Fragmentação

Fragmentação
n.., plural: fragmentações
>br>Definição: quebra em partes mais pequenas, como na reprodução assexuada em que um organismo parental se parte em fragmentos

Fragmentação em Biologia Reprodutiva

O processo de fragmentação é um dos mecanismos mais importantes que ocorrem principalmente num organismo multicelular (ou seja, o organismo que é composto por mais do que uma única célula). Em Biologia Reprodutiva, a fragmentação refere-se ao processo pelo qual um organismo vivo se divide em partes que mais tarde crescem idênticas ao organismo original. Os vários corpos ou partes que são formados devido a tal processo são referidos como fragmentos e exemplifica a reprodução assexuada.

Na fragmentação, os fragmentos são formados devido à divisão de vários organismos vivos. Cada um dos fragmentos formados após atravessar o ciclo de crescimento desenvolve-se até se tornar um indivíduo maduro, totalmente adulto e idêntico ao seu progenitor no que diz respeito à forma, tamanho e outras dimensões. (Ref. 1)

A principal característica do processo de fragmentação é que este processo pode ocorrer tanto intencionalmente como não intencionalmente. Por exemplo, causas causadas pelo homem ou mudanças ambientais podem levar o organismo a fragmentar-se e eventualmente desenvolver-se em organismos completos e maduros que são semelhantes ao progenitor.

Fragmentação é encontrada tanto em animais como em plantas. Fungos, líquenes, bolores, minhocas, estrelas do mar, ténias e esponjas são alguns dos exemplos comuns onde o modo de reprodução ocorre através da fragmentação. A imagem abaixo mostra a fragmentação numa estrela-do-mar. Pode-se ver que o corpo fragmentado se separa do braço da estrela-do-mar e após algum tempo começa a desenvolver-se numa nova estrela-do-mar como se vê na Figura 1.

Fragmentação e Separação

O processo de fragmentação é de facto o processo de decomposição de um organismo em vários fragmentos que, com o tempo, se desenvolve para um organismo completo. Assim, este processo é também referido como o processo de divisão.

Processo de Reprodução

O processo biológico pelo qual novos indivíduos/organismos são formados a partir dos pais é chamado reprodução. Sexual e assexual são as duas formas de reprodução que são amplamente estudadas por muitos investigadores. O processo pelo qual os descendentes nascem devido ao acasalamento de dois progenitores é chamado reprodução sexual. Cada um dos pais contribui com um óvulo de uma fêmea e um esperma de um macho e após a combinação destes dois gâmetas através do processo de fertilização, forma-se um zigoto que amadurece para um embrião e finalmente para um organismo plenamente desenvolvido. Alogamia, fertilização interna, fertilização externa, e autogamia são alguns dos tipos de reprodução sexual. O processo de reprodução sexual foi elaborado na Figura 2.

O processo pelo qual o ciclo de reprodução é alcançado por apenas um dos pais é denominado reprodução assexuada. Exemplos incluem a fissão binária, a brotação, a fragmentação, e a partenogénese. O processo de fissão binária é encontrado em bactérias em que uma única bactéria tende a dividir-se em duas células. Na brotação, órgãos muito pequenos são formados nos corpos dos progenitores e, assim, após algum tempo, tendem a quebrar-se e, finalmente, a crescer em dois indivíduos. Este tipo de reprodução assexuada é encontrado em leveduras e alguns outros animais hidra. (Ref. 2) Na fragmentação, a reprodução ocorre através da quebra do organismo parental em vários fragmentos que têm a capacidade de crescer idênticos aos seus pais. Encontra-se geralmente em corais, esponjas e starfishes. Na partenogénese, este tipo de reprodução assexuada encontra-se em muitos peixes, répteis e anfíbios.

Para comparações entre reprodução sexual e reprodução assexuada, ver o Quadro abaixo:

Tabela 1: Comparação entre reprodução sexual e assexual

Fragmentação – Passos Gerais

O processo de fragmentação é muito vital em biologia para a reprodução assexuada. Como descrito anteriormente, esta é a forma de reprodução em que pequenos órgãos ou partes do corpo do indivíduo pai se separam e finalmente crescem até se tornarem um organismo completamente maduro. Tomemos um exemplo de Planaria, um dos muitos vermes planos, pertencente à classe de Rhabditophora e phylum Platyhelminthes. Ver Figura 3 para a representação da fragmentação e o passo envolvido durante a fragmentação em Planaria.

Fragmentação e Regeneração

As palavras fragmentação e regeneração são frequentemente referidas como as palavras usadas na reprodução. Ainda assim, existem algumas diferenças comuns que são bastante evidentes. O processo de fragmentação ocorre frequentemente quando uma parte de um organismo é quebrada em fragmentos mais pequenos que podem crescer para separar organismos idênticos, enquanto que a regeneração é aquela em que o organismo é capaz de regenerar certas partes do corpo que se perdem. Na essência, novas espécies são formadas após a fragmentação, enquanto que novos órgãos são formados durante a regeneração. Acredita-se que todos os organismos são capazes de regenerar as suas partes de corpo perdidas, enquanto que existem apenas alguns que têm a capacidade de se reproduzir através da fragmentação. O processo de regeneração pode ser encontrado em lagartos e polvos. Os detalhes da fragmentação e regeneração podem ser encontrados na Figura 4. (Ref. 3)

Fragmentação – Vantagens

A principal vantagem da fragmentação é que pode ser conseguida apenas com um único progenitor, uma vez que o acasalamento entre macho e fêmea não é obrigatório. Todo o ciclo de reprodução pode ser facilmente alcançado pela formação dos fragmentos a partir dos corpos do organismo parental e depois o seu crescimento e transformações em novos organismos idênticos às suas dinastias. A segunda vantagem importante do processo de fragmentação é que o seu ciclo de reprodução pode ser alcançado num período de tempo relativamente menor. Todo o tempo que é desperdiçado durante a época de acasalamento e as condições na reprodução sexual é evitado na reprodução através de sistemas assexuais. Assim, sendo a fragmentação um tipo de reprodução assexuada é um processo muito rápido. Além disso, como a fragmentação é um processo muito rápido de produção de descendentes, acredita-se que um número relativamente maior de organismos pode ser produzido num tempo mais curto, uma vez que a cadeia de reprodução passa de um indivíduo para dois e de dois para quatro. Assim, em menos tempo pode ser produzida toda uma nova geração de organismos idênticos a partir de um único progenitor através da fragmentação. Finalmente, outra vantagem que torna o processo de fragmentação muito vital em biologia é a sua capacidade de ocorrer e progredir em qualquer ambiente e em quaisquer condições climáticas. (Ref. 4)

Fragmentação – Desvantagens

Embora se possa perceber, a partir da discussão acima referida, que a reprodução assexuada especialmente a fragmentação desempenha um papel muito vital na manutenção do equilíbrio no ecossistema, produzindo organismos maiores em relativamente menos tempo, mas ainda assim há muitas desvantagens associadas a este processo. A maior desvantagem da fragmentação está associada à biodiversidade.

A reprodução assexuada é realizada por um único progenitor e devido a isso apenas os seus traços, genes e características serão transmitidos à nova geração. Sem muita diversidade genética, a geração seguinte tende a ser muito idêntica entre si. Pelo contrário, na reprodução sexual, dois genes de ambos os progenitores são misturados. Isto dá origem a uma descendência geneticamente diversa.

A segunda desvantagem da fragmentação é que os mesmos problemas de herança que uma vez encontrados nos progenitores se manifestarão provavelmente na geração seguinte. Este processo surge constantemente na reprodução assexuada, os mesmos traços e cromossomas são copiados e transferidos em toda a descendência. Como resultado, a descendência pode ser sujeita a uma extinção precoce devido a algumas das doenças que herdaram.

Espécies produzidas através da fragmentação tendem a ser idênticas. E assim, a fraqueza dos seus corpos pode torná-los susceptíveis a ataques de parasitas e predadores. Isto pode levá-los a lutar para sobreviver. Se surgir uma pressão adicional, por exemplo, uma mudança repentina no ambiente ou habitat, a espécie pode lutar ainda mais e eventualmente ser eliminada e extinta. Em contraste, tais problemas são menos prováveis de ocorrer nas reproduções sexuais porque promove uma maior biodiversidade.

Na sua essência, a fragmentação em biologia acarreta problemas com o controlo da população, uma vez que se trata de um processo em cadeia em que um organismo se divide em dois e depois outros dois são formados a partir dos fragmentos. Isto leva à reprodução de populações maciças de um único progenitor.

Exemplos de Fragmentação

O processo de fragmentação é encontrado em plantas, animais e diversos organismos microscópicos como forma de reprodução.

Fragmentação em fungos e algas

A fragmentação é muito comumente vista tanto em fungos como em líquenes. Bolores, leveduras e cogumelos são alguns dos tipos de fungos onde a reprodução é conseguida através da fragmentação assexuada. O tipo especial de estrutura que se consegue para o processo de fragmentação é referido como hifa. São os ramos filamentosos a partir dos quais é feito o micélio dos fungos. São os ramos dos fungos-mãe dos quais se podem destacar facilmente e transformar-se. Antes do processo de divisão, as hifas crescem sobre os fungos de onde obtêm os alimentos e a água essenciais para o crescimento e a alimentação. Uma vez que as hifas estejam maduras o suficiente para se alimentarem por si próprias e se reproduzirem, desprendem-se do corpo parental e vivem independentemente. Certas algas também se reproduzem por fragmentação. Por exemplo, as algas filamentosas, como a Spirogyra, reproduzem-se cortando-se em fragmentos.

Fragmentação em plantas

A fragmentação em plantas é mais comummente descrita como o tipo vegetativo de fragmentação. Nas plantas, a maior parte do diâmetro das suas colónias é aumentada através da produção de novas raízes e sistemas de rebentos através da dispersão de rizomas ou estolões das árvores velhas, arbustos, samambaias, e plantas perenes. Assim, uma vez que a raiz é separada da colónia, tende a crescer por si só, dando assim origem a um sistema radicular completamente novo. Outros exemplos comuns de fragmentação natural são os seguintes:

• Plantas saudáveis, por exemplo salgueiros, galhos de galhos sem esforço e sob as condições ambientais apropriadas podem crescer para uma nova planta. Este desprendimento natural de galhos é conhecido como cladoptose.

• Detaching of plant parts to become a new organism is also observed in non-woody plants, such as Kalanchoe daigremontiana. Na foto abaixo, repare nas plantas adventícias na folha de K. daigremontiana. As plantas daigremontiana podem cair e subsequentemente criar raízes para se tornarem uma planta nova e independente.

• Plantas não vasculares, tais como musgos e hepáticas, a reprodução por fragmentação também é comum. A merchantia polymorpha (mosto de fígado comum) é um exemplo de uma planta não vascular que faz fragmentação produzindo gemas que são quebradas da planta original para se tornarem uma planta nova e independente.

Below é o vídeo que retrata a ocorrência de fragmentação em plantas e a sua importância para elas.

Fragmentação em Animais

Fragmentação é observada em muitas colónias de coral. Tanto os corais duros como os moles podem ser facilmente fragmentados. Da mesma forma, raças como Montipora, Acropora, Pocillopora, Euphyllia, e Caulastrea são capazes de fragmentação. Muitas anémonas marinhas reproduzem-se através do processo de fendilhação ou fragmentação. Outros exemplos de fragmentação animal são os das estrelas-do-mar e Planaria, que foram elaborados nas secções anteriores. (Ref. 5)

Fragmentação em Biologia Celular e Molecular: Definição e Importância Biológica

Vamos analisar o nível celular do processo de fragmentação reprodutiva. A clonagem de ADN refere-se à duplicação das moléculas de ADN – a criação de uma cópia exacta ou de um “clone” de ADN, especialmente para a reprodução assexuada. Através de meios naturais, um organismo cria moléculas de ADN idênticas para o seu “clone” (descendência). A palavra clonagem aqui refere-se ao facto de os indivíduos reproduzidos exibirem ADN idêntico ao dos seus antepassados. Isto ocorre em caso de fragmentação. Contudo, não é um processo exclusivo, uma vez que a clonagem de ADN também ocorre noutras formas de reprodução assexuada, tais como a fissão binária. Assim, a clonagem de ADN é um processo celular importante na reprodução assexuada.

A clonagem de ADN pode ser conseguida tanto naturalmente como através de métodos artificiais. Os investigadores fizeram uso deste processo em laboratórios para investigação e estudos experimentais. Eles inventaram o chamado procedimento de “fragmentação de ADN”, que é uma técnica genética molecular que lhes permite separar e clonar fragmentos específicos de ADN do genoma de um organismo através da tecnologia do ADN recombinante.

Parte deste aspecto molecular da utilização da fragmentação, o termo é também utilizado para descrever outro processo celular em que partes celulares são submetidas a fragmentação. Isto é visto especialmente na apoptose. A apoptose é o processo em que ocorre a destruição programada de células e é conseguida por uma sequência muito organizada de alterações morfológicas. Além disso, as alterações morfológicas são caracterizadas por retracção celular e nuclear, fragmentação e condensação da cromatina, formação de corpos apoptóticos, e o processo de fagocitose de todas as células vizinhas disponíveis. Adicionalmente, a apoptose envolve as activações uniformes de endonucleases com as clivagens de ADN nos fragmentos de cento e oitenta pares de bases ou nos múltiplos de cento e oitenta pares de bases. Assim, a relação entre apoptose e fragmentação do ADN desempenha um papel muito importante na manutenção da organização celular. A progressão da apoptose celular desempenha um papel fundamental para salvar as células e tecidos saudáveis que trabalham no corpo humano dos efeitos perigosos das células que não estão a trabalhar de forma estável e que estão em processo de morrer.

Summary

O processo biológico pelo qual os organismos se dividem em dois ou mais fragmentos para se tornarem novos indivíduos (descendentes) é chamado fragmentação. Estes fragmentos crescem e amadurecem numa geração totalmente nova com características idênticas às dos seus pais. A fragmentação é também referida como fragmentação em várias literaturas e são sinónimos um do outro. O processo de fragmentação é assexuado, o que significa que apenas um dos progenitores está envolvido. Por conseguinte, a descendência muito provavelmente terá as mesmas características genéticas. Por outro lado, a reprodução em que estão envolvidos tanto os progenitores masculinos como os femininos é conhecida como reprodução sexual. Ambos os tipos de reprodução têm os seus prós e contras.

Fragmentação ocorre em três fases. O processo começa com a formação de fragmentos. Segue-se o desenvolvimento dos fragmentos, e depois termina com a conversão dos fragmentos em espécies desenvolvidas. Todo o ciclo de reprodução assexuada, especialmente a fragmentação, é de grande importância biológica. A formação de espécies idênticas, o menor tempo de reprodução, e a transferência de genes positivos do progenitor para os descendentes são algumas das principais vantagens da fragmentação, enquanto a falta ou a reduzida diversidade genética, os mesmos problemas patrimoniais, e incapazes de lidar com as mudanças ambientais são algumas das suas desvantagens.

Fragmentação é também utilizada para se referir a certos processos celulares. Como a fragmentação se refere geralmente à quebra ou corte de uma grande entidade em partes mais pequenas, é utilizada para se referir a processos celulares como a fragmentação de ADN (que ocorre durante a clonagem de ADN) e a fragmentação celular, que é particularmente a fase final da apoptose.

As duas áreas principais onde a fragmentação desempenha um papel muito vital nas células biológicas são a apoptose e a clonagem de ADN. Na clonagem de ADN, parte dos genes são transferidos do corpo principal para os fragmentos, enquanto que na apoptose ocorre a decomposição das células mortas.

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2. Vedantu. (2019, 24 de Abril). Fragmentação. Vedantu.com; Vedantu. https://www.vedantu.com/biology/fragmentation#:~:text=Fragmentation%20in%20Plants%20and%20Animals,a%20form%20of%20asexual%20reprodução.

3. Admin. (2018, Agosto). Diferença entre Fragmentação e Regeneração. BYJUS; BYJU’S. https://byjus.com/biology/difference-between-fragmentation-and-regeneration/#:~:text=Fragmentation%20occurs%20when%20an%20organism,body%20when%20it%20loses%20them.

4. Jessen, T., Wang, Y., & Wilmers, C. C. (2017). A fragmentação do habitat proporciona uma vantagem competitiva a um esquilo invasor de árvores, Sciurus carolinensis. Invasões Biológicas, 20(3), 607-618. https://doi.org/10.1007/s10530-017-1560-8

5. Hecht, L., & Allcock, M. (2020, 18 de Junho). Potenciais efeitos da fragmentação do habitat no bem-estar dos animais selvagens. ResearchGate; desconhecido. https://www.researchgate.net/publication/342292473_Potential_effects_of_habitat_fragmentation_on_wild_animal_welfare