos com bactérias.

Como as bactérias, as archaea são organismos procarióticos e não possuem um núcleo ligado à membrana . Eles também não possuem organelas celulares internas e muitos são aproximadamente do mesmo tamanho e de forma semelhante às bactérias. Archaea se reproduzem por fissão binária, têm um cromossomo circular e usam flagelos para se movimentar em seu ambiente, assim como as bactérias.

As archaea diferem das bactérias na composição da parede celular e diferem tanto das bactérias quanto dos eucariotos na composição da membrana e no tipo de rRNA. Essas diferenças são substanciais o suficiente para garantir que archaea tenha um domínio separado.

Archaea são organismos extremos que vivem sob algumas das condições ambientais mais extremas. Isso inclui fontes hidrotermais, fontes ácidas e sob o gelo do Ártico. Archaea são divididos em três filos principais: Crenarchaeota , Euryarchaeota e Korarchaeota .

• Crenarchaeota inclui muitos organismos que são hipertermófilos e termoacidófilos. Essas archaea prosperam em ambientes com grandes extremos de temperatura (hipertermófilos) e em ambientes extremamente quentes e ácidos (termoacidófilos).
• Archaea conhecidas como metanogênicas são do filo Euryarchaeota . Eles produzem metano como um subproduto do metabolismo e requerem um ambiente livre de oxigênio.
• Pouco se sabe sobre Korarchaeota archaea, pois poucas espécies foram encontradas vivendo em locais como fontes termais, fontes hidrotermais e piscinas de obsidiana.

Domínio Bacteria

As bactérias são classificadas no Domínio Bacteria. Esses organismos geralmente são temidos porque alguns são patogênicos e capazes de causar doenças.

No entanto, as bactérias são essenciais para a vida, pois algumas fazem parte da microbiota humana . Essas bactérias desempenham funções vitais, como nos permitir digerir e absorver adequadamente os nutrientes dos alimentos que ingerimos. As bactérias que vivem na pele impedem que micróbios patogênicos colonizem a área e também auxiliam na ativação do sistema imunológico .

As bactérias também são importantes para a reciclagem de nutrientes no ecossistema global, pois são decompositores primários.

As bactérias têm uma composição única da parede celular e um tipo de rRNA. Eles são agrupados em cinco categorias principais:

• Proteobactérias: Este filo contém o maior grupo de bactérias e inclui E.coli, Salmonella , Heliobacter pylori e Vibrio. bactérias.
• Cianobactérias: Estas bactérias são capazes de fotossíntese . Eles também são conhecidos como algas verde-azuladas por causa de sua cor.
• Firmicutes: Essas bactérias gram-positivas incluem Clostridium , Bacillus e micoplasmas (bactérias sem paredes celulares).
• Chlamydiae: Essas bactérias parasitas se reproduzem dentro das células do hospedeiro. Os organismos incluem Chlamydia trachomatis (causa DST por clamídia) e Chlamydophila pneumoniae (causa pneumonia ).
• Espiroquetas: Estas bactérias em forma de saca-rolhas exibem um movimento de torção único. Exemplos incluem Borrelia burgdorferi (causa a doença de Lyme) e Treponema pallidum (causa sífilis).

Domínio Eukarya

O domínio Eukarya inclui eucariotos ou organismos que possuem um núcleo ligado à membrana.

Este domínio é ainda subdividido nos reinos

• Protista
• fungos
• Plantae
• Animalia

Os eucariotos têm rRNA que é distinto de bactérias e archaeas. Organismos vegetais e fungos contêm paredes celulares que são diferentes em composição das bactérias. As células eucarióticas são tipicamente resistentes a antibióticos antibacterianos .

Organismos neste domínio incluem protistas, fungos, plantas e animais. Exemplos incluem algas , amebas , fungos, bolores, leveduras, samambaias, musgos, plantas com flores , esponjas, insetos e mamíferos .

Comparação de Sistemas de Classificação

Os sistemas de classificação de organismos mudam com novas descobertas feitas ao longo do tempo. Os sistemas mais antigos reconheciam apenas dois reinos (planta e animal). O atual Sistema de Três Domínios é o melhor sistema organizacional que temos agora, mas à medida que novas informações são obtidas, um sistema diferente para classificar organismos pode ser desenvolvido posteriormente.

Aqui está como o Sistema dos Cinco Reinos se compara ao Sistema dos Três Domínios, que tem seis reinos:

Sistema dos Cinco Reinos:

• Monera
• Protista
• fungos
• Plantae
• Animalia

Domínio Archaea	Domínio Bactérias	Domínio Eukarya
Reino Archaebacteria	Reino Eubacteria	Reino Protista
		reino dos fungos
		Reino Plantae
		Reino Animalia

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.