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O que é “Biologia Sintética”?
Apesar de não ter uma definição precisa, muitos consideram a Biologia Sintética como uma nova abordagem de Engenharia Genética ou simplesmente uma nova fase da Bioengenharia. Essa nova abordagem consiste em fazer o que chamávamos de "Engenharia Genética" ser de fato uma engenharia, utilizando conceitos fundamentais — como camadas de abstração, padronização de códigos, design orientado ao usuário e busca de alternativas mais baratas e reproduzíveis de desenvolvimento de projetos — para modificar (micro)organismos buscando uma aplicação prática para resolução de problemas. Biologia Sintética não se trata apenas de técnicas ou metodologias novas, mas de como aplicar, utilizar e desenvolver as mesmas.
Essa nova fase da Biotecnologia é principalmente resultado de projetos Big Data(grande (volume) de dados) e da diminuição de custos para sequenciar e sintetizar códigos genéticos. Tal situação facilitou as possibilidades de construção e análise de novas sequências de DNA. São tecnologias fundamentais que propiciaram o ambiente interdisciplinar da biotecnologia de ponta a desenvolver novas abordagens para facilitar e acelerar o desenvolvimento de projetos na área.
O termo “Biologia Sintética”, usado inicialmente em 1912 (e quase não sendo usado em publicações até o início dos anos 2000), renasceu principalmente a partir da união interdisciplinar de biólogos e engenheiros elétricos na região de Boston nos EUA em 2003, mesma época e local onde se originou o iGEM. Ganhou ainda mais frequência em publicações científicas, bem como na mídia, após o anúncio da construção de uma célula com DNA completamente sintetizado quimicamente em 2009, gerando outro uso ao termo: reconstrução genômica com DNA quimicamente sintetizado.
Clique para ver maior.
Ainda há um grande caminho para se desenvolver sistemas biológicos perfeitamente engenheiráveis e preditíveis, contudo enormes avanços e excelentes resultados já foram obtidos utilizando-se a abordagem da Biologia Sintética, como por exemplo o desenvolvimento mais acessível da Artemisina (medicamento contra malária) por biossíntese via micro-organismos engenheirados.
Faz parte do processo de design proposto pela Biologia Sintética construir invenções humanas mais seguras. Há a preocupação da comunidade internacional em observar como um micro-organismo modificado poderia interagir com o ambiente: qual é seu grau de adaptação ambiental, seu potencial evolutivo e, principalmente, como conter o “vazamento” da informação genética para outros micro-organismos. Nesse sentindo, existe um esforço que atende à necessidade da educação a respeito do tema, no qual o iGEM e outras iniciativas operam, levando informações ao público para evitar políticas baseadas no preconceito e na falta de informação que possam interromper o desenvolvimento da Biologia Sintética,uma ferramenta potencialmente poderosa para os desafios de saúde global e problemas ecológicos.
Acreditamos que a Biologia Sintética é estratégica para a biotecnologia brasileira, pois torna de maneira interdisciplinar, o desenvolvimento de projetos de biotecnologia mais fáceis e acessíveis a estudantes, cientistas e empreendedores. Acompanhada de políticas de ciência aberta e livre acesso à informação, a Biologia Sintética mostra-se como uma grande ferramenta para o florescimento de uma ciência cidadã, que possa empoderar qualquer indivíduo a atuar de maneira ativa no desenvolvimento de projetos de biotecnologia
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A biologia sintética tem por objetivo desenhar e construir funções biológicas novas e adaptar as já existentes para potencializar seus resultados. Adaptados ou criados, estes novos sistemas são projetados para manipular elementos químicos, produzir materiais e estruturas, visando à auto-regeneração e criar ciclos de retroalimentação para geração de energia.
O termo abrange a expansão da área de biotecnologia em diferentes campos de atuação e pesquisa, como a de biomateriais, usados como matéria-prima dentro da biologia sintética. Materiais biocompatíveis são usados para tratar, aumentar ou alterar tecidos, órgãos ou funções fisiológicas em deterioração. Exemplos contemporâneos de biomateriais adaptados à biologia sintética incluem implantes cocleares, dispositivos eletrônicos que proporcionam uma sensação auditiva próxima à fisiológica. Por meio de microprocessadores, eletrodos e transmissores implantados no nervo auditivo, portadores de surdez neurossensorial já podem voltar a ouvir. As possibilidades dentro da biologia sintética prometem diluir as fronteiras entre o corpo humano e a tecnologia.
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Biologia Sintética: cientistas produzem cromossomo artificial de levedura
Cientistas conseguiram produzir um cromossomo artificial de levedura, um grande avanço no campo emergente da Biologia Sintética, que permitirá conceber novos fármacos, nutrientes e biocombustíveis, de acordo com o estudo divulgado nesta quinta-feira.
Até agora, os pesquisadores haviam conseguido fabricar cromossomos de bactérias e de DNA viral, de estrutura muito mais simples. Desta vez, foram necessários sete anos de trabalho de uma equipe internacional de cientistas para construir esse genoma e reunir 273.871 pares de bases de DNA de levedura. Esse total é inferior a seu equivalente natural, que tem exatamente 316.667.
Os pesquisadores fizeram várias alterações na base genética desse cromossomo, incluindo a eliminação de porções redundantes para a reprodução do cromossomo e seu crescimento.
"Nossa pesquisa tornou realidade a teoria da Biologia Sintética", disse Jef Boeke, diretor do Instituto de Sistemas Genéticos do Centro Médico Langone da Universidade de Nova York, que dirigiu a pesquisa publicada on-line na revista "Science".
Segundo ele, "esses trabalhos representam o maior passo de um esforço internacional para construir o genoma completo de levedura sintética".
Esse cromossomo eucariótico (uma estrutura que contém os genes no núcleo das células de todos os vegetais e animais), que experimentou mudanças sem precedentes, foi depois integrado às células vivas de levedura de cerveja.
Estas últimas se comportam de maneira normal, mas possuem novas propriedades que a levedura natural não tem, ressaltaram os pesquisadores, acrescentando que a levedura tem 16 cromossomos ao todo, enquanto o humano tem 23 pares.
"Fizemos mais de 50 mil mudanças no código DNA do cromossomo, e nossa levadura está viva, o que é notável", comemorou Boeke.
Agora, deverá ser possível desenvolver variedades sintéticas da levedura capazes de fabricar medicamentos raros, ou certas vacinas, entre elas a utilizada contra a hepatite B. As leveduras artificiais também poderão ser usadas para estimular o desenvolvimento de biocombustíveis mais eficazes.
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fly agaric by René Junold
Fungos - Foto de Nicolas A. Tonelli
Reino Fungi
Os fungos são popularmente conhecidos por bolores, mofos, fermentos, levedos, orelhas-de-pau, trufas e cogumelos-de-chapéu (champignon). É um grupo bastante numeroso, formado por cerca de 200.000 espécies espalhadas por praticamente qualquer tipo de ambiente.Os Fungos tem grande importância, como:
Ecológica
Os fungos apresentam grande variedade de modos de vida. Podem viver como saprófagos, quando obtêm seus alimentos decompondo organismos mortos; como parasitas, quando se alimentam de substâncias que retiram dos organismos vivos nos quais se instalam, prejudicando-o ou podendo estabelecer associações mutualísticas com outros organismos, em que ambos se beneficiam. Além desses modos mais comuns de vida, existem alguns grupos de fungos considerados predadores que capturam pequenos animais e deles se alimentam.
Em todos os casos mencionados, os fungos liberam enzimas digestivas para fora de seus corpos. Essas enzimas atuam imediatamente no meio orgânico no qual eles se instalam, degradando-o à moléculas simples, que são absorvidas pelo fungo como uma solução aquosa.
Fungos apodrecendo o morango.
Os fungos saprófagos são responsáveis por grande parte da degradação da matéria orgânica, propiciando a reciclagem de nutrientes. Juntamente com as bactérias saprófagas, eles compõem o grupos dos organismos decompositores, de grande importância ecológica. No processo da decomposição, a matéria orgânica contida em organismos mortos é devolvida ao ambiente, podendo ser novamente utilizada por outros organismos.
Apesar desse aspecto positivo da decomposição, os fungos são responsáveis pelo apodrecimento de alimentos, de madeira utilizada em diferentes tipos de construções de tecidos, provocando sérios prejuízos econômicos. Os fungos parasitas provocam doenças em plantas e em animais, inclusive no homem.
A ferrugem do cafeeiro, por exemplo, é uma parasitose provocada por fungo; as pequenas manchas negras, indicando necrose em folhas, como a da soja, ilustrada a seguir, são devidas ao ataque por fungos.
Folha da soja com sintomas da ferrugem asiática.
Em muitos casos os fungos parasitas das plantas possuem hifas especializadas - haustórios - que penetram nas células do hospedeiro usando os estomas como porta de entrada para a estrutura vegetal. Das células da planta captam açúcares para a sua alimentação.
Dentre os fungos mutualísticos, existem os que vivem associados a raízes de plantas formando as micorrizas (mico= fungo; rizas = raízes). Nesses casos os fungos degradam materiais do solo, absorvem esses materiais degradados e os transferem à planta, propiciando-lhe um crescimento sadio. A planta, por sua vez, cede ao fungo certos açucares e aminoácidos de que ele necessita para viver.
Algumas plantas que formam as micorrizas naturalmente são o tomateiro, o morangueiro, a macieira e as gramínias em geral.
As micorrizas são muito freqüentes também em plantas típicas de ambientes com solo pobre de nutrientes minerais, como os cerrados, no território brasileiro. Nesses casos, elas representam um fator importânte de adaptação, melhorando as condições de nutrição da planta.
Certos grupos de fungos podem estabelecer associações mutualísticas com cianobactérias ou com algas verdes, dando origem a organismos denominados líquens. Estes serão discutidos posteriormente.
Econômica
Muito fungos são aeróbios, isto é, realizam a respiração, mas alguns são anaeróbios e realizam afermentação.
Camembert
Destes últimos, alguns são utilizados no processo de fabricação de bebidas alcoólicas, como a cerveja e o vinho, e no processo de preparação do pão. Nesses processos, o fungo utilizado pertence à espécie Saccharomyces cerevisiae, capaz de transformar o açucar em álcool etílico e CO2 (fermentação alcoólica), na ausência de O2. Na presença de O2 realizam a respiração. Eles são, por isso, chamados de anaeróbios facultativos.
Na fabricação de bebidas alcoólicas o importante é o álcool produzido na fermentação, enquanto, na preparação do pão, é o CO2. Neste último caso, o CO2 que vai sendo formado se acumula no interior da massa, originando pequenas bolhas que tornam o pão poroso e mais leve.
Roquefort
O aprisionamento do CO2 na massa só é possível devido ao alto teor de glúten na farinha de trigo, que dá a "liga" do pão. Pães feitos com farinhas pobres em glúten não crescem tanto quanto os feitos com farinha rica em glúten.
Imediatamente antes de ser assado, o teor alcoólico do pão chega a 0,5%; ao assar, esse álcool evapora, dando ao pão um aroma agradável.
Alguns fungos são utilizados na indústria de laticínios, como é o caso do Penicillium camemberti e do Penicillium roqueforte, empregados na fabricação dos queijos Camembert e Roquefort, respectivamente.
Algumas espécies de fungos são utilizadas diretamente como alimento pelo homem. É o caso da Morchella e da espécie Agaricus brunnescens, o popular cogumelo ou champignon, uma das mais amplamente cultivadas no mundo.
Morchella
Agaricus
Além de benefícios, os fungos também podem trazer consequências negativas para nossas vidas como doenças causadas pelos mesmos
Micose em couro cabeludo
As micoses que aparecem comumente nos homens são doenças provocadas por fungos. As mais comuns ocorrem na pele, podendo-se manifestar em qualquer parte da superfície do corpo.
São comuns as micoses do couro cabeludo e da barba (ptiríase), das unhas e as que causam as frieiras (pé-de-atleta).
As micoses podem afetar também as mucosas como a da boca. É o caso so sapinho, muito comum em crianças. Essa doença se manifesta por multiplos pontos brancos na mucosa.
Existem, também, fungos que parasitam o interior do organismo, como é o caso do fungo causador da histoplasmose, doença grave que ataca os pulmões.
Fungos Unicelulares
À primeira vista, parece que todo o fungo é macroscópico. Existem, porém, fungos microscópicos, unicelulares. Entre estes, pode ser citado o Saccharomyces cerevisiae. Esse fungo é utilizado para a fabricação de pão, cachaça, cerveja etc., graças à fermentação que ele realiza.
Saccharomyces: fungos unicelulares. Note que os pequenos brotos são novos indivíduos que estão sendo formados por reproduçãoo assexuada.
Fungos Pluricelulares
Os fungos pluricelulares possuem uma característica morfológica que os diferencia dos demais seres vivos. Seu corpo é constituído por dois componentes: o corpo de frutificação é responsável pela reprodução do fungo, por meio de células reprodutoras especiais, os esporos, e o micélio é constituído por uma trama de filamentos, onde cada filamento é chamado de hifa.
Na maioria dos fungos, a parede celular é complexa e constituída de quitina, a mesma substância encontrada no esqueleto dos artrópodes.
O carboidrato de reserva energética da maioria dos fungos é o glicogênio, do mesmo modo que acontece com os animais.
Tipos de Hifas
Dependendo do grupo de fungos, as hifas podem apresentar diferentes tipos de organização. Nas hifas cenocíticas, presentes em fungos simples, o fio é contínuo e o citoplasma contém numerosos núcleos nele inserido.
Fungos mais complexos, possuem hifas septadas, isto é, há paredes divisórias (septos) que separam o filamento internamente em segmentos mais ou menos parecidos. Em cada septo há poros que permitem o livre trânsito de material citoplasmático de um compartimento a outro.
Tipos de hifas- Pelos poros das hifas septadas ocorre trânsito de citoplasma e de núcleos de uma célula para outra. Nos fungos, os núcleos são haploides.
Reprodução dos fungos
Reprodução Assexuada
Fragmentação
A maneira mais simples de um fungo filamentoso se reproduzir assexuadamente é por fragmentação: um micélio se fragmenta originando novos micélios.
Brotamento
Leveduras como Saccharomyces cerevisae se reproduzem por brotamento ou gemulação. Os brotos (gêmulas) normalmente se separam do genitor mas, eventualmente, podem permanecer grudados, formando cadeias de células.
Esporulação
Nos fungos terrestres, os corpos de frutificação produzem, por mitose, células abundantes, leves, que são espalhadas pelo meio. Cada células dessas, um esporo conhecido como conidiósporo (do grego, kónis = poeira), ao cair em um material apropriado, é capaz de gerar sozinha um novo mofo, bolor etc.
Para a produção desse tipo de esporo a ponta de uma hifa destaca-se do substrato e, repentinamente, produz centenas de conidiósporos, que permanem unidos até serem liberados. É o que acontece com o fungo penicillium, que assim foi chamado devido ao fato de a estrutura produtora de esporos - o conídio - se assemelhar a um pincel.
Ao lado- Micografia eletrônica de varredura mostrando o corpo de frutificação do Penicillium sp. frequente bolor encontrado em frutas. Os pequenos e leves esporos esféricos (conidiósporos) brotam de conídios que surgem na extremidade de uma hifa especializada, o conidióforo.
Laranja contaminada com Penicillium sp , vista a olho nú.
Em certos fungos aquáticos, os esporos são dotados de flagelos, uma adaptação à dispersão em meio líquido. Por serem móveis e nadarem ativamente, esses esporos são chamados zoósporos.
Reprodução Sexuada
No ciclo reprodutivo de alguns fungos aquáticos, há a produção de gametas flagelados, que se fundem e geram zigotos que produzirão novos indivíduos. Nos fungos terrestres, existe um ciclo de reprodução no qual há produção de esporos por meiose. Desenvolvendo-se, esses esporos geram hifas haploides que posteriormente se fundem e geram novas hifas diploides, dentro dos quais ocorrerão novas meioses para a produção de mais esporos meióticos. A alternância de meiose e fusão de hifas (que se comportam como gametas) caracteriza o processo como sexuado.
O esquema da figura abaixo ilustra um ciclo de reprodução genérico, válido para a maioria dos fungos. Muitos alternam a reprodução sexuada com a assexuada. Em outros, pode ocorrer apenas reprodução sexuada ou apenas a reprodução assexuada.
De modo geral, a reprodução sexuada dos fungos se inicia com a fusão de hifas haploides, caracterizando a plasmogamia (fusão de citoplasmas). Os núcleos haploides geneticamente diferentes, provenientes de cada hifa parental, permanecem separados (fase heterocariótica, n + n).
Posteriormente, a fusão nuclear (cariogamia) gera núcleos diploides que, dividindo-se por meiose, produzem esporos haploides. Esporos formados por meiose são considerados sexuados (pela variedade decorrente do processo meiótico).
Algumas curiosidades merecem ser citadas a respeito da fase sexuada da reprodução:
antes de ocorrer plasmogamia, é preciso que uma hifa "atraia" a outra. Isso ocorre por meio da produção de feromônios, substâncias de "atração sexual" produzidas por hifas compatíveis;
em muitos fungos, após a plasmogamia decorre muito tempo (dias, meses, anos) até que ocorra a cariogamia;
a produção de esporos meióticos, após a ocorrência de cariogamia, se dá em estruturas especiais, freqüentemente chamadas de esporângios.
Classificação dos fungos
Classificar fungos não é tarefa fácil. Trata-se de um grupo muito antigo (mais de 540 milhões de anos) e existem muitas dúvidas a respeito de sua origem e evolução.
Os quitridiomicetos, constituídos por cerca de 790 espécies, são os prováveis ancestrais dos fungos. Vivem em meio aquático e em solos úmidos próximos a represas, rios e lagos. Vivem da absorção da matéria orgânica que decompõe e, muitas vezes, parasitam algas, protozoários, outros fungos, plantas e animais. Algumas espécies causam considerável prejuízo em plantas de cultivo (alfafa e milho).
Os ascomicetos, com cerca de 32.000 espécies, são os que formam estruturas reprodutivas sexuadas, conhecidas como ascos, dentro das quais são produzidos esporos meióticos, os ascósporos. Incluem diversos tipos de bolores, as trufas, as Morchellas, todos filamentos, e as leveduras (Saccharomyces sp.), que são unicelulares.
Os basidiomicetos, com cerca de 22.000 espécies, são os que produzem estruturas reprodutoras sexuadas, denominadas de basídios, produtores de esporos meióticos, os basidiósporos. O grupo inclui cogumelos, orelhas-de-pau, as ferrugens e os carvões, esses dois últimos causadores de doenças em plantas.
Os zigomicetos, com cerca de 1.000 espécies, são fungos profusamente distribuídos pelo ambiente, podendo atuar como decompositores ou como parasitas de animais. Os mais conhecidos é o Rhizobux stolonifer, bolor que cresce em frutas, pães e doces - seu corpo de frutificação é uma penugem branca que lembra filamentos de algodão, recheados de pontos escuros que representam os esporângios.
Os deuteromicetos, ou fungos conidiais, que já foram conhecidos como fungos imperfeitos, constituem um grupo de fungos que não se enquadra no dos anteriores citados. Em muitos deles, a fase sexuada não é conhecida ou pode ter sido simplesmente perdida ao longo do processo evolutivo. De modo geral, reproduzem-se assexuadamente por meio da produção de conidiósporos. A esse grupo pertencem diversas espécies de Penicillium (entre as quais a que produz penicilina) e Aspergillus (algumas espécies produzem toxinas cancerígenas).
Liquens
Os liquens são associações simbióticas de mutualismo entre fungos e algas. Os fungos que formam liquens são, em sua grande maioria, ascomicetos (98%), sendo o restante, basidiomicetos. As algas envolvidas nesta associação são as clorofíceas e cianobactérias. Os fungos desta associação recebem o nome de micobionte e a alga, fotobionte, pois é o organismo fotossintetizante da associação. A natureza dupla do liquen é facilmente demonstrada através do cultivo separado de seus componentes. Na associação, os fungos tomam formas diferentes daquelas que tinha quando isolados, grande parte do corpo do liquen é formado pelo fungo.
A microscopia eletrônica mostra as hifas de fungo entrelaçadas com a alga.
Morfologia
Normalmente existem três tipos de talo:
Crostoso: o talo é semelhante a uma crosta e encontra-se fortemente aderido ao substrato.
Folioso: o talo é parecido com folhas
Fruticoso: o talo é parecido com um arbusto e tem posição ereta.
Reprodução
Os liquens não apresentam estruturas de reprodução sexuada. O micobionte pode formar conídios,ascósporos ou basidiósporos. As estruturas sexuadas apresentam forma de apotécio. Os esporos formados pelos fungos do liquen germinam quando entram em contato com alguma clorofícea ou cianobactéria. O fotobionte se reproduz vegetativamente. O liquen pode se reproduzir assexuadamente por sorédios, que são propágulos que contém células de algas e hifas do fungo, e por isídios, que são projeções do talo, parecido com verrugas. O liquen também pode se reproduzir por fragmentação do talo.
Habitat
Os líquens possuem ampla distribuição e habitam as mais diferentes regiões. Normalmente os liquens sãoorganismos pioneiros em um local, pois sobrevivem em locais de grande estresse ecológico. Podem viver em locais como superfícies de rochas, folhas, no solo, nos troncos de árvores, picos alpinos, etc. Existem liquens que são substratos para outros liquens. A capacidade do liquen de viver em locais de alto estresse ecológico deve-se a sua alta capacidade de dessecação. Quando um líquen desseca, a fotossíntese é interrompida e ele não sofre pela alta iluminação, escassez de água ou altas temperaturas. Por conta desta baixa na taxa de fotossíntese, os liquens apresentam baixa taxa de crescimento.
Importância Econômica
Os liquens produzem ácidos que degradam rochas e ajudam na formação do solo, tornando-se organismos pioneiros em diversos ambientes. Esses ácidos também possuem ação citotóxica e antibiótica. Quando a associação é com uma cianobactéria, os liquens são fixadores de nitrogênio, sendo importantes fontes de nitrogênio para o solo. Os liquens são extremamente sensíveis à poluição, sobrevivendo de bioindicadores de poluição, podendo indicar a qualidade do ar e até quantidade de metais pesados em áreas industriais. Algumas espécies são comestíveis, servindo de alimento para muitos animais.
Filo Cnidaria
O filo Cnidária (cnidários) está representado pelas hidras, medusas ou água-vivas, corais e anêmonas-do-mar.
Os cnidários são os primeiros animais a apresentarem uma cavidade digestiva no corpo, fato que gerou o nome celenterado, destacando a importância evolutiva dessa estrutura, que foi mantida nos demais animais. A presença de uma cavidade digestiva permitiu aos animais ingerirem porções maiores de alimento, pois nela o alimento pode ser digerido e reduzido a pedaços menores, antes de ser absorvido pelas células.
Com base no aspecto externo do corpo, os cnidários apresentam simetria radial. Eles são os primeiros animais na escala evolutiva a apresentarem tecidos verdadeiros, embora ainda não cheguem a formar órgãos.
No filo cnidária existem basicamente dois tipos morfológicos de indivíduos: as medusas, que são natantes e os pólipos, que são sésseis. Eles podem formar colônias, como é o caso dos corais (colônias sésseis) e das caravelas (colônias flutuantes).
Os polipos e as medusas, formas aparentemente muito diferentes entre si, possuem muitas características em comum e que definem o filo, como veremos.
Nos cnidários existe um tipo especial de célula denominada cnidócito, que apesar de ocorrer ao longo de toda a superfície do animal, aparece em maior quantidade nos tentáculos. Ao ser tocado o cnidócito lança o nematocisto, estrutura penetrante que possui um longo filamento através do qual o líquido urticante contido em seu interior é eliminado. Esse líquido pode provocar sérias queimaduras no homem.
Essas células participam da defesa dos cnidários contra predadores e também da captura de presas. Valendo-se das substâncias produzidas pelos cnidócitos, eles conseguem paralisar imediatamente os pequenos animais capturados por seus tentáculos.
Foi a presença do cnidócito que deu o nemo ao filo Cnidaria (que têm cnida = urtiga)
Tanto o pólipo como a medusa apresentam uma boca que se abre na cavidade gastrovascular, mas não possuem ânus. O alimento ingerido pela boca, cai na cavidade gastrovascular, onde é parcialmente digerido e distribuido (daí o nome gastro, de alimentação, e vascular, de circulação).
Após a fase extracelular da digestão, o alimento é absorvido pelas células que revestem a cavidade gastrovascular, completando a digestão.
A digestão é portanto, em parte extracelular e em parte intracelular. Os restos não-aproveitáveis são liberados pela boca. Na região oral, estão os tentáculos, que participam na captura de alimentos.
As camadas de célula que ocorrem nos cnidários são: a epiderme, que reveste o corpo externamente, e a gastroderme, que reveste a cavidade gastrovascular. Entre a epiderme e a gastroderme existe uma camada gelatinosa denominada mesogléia. Essa camada é mais abundante nas medusas do que nos pólipos e, por isso, as medusas têm aspecto gelatinoso, fato que lhes rendeu a denominação popular de "águas-vivas".
A epiderme e a gastroderme são duas camadas celulares derivadas de tecidos embrionários denominados genericamente folhetos germinativos. A epiderme deriva do folheto germinativo chamado ectoderme (ecto= externo, derme = tecido de revestimento), que reveste externamente o corpo do embrião; a gastroderme deriva do folheto denominado endoderme (endo=interno), que reveste o tubo digestivo do embrião. Os cnidários são considerados animais diblásticos.
Os poriferos, apesar de não formarem tecido verdadeiros, são considerados animais diblásticos, pois durante o desenvolvimento embrionário surgem apenas duas camadas de células - uma externa e outra interna -, que corresponde às duas camadas de células que formam o corpo do adulto: a externa formada pelos pinacócitos e a interna formada pelos coanócitos ou coanócitos e pinacócitos internos.
Os demais animais são triblásticos ou triploblasticos, pois possuem três folhetos germinativos: a ectoderme, a endoderme e a mesoderme (meso=no meio), que se desenvolve entre a ecto e a endoderme.
Os cnidários são os primeiros animais a apresentarem células nervosas (neurônios). Nesses animais, os neurônios dispõem-se de modo difuso pelo corpo, o que é uma condição primitiva entre os animais.
Os cnidários apresentam movimentos de contração e de extensão do corpo, além de poderem apresentar deslocamentos. São, portanto, os primeiros animais a realizarem essas funções.
Deslocamento tipo mede-palmos
Os poríferos são animais que vivem fixos ao substrato, não apresentando deslocamentos.
Nos pólipos, a capacidade de locomoção é reduzida, podendo ser do tipo "mede-palmos" ou "cambalhota". Nas medusas, a locomoção é mais ativa, sendo realizada por um mecanismo denominado jato propulsão: os bordos do corpo se contraem, e a água acumulada na fase oral da medusa é expulsa em jato, provocando o deslocamento do animal no sentido oposto.
A capacidade de alterar a forma do corpo, determinando movimentos e deslocamentos, deve-se à presença de células especiais com funções de contração e distensão, mas que não são células musculares verdadeiras, na medida em que estas surgem a partir da mesoderme, que só ocorre em animais triblásticos.
A respiração e a excreção ocorrem por difusão através de toda a superfície do corpo. Não existem estruturas especiais relacionadas a esses processos, como também é o caso das esponjas.
A reprodução assexuada
A reprodução assexuada em hidras pardas ou verdes é, em geral, feita por brotamento. Brotos laterais, em várias fases de crescimento, são comumente vistos ligados à hidra-mãe e dela logo se destacam.
Esse processo de multiplicação, em que não ocorre variabilidade genética, é propício nos ambientes estáveis e em épocas favoráveis do ano, em que as hidras estão bem alimentadas.
A reprodução sexuada
A hidra é hermafrodita. Alguns testículos e apenas um ovário são formados, principalmente em épocas desfavoráveis do ano, a partir de células indiferenciadas existentes no corpo.
O único óvulo produzido é retirado do ovário. Os espermatozóides são liberados na água e vão a procura do óvulo. A fecundação ocorre no corpo da hidra. O zigoto formado é circundado por uma espessa camada quitinosa (de consistência semelhante ao esqueleto de quitina dos insetos) e, após certo tempo de desenvolvimento, o embrião, envolto pela casca protetora, destaca-se do corpo da hidra e permanece dentro da casca durante toda a época desfavorável.
Com a chegada da estação favorável, rompe-se a casca e emerge uma pequena hidra que cresce até atingir a fase adulta. Não há larva. O desenvolvimento é direto.
Classificação dos cnidários
As principais classes dos cnidários são:
Hydrozoa - hidras e caravelas;
Scyphozoa - águas -vivas
Anthozoa - anêmonas e corais; e
Cubozoa - cubozoárioa, como a vespa do pacífico.
Classe Hydrozoa
A classe dos hidrozoários possui inúmeros representantes, além da hidra. Todos os demais componentes dessa classe são marinhos. Dentre eles, podemos citar como exemplo a Obelia e a caravela (Physalia), este um indivíduo colonial muito comum nos mares tropicais e temperados.
Na Obelia, a reprodução ocorre durante um ciclo em que se alternam pólipos (fase assexuada e duradoura) e medusas (fase sexuada e pouco duradoura). Dois tipos de pólipos existem em um polipeiro (colônia): o nutridor e o reprodutor. Os reprodutores geram medusas por brotamento. Essas, de pequeno tamanho, produzem gametas que se encontram na água (fecundação externa). Forma-se o zigoto, ocorre o desenvolvimento embrionário e surge uma larva ciliada, a plânula, que constitui uma importante forma de dispersão da espécie. Fixando-se a um substrato apropriado, a larva transforma-se em um novo pólipo, que acaba gerando novo polipeiro.
Classe Scyphozoa
Na classe dos cifozoários, as formas predominantes e sexuadas são bonitas medusas de cores variadas, as verdadeiras "águas-vivas", freqüentemente vistas em nosso litoral. Os pólipos são pequenos e correspondem a fase assexuada, pouco duradoura.
As medusas têm formato de guarda-chuva e são diferentes das do grupo dos hidrozoários. Podem alcançar de 2 a 40 cm de diâmetro. A gigante do grupo é uma medusa do Atlântico Norte, que chega a 2 metros de diâmetro.
No caso da espécie Aurelia aurita, a fecundação é interna. A plânula nada durante um certo tempo e origina um pólipo fixo, o cifístoma. Esse pequeno pólipo é a geração assexuada e se reproduz por um processo conhecido por estrobilação. Nesse processo, fragmentações sucessivas do corpo do pólipo formam uma pilha de discos que permanecem amontoados uns sobre os outros. Cada disco, uma éfira (medusa jovem), destaca-se e, após certo tempo de crescimento, origina uma medusa adulta, fechando-se o ciclo.