Um novo sistema de classificação: os três domínios
Em 1990, Carl Woese, Otto Kandler e Mark Wheelis publicaram formalmente uma proposta que reorganiza a forma como os seres vivos são classificados: em vez dos cinco reinos tradicionais, os organismos passam a ser agrupados em três grandes domínios evolutivos — Bacteria, Archaea e Eukarya. Esta proposta baseou-se na comparação de sequências do RNA ribossómico (rRNA) entre diferentes organismos.
Domínio — nível taxonómico superior ao reino, que agrupa os seres vivos em três grandes ramos evolutivos (Bacteria, Archaea e Eukarya).
O domínio não é apenas mais um nível colocado acima dos reinos já conhecidos: o sistema de Woese reorganiza os próprios reinos. Os procariontes que Whittaker reunia num único reino, o reino Monera, são agora divididos em dois domínios distintos — Bacteria e Archaea —, enquanto os quatro reinos eucariontes de Whittaker (Protista, Fungi, Plantae e Animalia) passam a estar todos reunidos dentro de um único domínio, Eukarya.
Um erro comum é pensar que este sistema apenas «acrescenta uma gaveta» acima dos cinco reinos, sem alterar a distribuição dos seres vivos entre eles. Não é isso que acontece: há uma verdadeira reorganização, sobretudo ao nível dos antigos procariontes.
A metodologia de Woese: comparar sequências de rRNA
A partir de 1977, Carl Woese começou a comparar sequências de nucleótidos do RNA ribossómico entre diferentes organismos — o rRNA 16S, no caso dos procariontes, e o rRNA 18S, a molécula homóloga nos eucariontes. Esta comparação foi usada como uma espécie de «relógio molecular», permitindo inferir relações evolutivas (filogenéticas) entre organismos com base nas semelhanças e diferenças das suas sequências.
Relógio molecular — molécula cuja sequência é comparada entre organismos para inferir as suas relações evolutivas (filogenia molecular), aproveitando o facto de ser universal e de função conservada.
Esta abordagem representa uma mudança de paradigma relativamente ao sistema de Whittaker, que se baseava sobretudo em critérios morfológicos — a forma dos organismos, a estrutura das suas células, o modo como se alimentavam. Woese, pelo contrário, comparou diretamente a sequência de uma única molécula, presente em todos os seres vivos e com função conservada ao longo da evolução. Foi esta escolha que permitiu, pela primeira vez, construir uma filogenia global de todos os organismos celulares a partir de um único tipo de evidência molecular.
Os três domínios
Domínio Bacteria
Domínio Bacteria — domínio que agrupa a maioria dos procariontes unicelulares «clássicos», caracterizados por parede celular com peptidoglicano e membranas cujos lípidos estão unidos por ligações éster.
Inclui organismos como a bactéria Escherichia coli, as cianobactérias e a generalidade das bactérias patogénicas e não patogénicas mais estudadas. No sistema de Whittaker, estes organismos estavam incluídos, juntamente com as arqueias, no reino Monera.
Domínio Archaea
Domínio Archaea — domínio de organismos procariontes com parede celular sem peptidoglicano e membranas cujos lípidos estão unidos por ligações éter, incluindo muitas espécies adaptadas a ambientes extremos.
As arqueias incluem, por exemplo, arqueias metanogénicas e arqueias halófilas e termófilas extremas, adaptadas a ambientes de elevada salinidade, temperatura ou acidez. Foi precisamente nestes ambientes que as arqueias foram inicialmente descobertas e mais estudadas — o que leva muitas vezes a pensar, erradamente, que vivem exclusivamente nesse tipo de ambiente. Hoje sabe-se que existem também arqueias em ambientes moderados, como solos, o oceano e até o microbioma humano.
Apesar de serem procariontes, tal como as bactérias, as arqueias apresentam, em vários processos moleculares — nomeadamente na maquinaria de replicação e de transcrição —, maior semelhança com os eucariontes do que com as bactérias. Foi exatamente esta descoberta que motivou a sua separação num domínio próprio, em vez de as manter junto das bactérias no antigo reino Monera.
Domínio Eukarya
Domínio Eukarya — domínio que agrupa todos os organismos eucariontes, unicelulares e multicelulares, cujas células têm núcleo delimitado por membrana.
Este domínio corresponde, em conjunto, aos quatro reinos eucariontes do sistema de Whittaker: Protista, Fungi, Plantae e Animalia. É, de facto, o único dos três domínios cujos membros já correspondiam a reinos bem delimitados no sistema de Whittaker — a principal novidade introduzida por Woese não está, por isso, dentro de Eukarya, mas sim na forma como este domínio passa a relacionar-se evolutivamente com Archaea e com Bacteria.
Diferenças bioquímicas e moleculares entre os três domínios
Para além das sequências de rRNA, existem outras diferenças bioquímicas e moleculares que sustentam a separação em três domínios e ajudam a explicar por que motivo as arqueias, apesar de serem procariontes, não são simplesmente «bactérias atípicas»:
| Característica | Bacteria | Archaea |
|---|---|---|
| Parede celular | Com peptidoglicano | Sem peptidoglicano |
| Lípidos de membrana | Ligações éster | Ligações éter |
| Outras diferenças | Maquinaria de replicação e transcrição própria; sensibilidade característica a determinados antibióticos | Maquinaria de replicação e transcrição mais semelhante à dos eucariontes; sensibilidade a antibióticos distinta da das bactérias |
Estas diferenças funcionam como evidência complementar à análise de rRNA: não substituem essa análise, mas reforçam, com dados independentes, a separação dos três domínios.
Como se relacionam os domínios com os reinos de Whittaker
| Domínio | Corresponde a (Whittaker) |
|---|---|
| Bacteria | Parte do antigo reino Monera |
| Archaea | Parte do antigo reino Monera |
| Eukarya | Reinos Protista, Fungi, Plantae e Animalia, reunidos num só domínio |
Esta correspondência é importante para perceber que o sistema de Woese não anula o sistema de Whittaker: o domínio é uma categoria taxonómica de nível superior ao reino, e os reinos eucariontes de Whittaker continuam a poder ser reconhecidos como subdivisões dentro do domínio Eukarya. É também isto que permite reconhecer que existem sistemas de classificação mais recentes do que o de Whittaker, como o que prevê a delimitação de domínios.
A natureza dinâmica da ciência
A substituição (ou complementaridade, consoante o contexto) do sistema de Whittaker pelo sistema de Woese é um bom exemplo de como o conhecimento científico evolui à medida que surgem novas ferramentas de análise. Neste caso, foi o desenvolvimento da análise molecular de sequências de rRNA que tornou possível propor uma nova forma de organizar toda a diversidade dos seres vivos, mostrando que a ciência não é um conjunto fixo e definitivo de conclusões, mas uma construção que se vai ajustando à medida que surge nova evidência.