Titulo:

Clonagem em planárias

Objectivos:

. Conhecer e observar o processo de reprodução por fragmentação nas planárias;

. Observar in vivo uma das formas de reprodução assexuada que os animais mais simples (neste caso as planárias) dispõem para se multiplicar/reproduzir.

. Após a observação, retirar as respectivas conclusões enumerando as devidas vantagens e desvantagens da reprodução assexuada comparando-a com a reprodução sexuada.

Introdução:

A evolução dos seres vivos e a continuidade da vida no planeta Terra é sustentada por um processo, a reprodução. Este assegura a continuidade da vida e por vezes a variabilidade genética.

Entende-se por reprodução, um conjunto de processos através dos quais um ser vivo origina um ou mais seres semelhantes entre si, ou seja, gera descendência. Na reprodução destacam-se dois tipos: reprodução sexuada e reprodução assexuada.

Na reprodução sexuada é necessária a intervenção de dois indivíduos (ou apenas dois organismos) de sexos diferentes onde ocorra a união dos seus gâmetas. Neste processo origina-se um ser com variabilidade genética.

Na reprodução assexuada é necessária a intervenção de um só indivíduo, sem ocorrer fecundação de gâmetas. Os seres são geneticamente idênticos ao progenitor e denominam-se clones. Por este motivo, este tipo de reprodução não contribui par a variabilidade genética dos seres, porém assegura o seu rápido crescimento e colonização de ambientes favoráveis.

As planárias podem apresentar tanto a reprodução sexuada (quando as condições são desfavoráveis) tanto como a reprodução assexuada (quando as condições são favoráveis).

Na reprodução sexuada, como são hermafroditas insuficientes, um único indivíduo produz os dois tipos de gâmetas, os dois animais produzem óvulos, que são fecundados pelos espermatozóides recebidos do parceiro.

Nas planárias a reprodução assexuada pode ocorrer por bipartição – uma célula divide-se em duas semelhantes, que vão crescendo até atingirem o tamanho da progenitora – ou por fragmentação - o organismo fragmenta-se espontaneamente ou por acidente e cada fragmento desenvolve-se originando novos seres vivos. No caso desta experiencia vai proceder-se ao estudo da reprodução assexuada por fragmentação.

As planárias pertencem ao reino animalia e ao filo (subgrupo)Platylminthes ou Platelmintes. O filo Platelmintes é dividido em três classes, Turbelários – são todos os vermes de vida livre, sendo encontrados nas águas doces de rios, lagos e fontes. Trematoídes – o seu corpo é revestido por uma cutícula, estando ausentes a epiderme e cílios. A boca é anterior e o intestino bifurca-se em dois ramos. Por fim os Astoídes – são vermes parasitas que vivem principalmente no intestino dos vertebrados. O seu corpo é revestido por uma cutícula grossa e dividido em segmentos denominados proglotes. Não possuem boca nem aparelho digestivo, logo as planárias pertencem á classe Turbelária. Ordem tricadida, família euplanária, género dugesia e espécie trigrina. É um ser pluricelular eucarionte. Geralmente, têm uma cor escura, sendo principalmente os tons de preto, castanho e cinza.

Vivem em meios aquáticos (água doce ou salgada) ou terrestres húmidos. Nestes locais vivem junto de plantas, troncos submersos ou rochas apresentando grande intolerância em relação á luz (são noctívagos) e têm um comprimento aproximadamente de 50 mm a 500 mm. É um animal com “hábitos” nocturnos, escondendo-se durante o dia para evitar a dissecação e sai durante a noite para se alimentar.

São animais triblásticos (com três camadas de células), é a presença da terceira camada germinativa no embrião que possibilita o desenvolvimento da maioria dos sistemas de órgãos. Possui uma pele impermeável e húmida que permite as trocas gasosas por difusão. As planárias não têm cavidade interna, e possuem um sistema nervoso centralizado.

O oxigénio e o dióxido de carbono atravessam, as células envolventes do corpo, necessariamente húmido, por difusão simples. Não possuem sistema respiratório nem circulatório.

A nível de fisiologia as planárias são revestidas pela epiderme, sendo esta constituída por uma camada única de células cúbicas que revestem uma membrana basal. As células epidérmicas são ciliadas, verificando-se um maior desenvolvimentos destas na parte ventral do corpo.

As planárias possuem uma região anterior, uma posterior, uma dorsal e uma ventral. Apresentam o corpo alongado e achatado, com aspecto de uma fita.

Em relação ao seu sistema sensorial têm um par de ocelos (regiões sensíveis á luz) na região dorsal da cabeça, estes informam à planária se ela está num local com muita ou pouca luminosidade. Um par de receptores, sensores para a corrente de água. Uns mecanoceptores em toda a superfície do corpo, para estímulos mecânicos, como tacto, pressão e vibração. Por fim uns quimioceptores em toda a superfície do corpo para estímulos químicos como olfacto.

A boca e a faringe localizam-se na região mediana ventral do corpo.

Tem contracções alternadas da musculatura longitudinal que a faz encolher, e da musculatura circular que a faz alongar. Quando fixa a extremidade posterior, contrai a musculatura circular e alonga-se, quando fixa a anterior, contrai a musculatura longitudinal e encolhe-se. A musculatura dorso-ventral promove-lhe o achatamento para que possa passar em fendas estreitas.

São carnívoras e alimentam-se de pequenos invertebrados. Capturam o alimento por sucção, enrola-se na presa envolvendo-a com uma substância viscosa prendendo-a ao substrato. Possuem um sistema digestivo incompleto constituído por: boca, faringe e intestino (cavidade gastrovascular) com três ramos. Não possui ânus, os alimentos não digeridos são excretados pela boca.

As planárias de água doce suportam abstinência prolongada porque são capazes de utilizar os próprios órgãos ou tecidos como alimento. Como consequência, diminuem significativamente o seu tamanho.

Apesar de as planárias apresentarem um grande potencial de regeneração, diversos factores podem levá-los à morte, tais como, a presença de substâncias químicas na água, alimentação inadequada, acção de predadores e falta de humidade ou demasiada luz.

A planária é um ser com elevada capacidade de regeneração. Se partirmos/fragmentarmos uma planária em vários bocados, cada um desses bocados é capaz de regenerar o animal inteiro, independentemente do tamanho ou forma desse mesmo fragmento. Isto é, se cortarmos uma planária ao meio, obtêm-se duas, caso seja dividido em três, resultam três planárias e assim sucessivamente. Este tipo de divisão ocorre devido á reprodução assexuada que se traduz numa regeneração de pequenos fragmentos do animal, que é designada por fragmentação.

Quando o corpo de uma planária é cortado, observa-se, durante as primeiras horas, uma cicatrização do local lesado, devido à regeneração dos tecidos (morfologia). Algumas células dessa região podem sofrer um processo de desdiferenciação e terem novamente uma grande capacidade de regeneração.

Nesse local, forma-se um tecido de regeneração, conhecido como blastema. Células presentes no blastema diferenciam-se e geram novamente os diversos tipos de células do animal. Durante a fase final do processo de regeneração, ocorre um ajustamento das estruturas formadas por meio da proliferação e diferenciação celulares. Nessa região, também se observa a eliminação de células desnecessárias.

Foi Thomas Hunt Morgan (1866/1945 -EUA) que fez as primeiras experiências com estes seres. Morgan, mostrou que um fragmento equivalente a 1/297 276 do corpo das planárias (com cerca de 10 mil células) pode regenerar o animal integralmente.

A capacidade de regeneração deve-se á capacidade de células estaminais. Estas células apresentam algumas características fundamentais, são células indiferenciadas, não especializadas. Têm capacidade de extensão, isto é, são capazes de se dividirem e de se diferenciarem em diferentes tipos de células. Apresenta também uma capacidade de auto-renovação, sendo a sua divisão assimétrica, isto é, originando dias células-filhas que tem destinos diferentes, uma das células permanece estaminal, enquanto a outra pode diferenciar-se numa célula especializada. As células estaminais podem dividir-se em embrionárias - capazes de se multiplicar de forma rápida, dando origem a todas as variedades de tecidos diferenciados - ou adultas - células maduras, que se multiplicam mais lentamente e sua capacidade de geração de variedades de tecidos diferenciados é limitada.

Material:

. Água do rio;

. Agulha de dissecção;

. Álcool etílico;

. Lâmina de barbear;

. Lâmina de vidro;

. Lupa binocular;

. Placa de Petri com tampa;

. Planárias;

. Tabuleiros;

. Vidro de relógio;

Procedimento:

Preparação dos materiais:

1. Lavar com álcool os utensílios a utilizar (lamina de vidro, vidro de relógio, agulha e lamina de barbear);

2. Passar os utensílios referidos no primeiro processo por água corrente e colocar em cima de uma folha de papel;

3. Realizar o mesmo procedimento para três caixas de Petri e respectivas tampas;

4. Verter para as caixas de Petri água doce (no máximo 2/3 de altura);

Corte das planárias:

1. Colar uma planária sobre uma lâmina de vidro;

2. Com a lâmina de barbear executar alguns cortes transversais no corpo da mesma (esperar que ela se distenda na lamina e evitar produzir fragmentos muito pequenos);

3. Colocar os fragmentos obtidos numa caixa de Petri;

4. Repetir os procedimentos anteriores mais duas vezes;

5. Etiquetar as caixas de Petri e colocar as mesmas dentro de um tabuleiro;

6. Cobrir um outro tabuleiro, garantindo que não entra luz no seu interior;

7. Colocar em local sossegado fresco.

Resultados: 

Discussão/Interpretação:

Com a realização desta actividade experimental pretendia-se observar e interpretar a reprodução por fragmentação na planária. De modo a concretizar os objectivos da experiencia foram sendo utilizados diferentes processos, cada um deles com uma importância e função na aquisição dos resultados intencionados.

Em primeiro lugar, como foi referido nos processos experimentais, desinfectaram-se os materiais que iriam ser utilizados (processo 1), tais como a lâmina de vidro, o vidro de relógio, a agulha e a lâmina de barbear, com o objectivo de evitar contaminações de bactérias ou fungos. Foram colocadas as planárias em água doce (processo 4) depois de serem cortadas, para tentar conservar/simular o ambiente em que habitam. “Fornecendo” assim as condições mais favoráveis á sua sobrevivência e reprodução. Não foram colocadas em água destilada, pois esta não contém as propriedades da água doce. A colocação das planárias na caixa de Petri (processo 7) teve como objectivo evitar contaminações, e como é um ambiente fechado, evitar a desidratação das planárias. As caixas de Petri colocadas numa caixa fechada e opaca (processo 10) serviram para tapar a luz, pois as planárias não a toleram. Por fim, colocar as caixas num local fresco e sossegado (processo 11), favorece a simulação de um ambiente natural para as planárias.

Deve-se evitar que os fragmentos mais próximos cauda fiquem muito pequenos, pois nesta zona o nível de diferenciação apesar de ser elevado, o seu nível de regeneração é muito pequeno, o que não favorece á sua regeneração, podendo provocar a sua morte.

Na figura 3 observou-se o fragmento da cabeça da planária, que se encontrava em regeneração, por isso a imagem é apresentada na zona da cauda com uma cor mais clara e transparente, pois não se encontrava completamente regenerada. Uma vez que o fragmento que foi apresentado era da zona da cabeça, e que esta é a mesma da planária original, apenas a cauda tem que ser regenerada.

Observou-se também a zona intermédia da planária (figura 4). Esta formou uma nova cabeça e uma cauda, uma vez que se regenerou a partir de um fragmento intermédio.

A regeneração das planárias ocorreu mais cedo do que se esperava, então, pode-se retirar algumas hipóteses que expliquem o sucedido, tais como as condições favoráveis á regeneração das planárias (ambiente natural), sem luz, água doce, fresco e sossegado. Sendo assim, todas estas variáveis podem ter acelerado o processo de regeneração das planárias.

Em alguns fragmentos o processo de regeneração não se verificou (figura 5), sucedido isto retiram-se algumas conjecturas. As condições do meio não terão sido as mais adequadas para que este fenómeno ocorresse, a temperatura, a luz ou as propriedades da água podem ter provocado a morte destas. Se os pedaços perto da cauda tiverem sido cortados muito pequenos, também pode ter provocado a morte das planárias, pois neste local a capacidade de regeneração é muito pequena.

Conclusão:

A partir desta actividade experimental pode-se concluir que a reprodução assexuada tem inúmeras vantagens, no entanto em algumas ocasiões isto pode não ocorrer. Esta forma de reprodução torna-se evidentemente vantajosa, quando se pretende uma rápida colonização do ambiente. Pois obtêm-se vários indivíduos, num pequeno espaço de tempo. Porém existe uma grande desvantagem, este tipo de reprodução não “origina” variabilidade, podendo facilmente, levar à extinção os seres que tem como solução, esta forma rápida de se reproduzirem.

No caso da planária, este processo é de certa forma favorável (reprodução assexuada por fragmentação). Por exemplo, quando uma planária é esmagada por uma rocha, uma vez que esta se encontra a maior parte do tempo debaixo de rochas (local húmido, escuro e abrigado) pode dividi-la/parti-la em fragmentos. Mas esta por sua vez tem a capacidade de se reproduzir por fragmentação, ou seja, estes fragmentos que resultaram do corte que a rocha “exerceu” sobre a planária permitiu e a esta reproduzir-se, formando assim dois ou mais novos seres, dependendo do número em que a planaria foi cortada.

Outro caso onde este processo também é vantajoso para as planárias, é por exemplo: se um predador come uma parte da planária, a outra parte (a que não “aniquilada” pelo mesmo), se tiver capacidade de regeneração, esta conseguirá regenerar um novo ser, idêntico.

A mitose é o mecanismo celular que permite a ocorrência da reprodução assexuada e consiste na multiplicação de uma célula em duas células-filhas, geneticamente igual á célula-mãe. A mitose desempenha ainda, um papel fundamental no crescimento e no desenvolvimento dos seres vivos pluricelulares, bem como na regeneração e renovação dos tecidos.

Tal como foi referido anteriormente, “na reprodução assexuada” os seres são geneticamente idênticos ao progenitor (clones), este tipo de reprodução não contribui para a variabilidade genética das populações, contudo assegura o seu rápido crescimento e colonização de ambientes favoráveis.

Pelo contrário a reprodução sexuada proporciona uma grande variabilidade genética à descendência, devido a quatro factores, são eles: a ocorrência de Crossing-over, fenómeno que permite a troca de porções de cromossomas (Recombinação de genes). A separação aleatória (ao acaso) dos cromossomas homólogos. A união dos gâmetas (fecundação) é um fenómeno aleatório. A um determinado óvulo chega um espermatozóide que se destacou no meio de largos milhares. E por fim, a ocorrência de mutações génicas e cromossómicas. Tudo isto permite às espécies, não só mais capacidades de sobrevivência, no caso de haver mudanças de ambiente, mas como também permite a evolução das espécies. Contudo é um processo lento, com um enorme dispêndio de energia, tanto na formação dos gâmetas, como nos processos que desencadeiam a fecundação e ainda na procura de um parceiro.

Actualmente um dos objectivos das pesquisas sobre regeneração de planárias é descobrir se um pequeno amontoado de células retiradas de um verme é capaz de gerar integralmente um animal inteiro.

Bibliografia:

. Matias, Osório; Martins, Pedro; Biologia 11 - Biologia, Areal Editores, 2008;

. http://www.qualibio.ufba.br/txt056.html

. http://platelmintos2007.blogspot.com/

. http://www.peretz.com.br/professores/exercicios2006/280906/exe-bio-3s-26.pdf

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