Os Segredos de Choanoeca flexa: Um Estudo em Multicelularidade
Descubra como a C. flexa se adapta ao seu ambiente em mudança.
Thibaut Brunet, N. Ros-Rocher, J. Reyes-Rivera, U. Horo, Y. Foroughijabbari, C. Combredet, B. T. Larson, M. C. Coyle, E. A. T. Houtepen, M. J. A. Vermeij, J. L. Steenwyk
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Índice
- O que é Choanoeca flexa?
- Como o C. flexa cresce
- Desenvolvimento Clonal
- Desenvolvimento Agregativo
- Vantagens do Desenvolvimento Misturado
- Resposta Rápida às Condições em Mudança
- Habitat Natural e Impacto Ambiental
- Observações em Poças de Respingos
- Resposta a Mudanças Ambientais
- O Ciclo de Dissociação e Reidratação
- Vantagens da Multicelularidade
- Vantagens de Ser Unicelular
- Conclusão
- Fonte original
No mundo da biologia, a transição de organismos unicelulares para formas multicelulares é um marco significativo. Um organismo que destaca esse processo é o Choanoeca flexa, um tipo de coanoflagelado. Essas criaturinhas aquáticas são bem próximas dos animais. C. flexa mostra uma forma única de formar grupos multicelulares que mistura duas estratégias: crescer a partir de uma célula e se juntar a outras células. Este artigo vai explorar como o C. flexa se desenvolve, suas condições de vida e suas estratégias para sobreviver em ambientes em mudança.
O que é Choanoeca flexa?
C. flexa é um organismo pequeno encontrado em poças de respingos na ilha caribenha de Curaçao. Essas poças são depressões rasas que coletam água e passam por mudanças nos níveis de água devido à evaporação e à chuva. As colônias de C. flexa aparecem como estruturas curvas e planas compostas por várias células. Cada célula tem um flagelo, uma estrutura em forma de chicote que ajuda na locomoção e na alimentação ao capturar bactérias minúsculas.
Como o C. flexa cresce
C. flexa pode crescer de duas maneiras principais: desenvolvimento clonal e desenvolvimento agregativo. O desenvolvimento clonal acontece quando uma célula se divide repetidamente sem se separar de suas irmãs, criando um grupo de células geneticamente idênticas. Isso é como uma família de gêmeos que vem de uma única célula mãe. Por outro lado, o desenvolvimento agregativo ocorre quando células separadas e independentes se juntam e grudam umas nas outras, formando um grupo multicelular. Isso significa que a colônia resultante pode ter diferentes origens genéticas.
Desenvolvimento Clonal
No desenvolvimento clonal, uma única célula se divide e as células irmãs permanecem conectadas. Com o tempo, isso leva a uma colônia multicelular que é geneticamente idêntica. Observações de C. flexa mostraram que pequenas colônias podem se desenvolver a partir de apenas uma célula, crescendo por esse método.
Desenvolvimento Agregativo
C. flexa também pode formar colônias por meio da agregação. Isso acontece quando células separadas nadam próximas umas das outras e grudam, formando uma massa maior. Esse método permite uma mistura de genes na colônia, já que as células podem vir de diferentes origens. No entanto, isso pode às vezes levar a conflitos entre as células, já que elas podem não trabalhar juntas da mesma forma que células geneticamente idênticas.
Vantagens do Desenvolvimento Misturado
C. flexa apresenta uma mistura única de desenvolvimento clonal e agregativo, o que não é muito comum em outros organismos. Esse desenvolvimento misto oferece vantagens, especialmente em ambientes que mudam rápido como poças de respingos. Quando as condições estão difíceis, como quando a comida é escassa ou há predadores por perto, as células podem rapidamente se juntar para formar uma colônia. Esse comportamento cooperativo pode oferecer certos benefícios, como proteção e maior acesso à comida.
Resposta Rápida às Condições em Mudança
Uma das principais vantagens da agregação é a velocidade. Sob estresse, como a falta de comida ou ameaças de predadores, C. flexa pode rapidamente formar colônias multicelulares em questão de horas. Essa montagem rápida permite que o organismo se adapte às mudanças ambientais de forma mais eficaz do que esperar pela divisão clonal, que leva mais tempo.
Habitat Natural e Impacto Ambiental
O habitat natural de C. flexa é crucial para entender seu ciclo de vida. As poças de respingos onde C. flexa é encontrado passam por ciclos de secagem e reabastecimento. À medida que a água evapora, a salinidade aumenta, tornando o ambiente mais difícil para as células. Colônias de C. flexa prosperam em Salinidades abaixo do dobro da água do mar. À medida que a salinidade sobe além desse ponto, as colônias de C. flexa começam a se desintegrar em células individuais.
Observações em Poças de Respingos
Estudos de campo mostraram que as folhas de C. flexa geralmente são encontradas em poças de respingos com níveis de salinidade abaixo de um certo limite. Se a salinidade subir demais, as colônias desaparecem. Assim que as poças de respingos se reabastecem com água doce, as condições se tornam adequadas novamente, permitindo que novas colônias se formem. Esse padrão reflete um ciclo onde C. flexa pode alternar entre viver como um grupo multicelular e existir como células únicas, dependendo das condições ambientais.
Resposta a Mudanças Ambientais
Quando C. flexa enfrenta alta salinidade ou condições secas, pode mudar de forma. Durante secagens severas, as células podem perder seus flagelos e colar, tornando-se semelhantes a cistos. Essas células em forma de cisto não só ficam dormentes, mas também têm uma tolerância maior a condições difíceis, permitindo que sobrevivam até que as condições melhorem.
O Ciclo de Dissociação e Reidratação
Uma vez que as poças de respingos se reabastecem e a salinidade diminui, essas células em forma de cisto podem voltar à sua forma flagelada, permitindo que formem colônias novamente. Esse ciclo garante que C. flexa possa sobreviver a períodos de estresse enquanto ainda consegue aproveitar condições favoráveis para crescimento.
Vantagens da Multicelularidade
A capacidade de C. flexa de formar grupos multicelulares oferece várias vantagens. Um grande benefício é a eficiência alimentar aumentada. Em colônias multicelulares, as células podem trabalhar juntas para capturar mais alimento do que células solitárias. A forma como posicionam seus flagelos permite direcionar o fluxo de água e prender mais bactérias, tornando-as alimentadoras mais eficazes.
Vantagens de Ser Unicelular
Por outro lado, quando as condições não estão favoráveis, a forma unicelular em cisto de C. flexa tem suas vantagens. Essas células conseguem aguentar ambientes mais difíceis melhor do que folhas multicelulares. Essa estratégia dupla permite que C. flexa navegue por diferentes cenários ecológicos.
Conclusão
Resumindo, Choanoeca flexa representa um estudo de caso fascinante na evolução da multicelularidade. Sua combinação única de estratégias de crescimento mostra como os organismos podem se adaptar aos seus ambientes e lidar com os desafios impostos por condições em mudança. Entender como C. flexa opera pode iluminar a jornada evolutiva de organismos unicelulares para multicelulares, oferecendo insights sobre os mecanismos que podem ter moldado os ancestrais dos animais. Assim como consegue alternar entre estados multicelulares e unicelulares, C. flexa destaca a natureza complexa da vida e oferece lições valiosas sobre adaptabilidade, resiliência e a interconexão de todos os seres vivos.
Título: Clonal-aggregative multicellularity entrained by salinity in one of the closest relative of animals
Resumo: Multicellularity evolved multiple times independently during eukaryotic diversification1-4. Two distinct mechanisms underpin multicellularity5: clonal development (serial cell division of a single precursor cell) and aggregation (in which independent cells assemble into a multicellular entity). Clonal and aggregative development are traditionally considered mutually exclusive1,6-9, and evolutionary hypotheses have addressed why multicellular development might diverge toward one or the other extreme3,4. Both animals and their sister group, the choanoflagellates, are currently thought to only develop clonally10,11, apparently supporting an exclusively clonal pre-history for animal multicellularity4,12. Here, we show that the choanoflagellate Choanoeca flexa, one of the closest living relatives of animals13, develops into motile and contractile monolayers of cells (or "sheets") through an unexpectedly mixed, plastic mechanism: C. flexa sheets can form by purely clonal processes, purely aggregative processes, or a combination of both. We characterize the life history of C. flexa in its natural environment, ephemeral splash pools on the island of Curacao, and show that multicellular development is controlled by salinity during natural cycles of splash pool evaporation and refilling. Different splash pools house genetically distinct strains of C. flexa between which aggregation is constrained by kin recognition, a hallmark of aggregative multicellularity14-17. We propose that clonal-aggregative development allows fast and reversible transitions between unicellular and multicellular lifestyles in this rapidly fluctuating environment. Our findings challenge former generalizations about the choanoflagellate-animal lineage and expand the option space for the development and evolution of multicellularity.
Autores: Thibaut Brunet, N. Ros-Rocher, J. Reyes-Rivera, U. Horo, Y. Foroughijabbari, C. Combredet, B. T. Larson, M. C. Coyle, E. A. T. Houtepen, M. J. A. Vermeij, J. L. Steenwyk
Última atualização: 2024-10-18 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.25.586565
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.25.586565.full.pdf
Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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