AGA 0316
A vida no contexto cósmico
Aula 2: o que é VIDA?
Amancio Friaça, E. Janot Pacheco, 2013
Algumas Questões em Astrobiologia
• Como a vida começou na Terra e como ela evolui?
• Quais são os princípios que regem a organização da
matéria que resultou nos seres vivos?
• Como a biosfera de nosso planeta evoluiu?
• Existem outros planetas como a Terra?
• Como reconhecer a assinatura de vida em outros
corpos celestes?
• O que torna um planeta habitável?
• Será a vida um fenômeno comum no Universo?
• Qual será o futuro da espécie humana, na medida em
que a vida terrestre se expanda para além de seu
planeta de origem?
O QUE É VIDA?
FRONTEIRAS
• Vivo/Morto
• Química/Biologia
• Máquina/Organismo
São vivos ou não?
(Virus, Príons)
If we cannot follow up the
dynamics of the process...
so...
fractals could
be considered
as “life forms”?
Fractal
organization of
a tree-shaped
CNS neuron
How can we define life?
• First of all, its essence is subjective
• In second place, we can list a number of
characteristics (Schneider, astro-ph/9604131, 1996;
Szostak et al., Nature, 2001; Bains, Astrobiology, 2005;
Lunine 2005)
– Complex and diversified interaction with the
environment
– System out of thermodynamical equilibrium
– High information content
– Memory + reading/recovering mechanism
– Self-replication
Life is a self-sustained chemical system, capable of
evolution in a Darwinian sense (Joyce 1994).
Três artigos
Sobre a questão da VIDA (cf. pág.):
1) Chyba & Hand:
“Astrobiology: The Study of the Universe
2) Cleland & Chyba:
“Defining Life”
3) Luisi:
“About Various Definitions of Life”
Requisitos de uma definição de vida
• ser universal e coerente com a
compreensão dos sistemas vivos na
ciência moderna
• ser estruturada de modo a proporcionar
uma compreensão clara e uma
transmissão fácil de seu conteúdo no
meio científico
• estar inserida em paradigma específico,
de modo a apresentar uma sólida base
teórica
Emmeche (1997, 1998)
CORPOS PARADIGMÁTICOS
para estudos científicos da VIDA
• Evolução Darwiniana
• Autopoiesis (= criação própria)
• Complexidade (I. Prigogine)
 Biossemiótica (sinais e códigos nos
seres
vivos)
“The origin of species by means of
natural selection” (1858)
Any population of a species has the
tential to produce far more offspring
an the environment can support with
ources.
The overproduction leads to a struggle
r survival among the individuals.
Population consists of individuals
at are slightly different from one
other in many heritable traits.
Some individuals possess traits that make
em better able to compete for resources.
onclusion: In any local environment, heritable
its that enhance survival and successful
production will become progressively
ore common in succeeding generations.
Charles Darwin (1809-1882)
Natural Selection (Darwinian Evolution)
All finches on the Galapagos Islands had a common
ancestor from South America. But! All 13 species adapted to
particular microenvironments.
Artificial Selection
Descendants
of a gray wolf
• What is life?
• How would we distinguish between “living”
and “not living”?
Cf. J. MONOD, “O Acaso e a Necessidade””
Non-living objects are not a subject to Darwinian Evolution
Chemistry in the New World of
Bioengineering and Synthetic Biology
22 - 24 September 2008
Oxford, United Kingdom
For a practical search, restrictive hipothesis...
• What kind of complex systems?
– Liquid crystals, plasmas...
• Conservative hypothesis: a chemical system
– C, Si?
• Presence of a liquid millieu?
– H2O: excelent solvant and abundant in the Universe
• Existence of a solid/liquid interface?
– Favours molecular interactions...
Questions
1) Does life need, necessarily, such atoms and
physical-chemical conditions?
2) Can life develop, in another planet, under
totally different conditions?
FOLLOW THE LIFE
• Solvent
• Biogenic elements
• Source of Free Energy
searches for life within our solar system
commonly retreat from a search for life to a
search for “life as we know it,” meaning life
based on liquid water, a suite of so-called
“biogenic” elements (most famously
carbon), and a usable source of free energy.
(Chyba & Hand, 2005, p. 34)
A cosmological perspective to search
of life in the Universe...
Bennett et al., ApJ Suppl Series 2003
Life building blocks come
from these components...
UPDATED EVERY DAY...
LOOKING AT OTHER PLANETARY SYSTEMS:
SEARCHING
COMPOUNDS:
FOR
KEY
PREBIOTIC
H2 O
NH3
CH4
THOSE ARE FOUND UNDER RELATIVELY HIGH
ABUNDANCES
In primitive Earth:
Glycine
Hydrogen
cyanide
Aldehydes
H2O
CH4
NH3
Miller & Urey, 1961
Que tipo de vida esperamos
encontrar fora da Terra?
• O que é a vida?
• Um bom começo: Vida difícil de morrer!!!
Deinococcus radiodurans – se reproduz sob 15 000 Gy
(10 Gy mata o ser humano)
Extremophiles
survival chart
Hydrothermal
vents
•
•
•
•
•
•
Temperature: -15° C < T < 230° C
0 < pH < 12
0 < Pressure < 1200 atm
No mandatory oxygen-based metabolism
20-40 Myears of dormancy
2 ½ years in space, at 20 K, with no
nutrients, water and exposed to radiation
Antarctica
(Strep. Mitis)
Cryptoendoliths
Hot geisers and volcanos
Thermophile bacteria
The highest and lowest temperature for each major taxon is given. Archaea are in red, bacteria in blue,
algae in light green, fungi in brown, protozoa in yellow, plants in dark green and animals in purple.
Life in extreme environments, LJ Rothschild & RL Mancinelli, Nature 409, 1092-1101 (22 February 2001)
Temperature limits for life
pH limits for life
Examples of known pH limits for life are shown. Archaea are in red, bacteria in blue, algae in light green,
assorted protists in yellow, fungi in brown, plants in dark green and animals in purple.
Formation and evolution of life
~ 90% of all Earth´s biomass!
LUCA
LICHEN CAN SURVIVE IN SPACE
(http://www.astrobiology.com/news/viewpr.html?
pid=18232)
QUESTÕES S/ AULAS 1 E 2
1) De que áreas de estudo depende a
Astrobiologia?
2) Quais são as questões básicas que ela procura
responder?
3) Procurar vida no Universo significa procurar
que fatores?
4) Quais são as estruturas básicas de
pensamento para as pesquisas sobre vida?
http://www.astro.iag.usp.br/~janot/aga0316
/
TEMAS DE TRABALHOS
01) A origem das membranas biológicas
02) Perspectivas para a vida humana no
espaço
03) A Teoria de Gaia como metáfora da
visão sistêmica
04) A origem da água na Terra
05) Os pilares da vida
06) O que é a vida? Uma questão a ser
investigada por várias perspectivas
07) Interações Sol-Terra de interesse
biológico
08) Mitologias de vida extraterrestre na
literatura, cinema e TV
09) Fundamentos termodinâmicos da vida
10) Características atmosféricas e
geofísicas de Marte, Europa e Titã
11) Efeitos gravitacionais na vida
12) Grandes extinções, com ênfase à
transição K-T
13) Matéria orgânica em meteoritos e poeira
cometária
14) Processos de nucleossíntese estelar
15) Fronteiras entre máquinas e organismos
vivos
16) Formação e evolução da atmosfera
terrestre
17) A hipótese Gaia
18) Biogeografia evolutiva
19) Vida nas dorsais meso-oceânicas
20) Efeitos mutagênicos da radiação
21) Químicas alternativas da vida
22) Vida inorgânica
23) Efeito estufa e aquecimento global
24) Extremófilos