Dona Fifi aos 19 anos.

Apostilas eletrônicas de Dona Fifi
AS MITOCÔNDRIAS

Por que nossas células são grandes e as bactérias são pequenas?

Do ponto de vista genético, sexo é simplesmente a transferência de genes. Quer dizer, para os geneticistas, sexo não tem muito a ver com isso que você está pensando. Escute essa: só uma pequena percentagem dos seres vivos usa o sexo como forma de reprodução. As bactérias, por exemplo, para se reproduzirem preferem apenas aumentar de tamanho ("engravidam-se" por si mesmas) e depois se dividir em duas, cada metade com a mesma porção de DNA. Mas, isso não quer dizer que elas não trocam genes. Trocam com extrema freqüência, perdendo e ganhando umas das outras. E elas passam o tempo todo jogando genes fora e se apropriando de outros que estejam disponíveis, vindos de outras bactérias. Nesse sentido, podemos dizer que elas são entes extremamente sexuais, fazendo constantemente o que os biólogos chamam de "conjugação bacterial". E sempre que um gene de uma bactéria fica supérfluo ela joga fora. Elas fazem isso porque genes demais atrapalham. Uma bactéria precisa se reproduzir com muita rapidez senão perde a disputa na seleção natural. Acontece que a velocidade de divisão celular é limitada pela divisão de cromossomos. Muitos genes implicam em demora em se reproduzir. Então, ela descarta todos seus genes não essenciais. Veja o exemplo de minha amiga (da onça), a Rickettsia. Ela é bem pequena, pouco maior que um vírus, e só vive como parasita dentro de outras células. (Essa é mais uma razão para desconfiar que foi realmente ela que deu origem às mitocôndrias.) Seu genoma é muito reduzido, com apenas 834 genes, o que significa 1/4 da média entre as bactérias. Pois bem, ela tem poucos genes porque, vivendo dentro de outras células têm alimento farto e não precisa fabricar muita coisa. Essa foi a razão para ela jogar fora 3/4 de seus genes, já que não eram utilizados.

Mesmo bactérias que não são parasitas precisam ter genomas pequenos para suportar os rigores da seleção natural. Talvez seja essa a maior diferença entre bactérias e células eucarióticas: o número de genes. Mas, há outra coisa que faz com que as bactérias não cresçam fisicamente: elas são forçadas a respirar por suas membranas externas. Como vimos na apostila anterior, células eucarióticas, como as nossas, produzem ATP nas membranas internas das mitocôndrias. Bactérias fazem isso na membrana externa. Isso cria um enorme problema para elas. Para mostrar que problema é esse, começo contando a anedota de um matemático que recebeu a incubência de descobrir uma maneira de fazer as vacas produzirem mais leite. Ele pensou bastante e finalmente apresentou sua solução que começava assim: "suponha que a vaca é uma esfera perfeita". Pois bem, vou fazer o mesmo: suponha que a bactéria é uma esfera perfeita. No meu caso essa suposição não é tão maluca pois as bactérias costumam ser mais ou menos esféricas.

Se essa bactéria esférica duplica de raio, seu volume aumenta de 8 vezes e sua superfície aumenta de 4 vezes. Isto é, a razão superfície/volume cai para metade da original. Quanto mais aumentar o raio da bactéria esférica, menor será essa razão superfície/volume. Ora, a massa da bactéria é proporcional a seu volume. Portanto, duplicando o raio o volume aumenta de 8 vezes e a quantidade de alimento precisa aumentar na mesma proporção. Mas, esses alimentos chegam através da superfície externa e essa superfície só aumenta de 4 vezes. Logo, os alimentos absorvidos serão insuficientes para suprir as necessidades da bactéria que dobrou de raio. Além disso, e para complicar ainda mais, a produção de energia também se dá pela membrana externa. Se seu raio aumentar, a bactéria produzirá menos ATP do que precisa para suas funções vitais, já que esse ATP é produzido na membrana externa. Essa é a razão porque as bactérias são tão pequenas e nunca aumentaram de tamanho.

Já as células eucarióticas têm suas "casas de força" dentro delas mesmas: as mitocôndrias. A cadeia respiratória onde as moléculas de ATP são produzidas está toda contida na membrana interna das mitocôndrias. A membrana externa da célula eucariótica está livre dessas tarefas e pode se dedicar a outros afazeres, inclusive crescer. O vínculo geométrico que constrange as bactérias não existe para as eucarióticas. Elas podem ser - e são - até 100.000 vezes maiores que as bactérias. Quando crescem e precisam de mais energia, basta arranjar mais mitocôndrias.

Maiores tamanhos têm vantagens adicionais para as células eucarióticas. Por exemplo, elas podem usar um processo de se alimentar que é impossível para uma bactéria pequena e de casca grossa: a fagocitose. A fagocitose é um processo de "engulir" alimentos que as eucarióticas podem usar porque são grandes, têm citoesqueleto e membranas externas flexíveis. Começa com algo chamado, meio eroticamente, de "envaginação", quando a célula envolve o material que quer engolir, em geral alimentos. Uma vez captado, o material é devidamente atacado pelas enzimas e seus restos mortais entram na cadeia alimentar da célula.

Agora, vem outra questão: por que as mitocôndrias, que se originaram de bactérias, têm genomas ainda menores que os delas? O fato é as mitocôndrias, do mesmo modo que as bactérias, se desfazem de seus genes supérfluos sempre que podem. Elas também, como as bactérias, frequentemente precisam se reproduzir rapidamente para atender às exigências de energia das células. E, para se reproduzir com rapidez, quanto menos genes melhor. Portanto, elas conservam apenas os genes essenciais ao seu correto funcionamento e liberam os demais que, eventualmente, são incorporados pelos cromossomos do núcleo. Alguns até ficam repetidos, no núcleo e na mitocôndria. O interessante é que talvez essa transferência de genes tenha sido responsável pelo próprio surgimento do núcleo, no início da endossimbiose. As membranas do núcleo são feitas de lipídeos (gorduras) e proteínas muito semelhantes às que existem nas membranas das bactérias. Quando ainda não havia um núcleo, alguns genes especializados em fazer lipídeos podem ter sido transferidos da bactéria engolida para os cromossomos da célula hospedeira. Neles, esses genes continuaram fazendo o que sabiam fazer: orientar a fabricação de lipídeos. Só que os lipídeos não tinham para onde ir, pois os genes que os fabricavam não incluíam nenhuma instrução para localizá-los. Lipídeos são gorduras insolúveis em água e gostam de formar filmes e bolhas, como o sabão. O melhor lugar que eles acharam para se estabelecer foi em redor dos próprios cromossomos que os geraram, construindo uma capa meio escorregadia em torno deles. As membranas dos núcleos das células eucarióticas são exatamente assim, feitas de gorduras e cheias de porosidades.

Essas histórias que contei acima explicam, de forma sucinta, o que foi antecipado na parábola da primeira apostila. A estranha e improvável combinação de dois micróbios possibilitou o surgimento de células complexas, com núcleo e grande tamanho. Mas, as aventuras das mitocôndrias não param por aí. Na próxima apostila vamos ver que elas também são responsáveis por algumas coisas que nos afligem (a mim, certamente), como o envelhecimento.


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