Seres vivos aparentemente muito diferentes – humanos, vegetais, cogumelos e bactérias, por exemplo – quando analisados em nível microscópico, exibem muitas características semelhantes. Todos esses organismos são compostos por estruturas denominadas células. As células são as menores unidades vivas que funcionam de forma independente. É dentro das células que ocorrem as reações químicas coordenadas que constituem a atividade metabólica característica dos organismos vivos.

A descoberta das células e a Teoria Celular

Em 1660, o cientista inglês Robert Hooke utilizou um microscópio rudimentar (Figura 1) para observar pedaços de cortiça. Ele visualizou uma série de compartimentos vazios (Figura 2), os quais comparou com os cubículos onde os monges estudavam e realizavam suas orações. Por isso, Hooke deu para essas estruturas o nome célula, do latim cellae, que significa cela.

Em 1839 os biólogos alemães Mathias J. Schleiden e Theodor Schwann formularam a Teoria Celular que, originalmente era composta por duas proposições:

I. todos os organismos são formados por uma ou mais células;

II. a célula é a unidade fundamental dos seres vivos.

Figura 2. Os cortes de cortiça observados por Robert Hooke exibiam essa aparência, na qual é possível visualizar os compartimentos que receberam a denominação de células.

O fisiologista alemão Rudolf Virchow, em 1855, acrescentou uma terceira proposição à Teoria Celular. Segundo Virchow, todas as células vêm de células preexistentes.

Existem dois padrões de organização para as células: procarionte e eucarionte

A capacidade dos microscópios avançou muito desde as observações realizadas por Robert Hooke. Com o desenvolvimento da microscopia eletrônica, das técnicas de análise química e de biologia molecular, demonstrou-se que, apesar de parecerem muito diferentes, as células exibem características que revelam uma história evolutiva compartilhada. Isso significa que todas as células apresentam um conjunto de características comuns. Todas elas apresentam DNA como molécula responsável por conter a informação genética. Além disso, também possuem RNA, que participa da síntese de proteínas.

Todas as células têm uma membrana plasmática constituída por lipídios e proteínas separando seu conteúdo daquele do meio externo. A membrana plasmática delimita o citoplasma, que inclui todo o conteúdo celular (exceto o núcleo, no caso das células eucariontes). O citoplasma é constituído pelas organelas e pelo fluído denominado citosol em que elas se encontram imersas.

Quando comparamos as células observadas ao microscópio, iremos encontrar dois tipos básicos quanto à organização: células procariontes (ou procariotas) e eucariontes (ou eucariotas). Bactérias e archaea (arqueas) são organismos procariontes, enquanto os demais (protozoários, algas, fungos, vegetais e animais) são constituídos por uma ou mais células eucariontes.

As células procariontes (Figura 3) têm estrutura mais simples e representam, em termos evolutivos, uma forma de vida mais antiga do que a eucarionte. Uma célula procarionte não exibe núcleo e, por isso, seu material genético se encontra livre no citoplasma. Além disso, não possui organelas delimitadas por membrana. A única organela citoplasmática encontrada nos procariontes é o ribossomo.

As células eucariontes (Figura 4 e 5), por sua vez, têm organização mais complexa. Seu material genético fica no interior do núcleo e, no seu citoplasma, encontramos ribossomos e variadas organelas membranosas.

A célula eucarionte vegetal se diferencia da animal, dentre outros aspectos, por possuir uma parede celular externa à membrana plasmática e por apresentar cloroplastos.

Os três domínios da vida

Os organismos procariontes eram considerados um grupo coeso, sendo classificados no Reino Monera. Entretanto, após os estudos realizados pelo microbiologista Carl Woese no final da década de 1970, nos quais ele comparou o RNA ribossômico de vários organismos, ficou evidente que os procariontes poderiam ser subdivididos em dois agrupamentos. A partir daí, foi proposta classificação dos organismos vivos em três domínios: Bacteria, Archaeae Eucarya. O domínio Bacteria (muitas vezes identificado como Eubactéria) abrange os procariontes representados pelas bactérias e cianobactérias (cianofíceas ou cianófitas). Já o domínio Archaea é constituído pelos procariontes com mecanismos metabólicos bastante diferenciados e que normalmente habitam ambientes extremos (sendo, por isso, muitas vezes referidos como extremófilos). O domínio Eukarya, como o próprio nome indica, engloba todos os seres vivos com organização celular eucarionte.

Apesar de exibirem organização celular procarionte, os microrganismos pertencentes ao domínio Archaea estão filogeneticamente (= evolutivamente) mais próximos dos eucariontes do que dos procariontes agrupados no domínio Bactéria (Figura 6).

O ancestral comum de Bacteria, Archaea e Eukarya viveu por volta de 2 bilhões de anos atrás. Os fósseis mais antigos de procariontes têm aproximadamente 3,5 bilhões de anos, ou seja, já estavam presentes cerca de 1,0-1,5 bilhão de anos após a formação da crosta terrestre.  Esses microrganismos fossilizados constituem indícios de que existia uma diversidade considerável dentre os procariontes, mesmo nos estágios iniciais da história evolutiva da vida.