ORIGEM DA VIDA
Prof Ana Beatriz Maselli
O Big Bang, Há 14 bilhões de anos, foi quem deu origem a expansão do universo a partir de seu estado inicial
de alta compressão, numa explosão repentina, o resultado foi uma violentíssima explosão que deu origem aos
planetas, estrelas e etc.
Sol
Mercúrio
Vénus
Terra
Marte
Júpiter
Saturno
Urano
Neptuno
4.5 bilhões de anos
Plutão
Vamos entender como surgiu o primeiro ser
vivo no nosso planeta !
Duas teorias se formaram para explicar a origem da vida
TEORIAS
ABIOGÊNESE OU GERAÇÃO ESPONTÂNEA
A VIDA SURGIU DA MATÉRIA BRUTA A PARTIR DE UM FORÇA VITAL
BIOGÊNESE
A VIDA SURGIU A PARTIR DE UM OUTO SER VIVO
O que foi a Abiogênese ?
Aristóteles, autor da abiogênese, afirmava que as
espécies surgem por geração espontânea, ou seja,
existiam diversas fórmulas que dariam origem às
diferentes espécies.
Segundo ele, os organismos podem surgir a partir de
uma massa morta segundo um princípio ativo
(por exemplo, nascer um rato da combinação de uma
camisa suja e de um pouco de milho).
A Geração Espontânea permaneceu como idéia principal
do surgimento das espécies devido à influência que as
crenças religiosas da população.
Ao entrar em contato
com o solo formaria
as aves
As folhas que caem
das árvores ao entrar
em contato com a água
formaria os peixes
Na abiogênese
da matéria bruta poderia se originar uma vida
Defensores da Abiogênese
Um cara chamado Van Helmont (1577-1644) divulgou
uma receita para criar camundongos :
deveria ser colocada uma camisa suada em contato
com gérmen de trigo ou queijo, abandonada em um
lugar escuro, após 21 dias, produziria ratos. Neste
caso o princípio ativo seria o suor humano.
O que era esse tal principio ativo?
Era algum gás ou substância que possibilitava que da
matéria bruta (sem vida) surgisse a VIDA (algum
animal, como o camundongo).
Needham (1713-1781)
fez várias experiências com frascos de vidro contendo "caldos
nutritivos" abertos e fechados, aquecidos ou não, conseguindo
proliferação de microrganismos em todos os casos .
Os microrganismos só poderiam ter aparecido através da "geração
espontânea" já que os caldos foram aquecidos e as possíveis formas
vivas foram eliminadas. Dizia que existia um tipo de "força vital“
(princípio ativo) que era responsável pelo aparecimento dos
microrganismos
Após alguns dias
Caldo nutritivo
microorganismos
Spallanzani tenta
derrubar a hipótese
de Needham
versus
Spallanzani mostrou que os micróbios têm origem no ar e que
podem ser eliminados por fervura.
Seu intuito era derrubar as idéias de John Needham. O problema do experimento
de Needham eram os recipientes, que não foram bem vedados, permitindo a
entrada de microorganismos e a contaminação do caldo nutritivo, e uma fervura
rápida, que possivelmente não haveria matado todos os microrganismos que já
estavam no caldo nutritivo.
Spallanzani mostra que com os recipientes vedados de outra maneira mais
eficiente e realizando a fervura por mais tempo, a vida não surge
espontaneamente.
Needham retruca dizendo que com aquela fervura de Spallanzani havia acabado
com o ar dos recipientes (torturou o princípio ativo), impossibilitando o
surgimento da vida.
DEFENSORES DA BIOGÊNESE
Francesco Redi
É conhecido pela sua experiência realizada em 1668 que se
considera um dos primeiros passos para a derrubada da
abiogênese.
O saber do seu tempo considerava que as larvas se formavam
naturalmente a partir de carne em putrefação.
Na sua experiência, Redi utilizou 3 frascos, nos quais colocou carne
em estado de putrefação. Selou fortemente um deles, deixou outro
aberto e cobriu o terceiro com gaze. Desenvolveram-se larvas no
frasco aberto e sobre a gaze do frasco correspondente. Não se
desenvolveram larvas em nenhuma parte do frasco selado.
Louis Pasteur
Foi o cientista que
derrubou a geração
espontânea com o
experimento do "balão
pescoço de cisne".
Porém,o CRIACIONISMO
é uma teoria que se baseia
na fé e na religião,logo
deve ser respeitada
mesmo que a ciência não a
considere.
1 - Colocou um caldo nutritivo em um balão de vidro, de pescoço comprido.
2 - Em seguida, aqueceu e esticou o pescoço do balão, curvando sua extremidade, de
modo que ficasse voltada para cima. Ferveu o caldo existente no balão, o suficiente para
matar todos os possíveis microrganismos que poderiam existir nele.
3 - Cessado o aquecimento, vapores da água proveniente do caldo condensaram-se no
pescoço do balão e se depositaram, sob forma líquida, na sua curvatura inferior. Como os
frascos ficavam abertos, não se podia falar da impossibilidade da entrada do "princípio
ativo" do ar.
4 - Com a curvatura do gargalo, os microrganismos do ar ficavam retidos na superfície
interna úmida e não alcançavam o caldo nutritivo.
5 - Quando Pasteur quebrou o pescoço do balão, permitindo o contato do caldo existente
dentro dele com o ar, constatou que o caldo contaminou-se com os microrganismos
provenientes do ar.
O QUE FAZ DE UM PLANETA TER VIDA?
Características que permitem a existência de vida em um planeta:
Distância ao Sol
Temperatura
Existência de Atmosfera
Água Líquida
Aparecimento e manutenção de vida
Será que existe água nos outros
Planetas?
Sob a forma de gelo
Júpiter
Sob a forma de vapor, (ácidos corrosivos)
Vênus
Se tem água porquê não tem vida nesses
planetas?
É fácil, não tem água no estado líquido!
Teorias para a origem da vida
Existem algumas explicações para tal, sendo a origem por
evolução química a mais aceita pela categoria científica.
Temos então 3 teorias que são discutidas atualmente:
•Criacionismo
•Panspermia cósmica
•Evolução química
Criacionismo
Teoria que explica a origem dos seres vivos por criação divina
O Gênesis: O primeiro livro do Antigo Testamento, descreve a origem do
mundo e do homem com linguagem e imagens semelhantes às dos relatos
mesopotâmicos.
O primeiro capítulo diz: "No princípio, Deus criou o céu e a terra. Ora, a
terra estava vazia e vaga, as trevas cobriam o abismo, um vento de Deus
pairava sobre as águas. Deus disse: 'Haja luz' e houve luz. Deus viu que a
luz era boa, e Deus separou a luz e as trevas. Deus chamou à luz 'dia' e às
trevas 'noite'. Houve uma tarde e uma manhã: primeiro dia. (...) Deus
disse: 'Fervilhem as águas um fervilhar de seres vivos e que as aves voem
acima da terra, diante do firmamento do céu' e assim se fez. (...) Deus
criou o homem à sua imagem, à imagem de Deus ele o criou, homem e
mulher ele os criou."
O Criacionismo foi muito aceito durante a idade antiga e média, sendo
posto em cheque ao se confrontar com filosofias e teorias modernas
principalmente a teoria da evolução das espécies.
Ao contrário do que se pensa, existem muitos cientistas criacionistas
que ao longo de suas pesquisas constataram que a tamanha
complexidade da vida não teria sido possível se não houvesse a
intervenção de um ser criador.
O Criacionismo não é uma religião, é uma ciência.
Panspermia
Temos dois tipos de panspermia:
•Formas de vida vindas do espaço
Afirma que o aparecimento dos primeiros seres na Terra, se deu por
cosmozoários flutuantes vindos do universo.
•Blocos de construção em cometas e asteróides
Acredita que os impactos de meteoritos nas massas de água da Terra
primitiva podem ter contribuído para a criação de moléculas orgânicas
complexas que formaram as bases da vida.
A teoria da nova Panspermia, afirma o mesmo fato
de outra maneira, diz que esses cosmozoários
vieram dentro do núcleo de asteróides, estes,
protegiam os seres da radiação e dos raios. Essa
idéia surgiu quando vestígio de fósseis, que
acreditavam ser de bactérias, foram encontrados
.
dentro de asteróides
Teoria da evolução química
Oparin e Haldane, respectivamente
O biólogo inglês Haldane e o bioquímico russo Oparin, em meados da década de 20,
aprofundaram-se, de forma independente, na teoria proposta anteriormente pelo
biólogo inglês Huxley, denominada teoria da evolução química (ou molecular).
Mais tarde, Stanley Miller, estudante da Universidade de Chicago, criou em
laboratório um dispositivo que simulava as condições primitivas da Terra,
conseguindo “criar” compostos orgânicos a partir deste.
Apesar do fato destes serem constituídos por estruturas menos complexas o
experimento pôde demonstrar a formação de compostos orgânicos a partir de
determinadas condições ambientais primiticas reforçando as idéias de Oparin e
Haldane.
Terra Primitiva
Características da Terra há 4
bilhões de anos
Intensos processos vulcânicos, emitindo grande quantidade de gases:
•metano CH4,
•amônia NH3,
•gás hidrogênio – H2 e
•água H2O.
Inexistência ou baixa concentração do gás oxigênio (O2).
Estágio de resfriamento ocasionando as precipitações (chuvas), acumulando água
nas depressões da crosta terrestre, surgindo os quentes e rasos mares
primitivos.
A atmosfera do planeta, desprovida de camada de ozônio (O3), era
constantemente bombardeada com radiação ultravioleta (UV) e descargas
elétricas.
Essas condições intempestivas propiciaram agitação e energia suficiente para as
moléculas suspensas, iniciarem arranjos mais complexos.
Como surgiu o 1° ser vivo?
Estas condições especiais, teriam provocados alterações nos gases
da atmosfera. Estas moléculas se combinaram originando compostos
orgânicos de estrutura mais complexa, os aminoácidos.
Os aminoácidos reagiram entre eles e teriam formado as primeiras
proteínas, que se acumularam nos mares primitivos. As primeiras
formas de vida surgem nesta "sopa" de proteínas resultante de
complexas reações químicas e de radiação de raios ultra-violetas.
As moléculas protéicas existentes na água se agregam na forma de
coacervados (complexos de proteína com película). Essas
estruturas, apesar de não serem vivas, têm propriedades de se unir,
formando outro coacervado mais complexo.
A vida surge há cerca de 3,5 bilhões de
anos.
•As proteínas se acumularam nos mares primitivos, por isso,
existia alimento em abundância.
• Não existia oxigênio na atmosfera primitiva e, sim metano
(CH4), amônia (NH3), hidrogênio (H2) e vapor de água (H2O).
• Em 1953, o químico Stanley Miller, juntamente com seu
orientador Harold Urey, testou experimentalmente a hipótese
de Oparin e Haldane com relação ao surgimento da origem dos
organismos a partir da matéria não viva.
• Utilizaram como pressuposto reações químicas envolvendo os
gases que provavelmente compunham a atmosfera primitiva,
resultando em moléculas orgânicas formadas em condições
extremadas, simulando um ambiente anteriormente inóspito.
Acredita-se hoje que, provavelmente, a composição da atmosfera
primitiva foi diferente do que acreditava Oparin; ela teria contido
CO, CO2, H2, N2 e vapor de água
(não haveria, portanto, metano nem amônia; as fontes de carbono
seriam o CO e o CO2, enquanto a de nitrogênio seria o N2).
Vapor de água e de gás carbônico teriam sido produzidos pela
intensa atividade vulcânica.
Mesmo assim, isso não invalida experimentos do tipo “Miller”.
Na realidade, foram feitas desde então muitas variantes dessa
experiência, modificando-se os gases utilizados e colocando-se
algumas substâncias minerais; os cientistas chegaram a obter
mais de 100 tipos de “tijolos” orgânicos simples, incluindo
nucleotídeos e ATP.
Os primeiros organismos: autótrofos ou heterótrofos?
Para entender claramente esta discussão, é útil recordar as equações
de três processos biológicos básicos
fermentação,respiração e fotossíntese, que reproduzimos a seguir.
Fermentação (alcoólica):
glicose ----------------------- álcool etílico + CO2 + energia (2 ATP)
Respiração:
glicose + oxigênio ---------------- CO2 + H2O + energia (38 ATP)
Fotossíntese:
CO2 + H2O + luz (Clorofila) -------------------------- glicose e O2
Existem duas hipóteses sobre a origem da vida: a hipótese autotrófica, que propõe
que o primeiro ser vivo foi capaz de sintetizar seu próprio alimento orgânico,
possivelmente por fotossíntese, e a hipótese heterotrófica, que prevê que os
primeiros organismos se nutriam de material orgânico já pronto, que retiravam de
seu meio.
A maioria dos biólogos atuais acha a hipótese autotrófica pouco aceitável devido a
um fato simples: para a realização da fotossíntese, uma célula deve dispor de um
equipamento bioquímico mais sofisticado do que o equipamento de um heterótrofo.
Como admitir que o primeiro ser vivo, produzido através de reações químicas
casuais, já possuísse esse grau de sofisticação? É claro que o primeiro ser
vivo poderia ter surgido complexo; porém é muito menos provável que isso tenha
acontecido.
Os primeiros seres vivos eram heterótrofos
Admitamos um primeiro organismo heterótrofo, para o qual alimento não
era problema.
Pode-se obter energia do alimento através de dois processos:
a respiração que depende de O2 molecular, inexistente na época, e
a fermentação, processo mais simples, cuja realização dispensa a
presença de oxigênio.
Estabeleçamos, a título de hipótese mais provável, que o primeiro
organismo deva ter sido um
heterótrofo fermentador.
A abundância inicial de alimento permite que os primeiros organismos se
reproduzam com rapidez; não se esqueça também de que todos os
mecanismos da evolução biológica, como a mutação e seleção natural,
estão atuando, adaptando os organismos e permitindo o aparecimento de
características divergentes.
Surge a fotossíntese
Como existia alimento nos mares
os 1° seres vivos eram
heterótrofos, só quando essas
proteínas começaram a acabar é
que surgiram, ao acaso, os seres
autótrofos que a partir deles foi
liberado
Perceba que, se não surgissem por evolução os autótrofos, a vida
poderia ter chegado num beco sem saída por falta de alimento.
O que permitiu com o oxigênio ...
Aos seres marinhos colonizarem e evoluírem em ambiente terrestre
devido a proteção da camada de ozônio.
(veja que o ozônio se forma a partir do oxigênio)
O Oxigênio
O2
Porquê ?
Porque a camada de
ozônio filtra os raios UV,
logo não destroem as
células.
Formou o Ozônio
O3
Surge a respiração
Um resíduo do processo fotossintético é o oxigênio molecular; por
evolução devem ter surgido mais tarde os organismos capazes de
respirar aerobicamente, que utilizaram o O2 acumulado durante
milhões de anos pelos primeiros autótrofos.
O modo de
vida
“respirador”
representa, na
maioria dos
casos, uma
grande
vantagem
sobre o
método
“fermentador”
Procariontes originam eucariontes
É muito provável que os primeiros organismos tenham sido mais
complexos do que os vírus atuais, porém mais simples do que as
células mais simples que se conhecem
Célula procariótica
Célula eucariótica
Endossimbiose.
Estudos indicam que alguns
organismos procariontes teriam
sido “engolidos” por células maiores
de eucariontes, ficando no interior
da célula, mas com capacidade de
reprodução independente e
realizando determinadas funções.
Acredita-se que mitocôndrias e
cloroplastos possam ter se
originado dessa forma. As
mitocôndrias podem ter sido um dia
BACTÉRIAS independentes; os
cloroplastos, talvez
CIANOFÍCEAS ou baterias
fotossintetizantes.