Apostila - Concurso Vestibular - Biologia - Módulo 05

Apostila - Concurso Vestibular - Biologia - Módulo 05

(Parte 5 de 6)

Antonio Carlos Marques

Figura 15. Alguns exemplos de invertebrados terrestres. A, uma aranha (Arthropoda, Arachnida), camuflada na flor que ela habita. B, um caramujo (Mollusca, Gastropoda). C, um diminuto nematódeo. D, um besouro (Arthropoda, Coleoptera). E, um escorpião (Arthropoda, Arachnida). F, uma planária terrestre (Platyhelminthes).

bastante vascularizada, isto é, bastante irrigada por sangue. Nesta região, o sangue chega dos tecidos do animal trazendo o CO2 de sua respiração celular e, ao encontrar a superfície externa oxigenada, absorve O2 . Nos animais aqu- áticos que não têm difusão por todo o corpo, há sistemas branquiais diversos que são, em geral, evaginações de paredes finas e também bastante irrigadas, o que permite que o sangue se oxigene e distribua este O2 para o corpo através

O2 conhecidos como pigmentos respiratórios, dos quais o mais conhecido talvez seja a hemoglobina. Os pigmentos respiratórios ligam-se ao O2 quando a concentração deste é alta (nas regiões de respiração) e desligam-se do mes-

Mas e a respiração nos animais terrestres? Nos artrópodes terrestres, a respiração pode ser por meio de pulmões (como na maioria dos aracnídeos) ou por um engenhoso sistema traqueal, como nos insetos. Este sistema consiste de túbulos que se ramificam diversas vezes, penetrando nos tecidos dos insetos de tal forma que também garantem que todas as células estejam a uma distância bem pequena do O2 , possibilitando as trocas. Essa independência do sistema respiratório em relação ao circulatório, que nos insetos é aberto, é que permite que sejam animais tão ativos conseguindo, inclusive, voar.

Outro problema que há no ambiente terrestre é que a água passa a ser um item valioso. Evidentemente que os organismos terrestres continuam precisando de água para seu metabolismo. Se ela é valiosa, é bastante importante ser eficiente em mantê-la. Uma das formas é controlar seu gasto na excreção do nitrogênio. Os invertebrados aquáticos excretam nitrogênio na forma de amônia, um composto altamente tóxico que precisa de muita água para ser diluído, passado ao meio externo pela superfície do corpo ou pelas brânquias. Precisar de muita água não é problema no ambiente aquático, mas no terrestre significaria um luxo com o qual os animais não podem arcar. Assim, invertebrados terrestres excretam nitrogênio principalmente na forma de ácido úrico, que é insolúvel e relativamente atóxico, precisando assim de uma quantidade mínima de água para ser eliminado. Nos insetos, o ácido úrico é eliminado junto com as próprias fezes do animal, significando uma economia ainda maior de água.

Os artrópodes também apresentam um esqueleto externo (exoesqueleto) duro, composto por um polissacarídeo chamado quitina, algumas vezes impregnado por carbonato de cálcio, como em crustáceos. Este esqueleto com uma cutícula externa, impermeável, é também muito importante para evitar a perda d’água pelos artrópodes terrestres em diversas fases de seu ciclo, desde seu ovo, que já é envolto por uma cutícula. Há também outra importante adaptação para a conquista do ambiente terrestre relacionada ao esqueleto. Além de atuar contra a dessecação, na proteção contra os predadores e, junto com os músculos, proporcionar uma grande mobilidade e atividade aos artrópodes, o exoesqueleto provê a sustentação necessária ao corpo do artrópode. É difícil imaginar um animal terrestre sem algum tipo de sustentação efetiva porque, se não houvesse algum tipo de esqueleto, o animal não teria forma definida, nem condições de se deslocar. Seria como uma barraca de camping em que só há o tecido e não há a armação. Para comparação, no ambiente aquático, o esqueleto é, muitas vezes, o próprio corpo do animal cheio de líquido (em geral água), como acontece com as hidras e águas vivas, que são cnidários

(Fig. 16).

Atividade em classe 8:

Liste todos os artrópodes que você lembrar e, em grupo, discuta quais características estes grupos têm em comum.

Atividade extra 8:

O Instituto Butantan tem um museu com uma interessante exposição de artrópodes, especialmente os venenosos, muitos mantidos vivos. Se tiver oportunidade, visite o Instituto Butantan e compare ou complemente a lista de artrópodes que você fez em classe. Você verá que todos os artrópodes têm esqueleto externo (ou exoesqueleto). Compare este esqueleto com os dos outros grupos, complementando a tabela abaixo.

Figura 16. Comparação entre dois esqueletos. A, uma medusa possui um esqueleto hidrostático, ou seja, em que o volume de água dá a forma ao corpo. B, de maneira bem diferente, um besouro possui um exoesqueleto rígido de quitina.

Os vertebrados se defrontaram com os mesmos desafios que os invertebrados para a conquista do ambiente terrestre. O ar oferece algumas vantagens sobre a água como, por exemplo, ter cerca de 20 vezes mais oxigênio. Há 400 milhões de anos, vertebrados ainda aquáticos, que viviam em poças temporárias, foram selecionados para, durante os períodos de seca, utilizar o oxigênio atmosférico a partir do desenvolvimento de pulmões. Isso porque, no meio aéreo, as brânquias não são eficientes, uma vez que seus filamentos se colapsam. Dessa maneira, peixes chamados “pulmonados” começaram a usar O2 atmosférico em pulmões que eram divertículos (isto é, pequenas pro- jeções na forma de um saco) da faringe e, com isso, tornaram-se mais independentes dos corpos d’água que habitavam (Fig. 17).

Na escala evolutiva, os pulmões melhoraram sua eficiência por um desenvolvimento da morfologia, com maior vascularização e uma superfície maior para trocas gasosas. Nos anfíbios, por exemplo, quando presente, o pulmão é simples e liso, e a ventilação dos pulmões deve ser complementada com trocas gasosas que ocorrem pela pele. Já em aves há um sistema de capilares que aumenta a eficiência das trocas gasosas e, em mamíferos, há diversas reentrâncias (alvéolos), que dão maior eficiência respiratória (não há necessidade de respiração pela pele, por exemplo). Essas condições resultaram em maior capacidade de colonização de habitats. Paralelamente, desenvolveu-se a circulação dupla, em que há um sistema de vasos para distribuição do sangue oxigenado ao corpo (circulação sistêmica) e outro para o envio de sangue não-oxigenado aos pulmões (circulação pulmonar), para oxigenação. Durante a evolução, observou-se um aumento da eficiência da circulação dupla. Em anfíbios, a circulação ainda promove mistura de sangue oxigenado e não oxigenado, porque há apenas um ventrículo no coração. Esse ventrículo começa a ser gradativamente separado em dois, sendo quase totalmente separado em crocodilos e totalmente separado em aves e mamíferos (Fig. 18).

A conquista do ambiente terrestre pelos vertebrados

Unidade 9

Organizadores Paulo Takeo Sano

Lyria Mori

Elaboradores

Antonio Carlos Marques

Figura 17. Reconstrução hipotética do cenário ocorrido há 400 milhões de anos, em que peixes pulmonados faziam incursões pelo ambiente terrestres (segundo Amabis & Martho, 1985, p. 221).

Um dos problemas que o ar impõe é a necessidade de alguma sustentação do corpo, uma vez que ele é 1000 vezes menos denso que a água. Desse modo, há também o grande desafio de remodelar o esqueleto e o sistema de locomoção. No caso dos vertebrados terrestres, esse esqueleto é ósseo, como já ocorria nos peixes. Alguns vertebrados, ainda aquáticos, começaram a apresentar uma forma diferente de locomoção, sobre membros laterais, com o desenvolvimento de nadadeiras laterais musculosas, chamadas lobadas. Acredita-se que estas nadadeiras sejam as precursoras dos membros locomotores que, a partir dos anfíbios, ocorreram em um número básico de quatro, dando assim nome ao grupo de Tetrapoda. A diversificação desses membros nos tetrápodes foi muito grande, algumas vezes para saltar (como pererecas), rastejar (crocodilos) ou, até mesmo, desaparecendo em animais que se enterram ou rastejam (serpentes). Nas aves, junto com fortalecimento da cintura e surgimento de artifícios morfológicos para deixar o corpo mais leve (como ossos pneumáticos, sacos aéreos etc.), a modificação dos membros permitiu o fantástico advento do vôo. A capacidade de vôo nos vertebrados apareceu também nos répteis (fósseis) e mamíferos. Nestes últimos, as modificações dos membros resultaram, entre outros padrões, na postura bípede adotada pelos primatas e herdada por nós, seres humanos.

Outro aspecto importante na conquista do ambiente terrestre para animais complexos como os vertebrados é a regulação da temperatura. A relação com a temperatura do meio externo, sem poder para regulá-la por meio de seu metabolismo, ocorre em peixes, anfíbios e na maioria dos répteis. Essa condição é denominada ectotermia. Ela restringe o animal a viver em determinados locais, onde a temperatura apresenta um ótimo fisiológico para seu metabolismo. Estes animais podem, todavia, deslocar-se para estes locais. Porém, as aves e os mamíferos desenvolveram evolutivamente, de maneira independente, a capacidade de regular a própria temperatura do corpo, estabilizandoa no seu ótimo fisiológico e permitindo que não se perturbassem com extremos térmicos. Essa regulagem é baseada na produção de calor pelo metabolismo do próprio corpo e, por isso, denominada endotermia.

Na gradativa conquista do ambiente terrestre, também houve uma gradativa mudança nos aspectos reprodutivos. Entre os anfíbios, por exemplo, há larvas que são aquáticas, como os girinos dos sapos e rãs, mostrando que ainda há

Figura 18. Esquema comparativo entre os sistemas circulatórios de peixes, anfíbios, répteis, aves e mamíferos. Setas escuras indicam alta concentração de CO2 no sangue, setas claras indicam alta concentração de O2 (se- gundo Amabis & Martho, 1985, p. 387).

uma certa dependência do meio aquático para a reprodução. As larvas têm formas semelhantes às dos peixes, inclusive ainda respirando por brânquias, na maioria das vezes perdidas após a metamorfose para a forma adulta. A partir deste ponto (dos répteis), há uma total independência do meio aquático para a reprodução por meio do incremento do ovo. Um dos maiores problemas era a dessecação do ovo que, então, passou a contar com uma casca. Essa casca envolvia os estágios em desenvolvimento, fornecendo proteção e condições de desenvolvimento dos embriões. Uma dessas condições é suprida pelo âmnion, que cria “condições aquáticas”, dentro do ovo, para o desenvolvimento embrionário. Devido a esta estrutura, o grupo formado por répteis, aves e mamíferos leva o nome de Amniota. Uma segunda membrana do ovo é o alantóide, que permite ao embrião respirar e, ao mesmo tempo, serve para a excreção dos produtos nitrogenados do metabolismo. O ovo foi mantido nas aves mas perdido nos mamíferos, em que a maioria tem desenvolvimento embrionário no interior do corpo da mãe, dentro da placenta.

Atividade em classe 9:

Em grupo, discutam quais são as diferenças entre o ambiente aquático e terrestre e como essas diferenças podem ter influenciado a evolução dos vertebrados.

Atividade extra 9:

Um outro local muito interessante para se visitar, neste caso para observar a diversidade de vertebrados, é o Zoológico de São Paulo1. Se tiver a oportunidade de visitá-lo, anote os nomes dos animais e os grupos a que pertencem. Detenha-se nos animais por alguns minutos e observe sua morfologia e seu comportamento.

1 - http://www.zoologico.sp.gov.br/ [página do zôo de São Paulo, com informações sobre répteis, aves e mamíferos].

Parasitoses humanas Unidade 10

Organizadores Paulo Takeo Sano

Lyria Mori

Elaboradores

Antonio Carlos Marques

Interações animais incluem doenças, em uma relação que chamamos de parasitismo. Essas doenças podem ser manifestadas como endoparasitismo (quando o parasita está dentro do corpo do hospedeiro) ou ectoparasitismo (fora do corpo do hospedeiro), esta última comum com insetos, como piolhos e pulgas, por exemplo.

Como é resultado de uma história evolutiva comum, o parasita foi selecionado para interagir com seu hospedeiro. Assim, há uma dinâmica histórica (isto é, ao longo de gerações) entre parasita-hospedeiro: quando um cria sistema de infecção (por modificação de sua anatomia, fisiologia etc.), o outro cria uma defesa, e assim por diante. Essa concatenação das histórias reflete-se nos ciclos de vida do parasita, que são bem variados. O conhecimento do ciclo de vida nos ajuda na prevenção, ou profilaxia, contra esses parasitas. Em termos gerais, a prevenção está, principalmente, em conseguir quebrar o ciclo de vida do parasita, em alguma fase.

Platelmintes e nematódeos estão entre os grupos animais mais importantes relacionados a parasitoses humanas. Para se ter uma idéia, os maiores castigos da humanidade são a malária (ver Unidade 2), as verminoses causadas por nematódeos e a esquistossomose.

Os platelmintes, ou vermes achatados, têm vários representantes parasitas do ser humano. Dois grupos têm grande importância médica: trematódeos e cestóides. Ambos têm ciclo de vida indireto, com fases em dois hospedeiros, o definitivo (aquele em que ocorre a reprodução sexuada), e o(s) intermediário(s) (em que transcorrem as fases larvais).

Dentre os trematódeos, o representante mais relevante do grupo, em termos médicos, é o esquistossomo, causador da esquistossomose, uma parasitose do sangue humano. Há algumas espécies desse grupo no mundo. No Brasil, existe o Schistosoma mansoni. Seu hospedeiro intermediário é um caramujo do gênero Biomphalaria, que vive em corpos de água pouco agitada e é infestado por uma fase larval do esquistossomo (miracídio). Dentro do caramujo há reproduções assexuadas que aumentam o número de indivíduos do parasita (fase de esporocisto). Quando saem do caramujo, as larvas (agora denominadas cercárias) nadam nos lagos e infestam a pessoa que estiver nadando ou andando em um lago, por penetração ativa através da pele. Essa penetração pode causar uma coceira local e, por isso, esses corpos d’água são popularmente conhecidos como “lagoa de coceira”. No ser humano, os esquistossomos desenvolvem-se no fígado até que os adultos se dirigem às vênulas do mesentério do intestino, onde se reproduzem. Os ovos atravessam a parede do intestino, causando ulceração e diarréia sangrenta com dor abdominal. No interior do intestino, os ovos são eliminados com as fezes que, se inadequadamente dispostas ou tratadas, podem atingir os corpos d’água, recomeçando o ciclo. A melhor profilaxia está na educação das pessoas e no tratamento adequado de seus dejetos, como rede apropriada de esgotos; uma segunda profilaxia se relaciona à tentativa de controle biológico do hospedeiro intermediário, por exemplo (Fig. 19).

Dentre os cestóide, outro platelminte parasita muito comum é a tênia. No caso do ser humano, há duas tênias muito importantes em termos médicos, a do boi (Taenia saginata) e a do porco (Taenia solium). Os animais adultos vivem fixos às paredes do intestino humano por meio de ventosas e/ou ganchos, drenando alimentos. São hermafroditas e, portanto, não têm problemas com relação a encontrar parceiros para reprodução. Os ovos são eliminados no ambiente junto com as fezes do hospedeiro. Porcos ou bois podem ingerir estes ovos, e a tênia (larva oncosfera) atravessa a parede intestinal para cair na circulação, até que se aloje em um músculo (fase de cisticerco). Se ingerirmos essa carne com cisticercos, crua ou mal-passada, eles se ancoram na parede intestinal, fechando o ciclo. As profilaxias estão no tratamento adequado dos dejetos, na fiscalização sobre a qualidade da carne comercializada e em não ingerir carnes cruas ou mal-passadas. Para a tênia do porco, se, por acaso, uma pessoa ingere os ovos que estão no ambiente (por exemplo no chão ou junto ao capim), o cisticerco se aloja na musculatura ou em órgãos vitais (coração, cérebro etc.), causando uma doença chamada cisticercose, que pode ser fatal. Neste caso, hábitos higiênicos podem evitar o contágio (Fig. 20).

Os nematódeos também são vermes muito abundantes que incluem um grande número de parasitas. Dos nematódeos infecciosos de seres humanos, há o Ancylostoma duodenale e Necator americanus (causadores do amarelão); Trichinella spiralis (causadora da triquinose), Enterobius vermicularis (causador da oxiurose) e Wuchereria bancrofti

Figura 19. Esquema do ciclo de vida do esquistossomo (segundo Amabis & Martho, 1985, p. 142).

Figura 20. Esquema do ciclo de vida da tênia do porco (segundo Amabis & Martho, 1985, p. 144)

(causadora da elefantíase), entre outros. Mas o nematódeo que contém o maior número de casos é Ascaris lumbricoides, conhecido como lombriga1, causador da ascaridíase. É um parasita do intestino, onde os adultos vivem e se reproduzem. Seus ovos são eliminados com as fezes para o ambiente, onde podem resistir por tempos até que sejam novamente ingeridos por seres humanos, com alimentos e água infectados. No ser humano, os ovos eclodem, passam pela parede intestinal e caem na circulação, vão ao coração e pulmões, passam à traquéia e são novamente engolidos, atingindo novamente a fase adulta no intestino. A prevenção da doença está no saneamento básico, em hábitos higiênicos e em lavar adequadamente os alimentos.

Atividade em classe 10:

Em grupo, pesquisem em seus livros didáticos e façam uma lista de profilaxias contra parasitoses humanas. Veja que algumas são comuns a várias doenças.

Figura 21. Esquema do ciclo de vida da lombriga (segundo Amabis & Martho, 1985, p. 151).

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