Origens - primeiras células

De onde viemos?

História do universo

Mitos da criação

existe um começo?

Gleiser, 1997

SIM NÃO

mitos com criação

Ser positivo

(Deus, o criador)

Ser negativo

(criação do nada)

Ser X não Ser

(ordem X caos)

mitos sem criação

existência eterna

universo rítmico

O modelo científico

• Qual a idade do universo?– entre 14 e 20 bilhões de anos (2x1010)– Sol ~5 bilhões de anos– Terra ~4,5 bilhões de anos– Vida ~3,8 bilhões de anos

• Como aconteceu?– o modelo do “Big-Bang”

Enquanto o Universo se expande, a radiação

contida e a matéria se esfriam

Grande explosão térmica

Big Bang

Universo em Expansão

Big Bang

10-43 segundosQuantum gravity

10-5 segundosPrótons e

neutrons a partir dos quarks

3 minutosNúcleos atômicos

300.000 anosPrimeiros átomos

1 bilhão de anosPrimeiras galáxias

10 a 15 bilhões de anosGaláxias atuais

Onde se Formam os Átomos?

NebulosaTarântula

NebulosaOlho de gato

Ciclo das estrelas

Nebulosa

GlóbulosEstrela

Gigante vermelha

Nebulosa planetária

e Anã branca

http://www.astronomybuff.com/if-the-sun-stopped-shining-today-we-wouldnt-know-it-for-6-million-years/

Surgimento da Terra

• Explosão de supernovas– geração de elementos químicos pesados

• Colapso da matéria gasosa– formação de novas estrelas

• Condensação de planetesimais ao redor das estrelas– formação de planetas

Terra primitiva

(1993, acrylic and gouache). site contents © 2008 Don Dixon /

cosmographica.com

Evolução química• Atmosfera primitiva

– metano (CH4), – amônia (NH3), – água (H2O), – ácido sulfídrico (H2S), – dióxido de carbono (CO2)– monóxido de carbono (CO) – fosfato (PO4

3-). – ausência de oxigênio molecular (O2) e ozônio

(O3)• Radiação U.V.• Erupções vulcânicas• Tempestades elétricas

Aparato de Miller-UreyDenver Museum of Natural

History

Experimento de Miller e Urey

O mundo do RNA

• Caos ordem– produção dos primeiros polímeros– reprodução dos polímeros

• “Seleção natural” no mundo químico– estabilidade da molécula– velocidade de reprodução– acurácia da cópia

Estruturas secundárias de RNA

Interações terciárias de RNA

Ribozimas

Ribozimas

O mundo do RNA

• Fluxo de informação– polinucleotídeos polipeptídeos

• Compartimentalização

• Aumento da complexidade metabólica

• Reprodução do compartimento– unidade autopoiética

Encapsulamento de RNA

RNA + montmorilonita + ác. graxos

Resumindo...

http://www.emc.maricopa.edu/faculty/farabee/BIOBK/BioBookCELL1.html#origin

Microfósseis de 3,465 bilhões de anos

Semelhantes a cianobactérias

Fluorescence micrographs of cyanobacteria.

Credit: Mary Sarcina University College London

Cianofíceas: atualmente mais de dez mil espécies

Anabaena

sphaerica

http://en.wikipedia.org/wiki/Photosynthesis#In_algae_and_bac

teria

Registros do passado no presente

Archaeoglobus fulgidus•vive nas fontes termais do fundo dos oceanos, a 83oC

•reduz sulfatos para crescer

Methanococcoides burtonii

•sobrevive a -5oC

•forma metano (CH4) a partir de CO2 e H2

Outra hipótese

Pequenas moléculas e metabolismo primordial

• Exigências:1. compartimentalização

– sistema isolado e diminuição de entropia– não necessariamente uma membrana

2. fonte de energia– reações redox– luz– potenciais eletroquímicos

3. acoplamento energético a processos4. aumento da rede de reações

– reação propulsora– adaptação a mudanças circunstanciais

5. rede de reações atrair mais material do que perder, reproduzindo-se.

Hipótese das pequenas moléculas

*

Hipótese das pequenas moléculas

evolução de redes químicas

XY

AB

CD

E

reação redox

reação propulsora

calor

formação do ciclo

XY

AB

CD

E

reação redox

reação propulsora

breu

F

GH

I

OFERTA DE CARBONO

ação catalítica

calor

aumento da complexidade

Outras hipóteses?

Europa

http://www.astrobio.net/news/modules.php?op=modload&name=News&file=article&sid=3

75

http://www.astrobio.net/news/modules.php?op=modload&name=News&file=article&sid=375

Condritos carbonáceos são considerados os meteoritos mais primitivos, com composição de

elementos solares (Fe, Si, Mg, Ca, Al).

O meteorito Murchison caiu em 28 de setembro de 1969, perto de

Murchison, na Austrália. Ele contém minerais, água e

moléculas orgânicas complexas, como aminoácidos.

composição química dos seres vivos X algumas partes do

universobactérias mamífero

spoeira

interestelar

porção volátil

dos cometas

hidrogênio

63 61 55 50

oxigênio 29 26 30 31

carbono 6,4 10,5 13 10

nitrogênio

1,4 2,4 1 2,7

fósforo 0,12 0,13 - -

enxofre 0,06 0,13 0,8 0,3

cálcio - 0,23 - -

Metabolismo primitivo

glicóliseC6H12O6 + 2ADP + 2Pi 2 C3H4O3 + 4H+ + 2ATP

fotossíntese6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2

respiraçãoC6H12O6 + 6O2

+ 36ADP + 36Pi 6CO2 + 6H2O + 36ATP

O2

Glicose

CO2

H2O

Portanto, a vida na terra existe porque existe a transmutação

da energia solar.

Somos estruturas separadas do universo?

Ou somos parte de um organismo maior, e o cloroplasto só está situado

em outro compartimento?

Somos todos um único sistema?

Então, quem somos nós?

Estamos sozinhos no universo?

Viemos da poeira interestelar?

E para onde vamos?