Aula origem da_vida

Teorias de Origem da Vida

Origem da vidaOrigem da vida

Até meados do séc. XIX, acreditava-se Até meados do séc. XIX, acreditava-se que seres podiam surgir que seres podiam surgir espontaneamente da matéria não-viva.espontaneamente da matéria não-viva.

Hoje, sabe-se que um ser vivo surge Hoje, sabe-se que um ser vivo surge somente através da somente através da reproduçãoreprodução..

Biogênese Biogênese versusversus abiogênese abiogênese


Defensores da Defensores da abiogênese – abiogênese – “Geração “Geração Espontânea “Espontânea “

HelmontHelmont NeedhamNeedham Aristóteles Aristóteles William HarveyWilliam Harvey Isaac NewtonIsaac Newton René DescartesRené Descartes

Críticos da Críticos da abiogêneseabiogênese

RediRedi JoblotJoblot SpallanzaniSpallanzani Louis PasteurLouis Pasteur


Jan Baptista van Helmont (1577-1644) – Séc. XVIIJan Baptista van Helmont (1577-1644) – Séc. XVII

““Receitas de como se obter um ser vivo” – Receitas de como se obter um ser vivo” – Princípio da Força Vital ou Princípio AtivoPrincípio da Força Vital ou Princípio Ativo

““(...)coloca-se, num canto sossegado e (...)coloca-se, num canto sossegado e pouco iluminado, camisas sujas. Sobre pouco iluminado, camisas sujas. Sobre elas espalham-se grãos de trigo, e o elas espalham-se grãos de trigo, e o resultado será que, em 21 dias, surgirão resultado será que, em 21 dias, surgirão ratos.”ratos.”


Francesco Redi(1626-1697) – Séc. XVII Francesco Redi(1626-1697) – Séc. XVII (T. Biogenético)(T. Biogenético)

Um dos primeiros a empregar o método experimentalUm dos primeiros a empregar o método experimental

Uma das principais evidências da abiogênese era o Uma das principais evidências da abiogênese era o aparecimento “espontâneo” de “vermes” em carne podreaparecimento “espontâneo” de “vermes” em carne podre

Hipótese de Redi: “Os seres vermiformes que surgem Hipótese de Redi: “Os seres vermiformes que surgem na carne em putrefação são na carne em putrefação são larvaslarvas, um estágio do ciclo , um estágio do ciclo de vida das moscas. As larvas devem surgir de ovos de vida das moscas. As larvas devem surgir de ovos colocados por moscas, e não por geração espontânea a colocados por moscas, e não por geração espontânea a partir da putrefação da carne”partir da putrefação da carne”

O primeiro jarro (A) ficou aberto. Logo, observou as moscas pousando na carne e depositando seus ovos. Em pouco tempo, a carne estava cheia de vermes.

O segundo jarro (B) foi bem fechado. Como na experiência anterior, o jarro não atraiu as moscas e não surgiram vermes na carne.

O terceiro jarro (C) foi coberto com um pano, que permitia a passagem do ar. As moscas foram atraídas pelo cheiro da carne. Como não conseguiram penetrar no jarro, depositaram seus ovos no pano. Em pouco tempo, havia vermes movendo-se sobre o pano, mas nenhum chegou a ter contato com a carne.

Embora bem elaborada e convincente, a experiência de Redi não acabou com as dúvidas sobre a possibilidade da geração espontânea. No entanto, foi a base para a construção de despensas para estocagem de alimentos, onde telas impedem a entrada de insetos.


Meados do século XVII: descoberta dos micróbios – Meados do século XVII: descoberta dos micróbios – descobeta do microscópio óptico descobeta do microscópio óptico ((Antonie van Antonie van LeeuwenhoekLeeuwenhoek).).

Reanimação da hipótese da geração espontânea.Reanimação da hipótese da geração espontânea.

Os abiogenistas achavam que seres tão pequenos e Os abiogenistas achavam que seres tão pequenos e simples como os micróbios não se reproduziam, simples como os micróbios não se reproduziam, surgindo por geração espontânea.surgindo por geração espontânea.


Louis Joblot (1645-1723) – Louis Joblot (1645-1723) – Teórico BiogenéticoTeórico Biogenético

Em 1711, ferveu um caldo nutritivo à base de carne e Em 1711, ferveu um caldo nutritivo à base de carne e repartiu-o entre duas séries de frascos: uns abertos e repartiu-o entre duas séries de frascos: uns abertos e outros tampados com pergaminho.outros tampados com pergaminho.

Após alguns dias, os frascos abertos estavam repletos Após alguns dias, os frascos abertos estavam repletos de micróbios, enquanto os frascos tampados de micróbios, enquanto os frascos tampados continuavam inalterados.continuavam inalterados.

Conclusão de Joblot: Os micróbios surgiam de Conclusão de Joblot: Os micróbios surgiam de “sementes” provenientes do ar, e não por geração “sementes” provenientes do ar, e não por geração espontânea a partir do caldo.espontânea a partir do caldo.


John Needham (1713-1781)John Needham (1713-1781)

Hipótese da geração espontânea ganha novo impulsoHipótese da geração espontânea ganha novo impulso

Colocou caldo nutritivo em diversos frascos, fervendo-os Colocou caldo nutritivo em diversos frascos, fervendo-os por 30 min. e tampou os frascos com rolhaspor 30 min. e tampou os frascos com rolhas

Depois de alguns dias, os caldos estavam repletos de Depois de alguns dias, os caldos estavam repletos de micróbios. micróbios. Argumentou então que os seres presentes Argumentou então que os seres presentes nos caldos surgiram por geração espontânea. Ação de nos caldos surgiram por geração espontânea. Ação de Força Vital.Força Vital.


Lazzaro Spallanzani (1729-1799) – Lazzaro Spallanzani (1729-1799) – T. BiogenéticoT. Biogenético

Realizou experimentos semelhantes aos de Realizou experimentos semelhantes aos de Needham, mas obteve resultados diferentesNeedham, mas obteve resultados diferentes

As infusões preparadas por Spallanzani, As infusões preparadas por Spallanzani, muito bem fervidas e cuidadosamente muito bem fervidas e cuidadosamente arrolhadas, continuaram livre de micróbios.arrolhadas, continuaram livre de micróbios.

Origem da vidaOrigem da vida Needham Needham versusversus Spallanzani Spallanzani

Argumento de Spallanzani: Needham não ferveu o caldo Argumento de Spallanzani: Needham não ferveu o caldo por tempo suficiente ou não vedou os frascos de forma por tempo suficiente ou não vedou os frascos de forma eficienteeficiente

Resposta de Needham: A fervura por tempo prolongado Resposta de Needham: A fervura por tempo prolongado destruía a “destruía a “força vitalforça vital” presente no caldo” presente no caldo

François Appert: Aproveitou as experiências de François Appert: Aproveitou as experiências de Spallanzani e inventou a indústria de enlatados.Spallanzani e inventou a indústria de enlatados.


Em fins do século XVIII: descoberta do Em fins do século XVIII: descoberta do gás oxigênio e seu papel essencial à vidagás oxigênio e seu papel essencial à vida

Novo ponto de apoio para os Novo ponto de apoio para os abiogenistas, que argumentavam que o abiogenistas, que argumentavam que o aquecimento prolongado e a vedação aquecimento prolongado e a vedação hermética excluíam o oxigênio necessário hermética excluíam o oxigênio necessário à geração espontânea e à sobrevivência à geração espontânea e à sobrevivência dos seres.dos seres.

Origem da vidaOrigem da vida Nova disputa travada entre biogenistas e abiogenistasNova disputa travada entre biogenistas e abiogenistas

Abiogenistas: A presença de ar fresco era fundamental Abiogenistas: A presença de ar fresco era fundamental para a geração espontânea da vidapara a geração espontânea da vida

Biogenistas: O ar era a fonte de contaminação dos Biogenistas: O ar era a fonte de contaminação dos caldoscaldos

Academia Francesa de Ciências: prêmio para quem Academia Francesa de Ciências: prêmio para quem apresentasse um experimento definitivo sobre essa apresentasse um experimento definitivo sobre essa questãoquestão


Louis Pasteur(1822-1895)Louis Pasteur(1822-1895)

Experiência nos Alpes – Pasteur Levou frascos de vidro Experiência nos Alpes – Pasteur Levou frascos de vidro fechados completamente contendo caldo nutritivo até as fechados completamente contendo caldo nutritivo até as altitudes dos Alpesaltitudes dos Alpes

Abriu os frascos para que os caldos ficassem expostos Abriu os frascos para que os caldos ficassem expostos ao ar das montanhas; depois, foram novamente ao ar das montanhas; depois, foram novamente derretidos e fechadosderretidos e fechados

De volta ao laboratório, verificou que apenas um 1 dos De volta ao laboratório, verificou que apenas um 1 dos vinte frascos abertos nas montanhas havia se vinte frascos abertos nas montanhas havia se contaminadocontaminado

Origem da vidaOrigem da vida Argumento de Pasteur: O ar das montanhas Argumento de Pasteur: O ar das montanhas

continha muito menos “sementes” de continha muito menos “sementes” de organismos microscópicos do que o ar da organismos microscópicos do que o ar da cidade, onde qualquer frasco aberto sempre se cidade, onde qualquer frasco aberto sempre se contaminavacontaminava

Na presença de membros da academia, Na presença de membros da academia, quebrou o gargalo de alguns frascos, expondo quebrou o gargalo de alguns frascos, expondo os caldos ao ar da cidade; 3 dias depois, todos os caldos ao ar da cidade; 3 dias depois, todos os frascos haviam sido contaminadosos frascos haviam sido contaminados

Comissão julgadora solicitou mais provasComissão julgadora solicitou mais provas

Origem da vidaOrigem da vida Os frascos com pescoço de cisne: novo experimentoOs frascos com pescoço de cisne: novo experimento

Pasteur amoleceu os gargalos no fogo, esticando-os e Pasteur amoleceu os gargalos no fogo, esticando-os e curvando-os em forma de pescoço de cisne; em seguida curvando-os em forma de pescoço de cisne; em seguida ferveu os caldos até que saísse vapor pela extremidade ferveu os caldos até que saísse vapor pela extremidade dos gargalosdos gargalos

À medida que esfriava, o ar penetrava pelo gargalo, mas À medida que esfriava, o ar penetrava pelo gargalo, mas as partículas do ar ficavam retidas nas paredes do as partículas do ar ficavam retidas nas paredes do gargalo em forma de pescoço; Nenhum frasco se gargalo em forma de pescoço; Nenhum frasco se contaminoucontaminou

Derrubada definitiva da hipótese da geração espontâneaDerrubada definitiva da hipótese da geração espontânea

O QUE FAZ DE UM PLANETA TER VIDA?O QUE FAZ DE UM PLANETA TER VIDA?

Características que permitem a existência de Características que permitem a existência de vida em um planeta:vida em um planeta:

Distância ao Sol

Existência de AtmosferaÁgua Líquida

Aparecimento e manutenção de vida

Temperatura

Será que existe água nos outros Planetas?Será que existe água nos outros Planetas?

Júpiter

Sob a forma de gelo

Vênus

Sob a forma de vapor, (ácidos corrosivos)

Se tem água porquê não tem vida nesses planetas?Se tem água porquê não tem vida nesses planetas?

Falta água no estado líquido!Falta água no estado líquido!

O Big Bang foi quem deu origem a expansão do O Big Bang foi quem deu origem a expansão do universo a partir de seu estado inicial de alta universo a partir de seu estado inicial de alta compressão, numa , numa explosão repentina, o resultado foi repentina, o resultado foi uma violentíssima explosão que deu origem aos uma violentíssima explosão que deu origem aos planetas, estrelas e etc.planetas, estrelas e etc.

Uma pequena história...Uma pequena história...

Panspermia e Evolução QuímicaPanspermia e Evolução Química

A queda definitiva da teoria da geração A queda definitiva da teoria da geração espontânea levou a uma nova questão:espontânea levou a uma nova questão:

Como surgiram os seres vivos na Terra?Como surgiram os seres vivos na Terra?

A ciência admite 2 hipóteses:A ciência admite 2 hipóteses:- PanspermiaPanspermia- Evolução QuímicaEvolução Química

TEORIAS MODERNAS SOBRE A ORIGEM DA VIDA

1.Panspermia

“ A vida na Terra teve origem a partir de compostos precursores da vida, provenientes de outros locais do cosmos.”

2. Teoria da Evolução Química ou Molecular

“ A vida é resultado de um processo em que as substâncias inorgânicas deram origem a substâncias orgânicas simples.”

Aminoácidos - Açucares - Bases Nitrogenadas - Ácidos Graxos

Proteínas Carboidratos Ácidos Nucléicos Lipídios

Evolução QuímicaEvolução Química

Retomada e apoiada em 1920 Retomada e apoiada em 1920

por: por: Oparin e HaldaneOparin e Haldane

A vida é resultado de um processo de A vida é resultado de um processo de evolução química.evolução química.

Oparin e Haldane

Compostosinorgânicos

Moléculas orgânicas simples(ex: aas)

Moléculas orgânicas complexas(ex: PTNs)

Estrtuturas com capacidade de autoduplicação e metabolismo

Condições da Terra PrimitivaCondições da Terra Primitiva

Temperatura altíssima Temperatura altíssima (fusão de rochas)(fusão de rochas)

Bombardeamento de Bombardeamento de asteróides (mais calor e asteróides (mais calor e massa na Terra; massa na Terra; descobertas recentes descobertas recentes sugerem que água e C sugerem que água e C também chegaram também chegaram assim)assim)

Condições da Terra PrimitivaCondições da Terra Primitiva

Tempestades Tempestades torrenciais (dezenas de torrenciais (dezenas de milhões de anos)milhões de anos)

Resfriamento e Resfriamento e acumulo da água acumulo da água liquida na crosta liquida na crosta (oceanos).(oceanos).

O experimento de MillerO experimento de Miller

Em 1953 Miller e Em 1953 Miller e Urey construíram Urey construíram um aparelho um aparelho tentando recriar tentando recriar as condições da as condições da Terra primitiva.Terra primitiva.

(raios das tempestades)

(resfriamento nas altitudes)

(formação de vapor d’água)

(formação dos oceanos)

O experimento de MillerO experimento de Miller

Após uma semana, testes Após uma semana, testes revelaram a presença de: revelaram a presença de: aminoácidos, ácidos graxos, aminoácidos, ácidos graxos, uréia, e gases (CO, COuréia, e gases (CO, CO22 e N e N22).).

Porém dados recentes dizem Porém dados recentes dizem que a atmosfera não era que a atmosfera não era redutora, impossibilitando a redutora, impossibilitando a formação de alguns compostos.formação de alguns compostos.

Em 1969, caíram meteoritos na Em 1969, caíram meteoritos na Austrália com aminoácidos.Austrália com aminoácidos.

Como esses ingredientes deram Como esses ingredientes deram origem aos seres vivos?origem aos seres vivos?

Nos seres vivos atuais, os processos Nos seres vivos atuais, os processos químicos que caracterizam a vida ocorrem químicos que caracterizam a vida ocorrem sempre no interior de células.sempre no interior de células.

Sistemas com membrana foram etapa fundametal para origem da vida.

Coacervados (Oparin) e Coacervados (Oparin) e Microsferas (Fox)Microsferas (Fox)

Oparin viu que a mistura de proteínas e Oparin viu que a mistura de proteínas e substâncias orgânicas produz substâncias orgânicas produz aglomerados de moléculas orgânicas aglomerados de moléculas orgânicas envoltos numa película de água, envoltos numa película de água, chamados chamados COACERVADOSCOACERVADOS..

Fox aqueceu aminoácidos e adicionou Fox aqueceu aminoácidos e adicionou água levemente salgada e observou água levemente salgada e observou glóbulos delimitados por membranas glóbulos delimitados por membranas proteicas, chamados proteicas, chamados MICROSFERASMICROSFERAS..

E a reprodução?E a reprodução?

Teste de laboratoriais sustentaram a Teste de laboratoriais sustentaram a hipótese de que ohipótese de que o RNA RNA foi o primeiro foi o primeiro material genético das células quando material genético das células quando pode ser sintetizado abioticamente.pode ser sintetizado abioticamente.

Na década de 1980 Cech Na década de 1980 Cech et alet al. ganharam . ganharam prêmio Nobel por descobrir a participação prêmio Nobel por descobrir a participação da RIBOZIMAS em reações importantes, da RIBOZIMAS em reações importantes, como união de aminoácidoscomo união de aminoácidos

Processos energéticosProcessos energéticosHipótese HeterotróficaHipótese Heterotrófica

ARGUMENTOS:ARGUMENTOS: Moléculas orgânicas acumuladas eram fonte Moléculas orgânicas acumuladas eram fonte

de alimento.de alimento.

Eram simples e incapazes de produzir o Eram simples e incapazes de produzir o próprio alimentopróprio alimento

O processo hetrotrófico mais simples seria a O processo hetrotrófico mais simples seria a fermentaçãofermentação..

Os primeiros seres vivos eram Os primeiros seres vivos eram heterótrofos heterótrofos

O OxigênioOO2 2

Formou o OzônioOO33 (Que retém as radiações)

O que permitiu com o oxigênio ...

Aos seres marinhos colonizarem e evoluírem em ambiente terrestre devido Aos seres marinhos colonizarem e evoluírem em ambiente terrestre devido a proteção da camada de ozônio. (a proteção da camada de ozônio. (veja que o ozônio se forma a partir do oxigênioveja que o ozônio se forma a partir do oxigênio) )

Porquê ? Porque a camada de ozono filtra os raios UV, logo não destroem Porque a camada de ozono filtra os raios UV, logo não destroem as células.as células.

Como existia alimento nos mares os 1° seres vivos Como existia alimento nos mares os 1° seres vivos eram heterótrofos, só quando essas proteínas eram heterótrofos, só quando essas proteínas começaram a acabar é que surgiram, ao acaso, os começaram a acabar é que surgiram, ao acaso, os seres autótrofos que a partir deles foi liberado o seres autótrofos que a partir deles foi liberado o oxigênio na atmosfera e o que será que oxigênio na atmosfera e o que será que aconteceu ?aconteceu ?

Processos energéticosProcessos energéticosHipótese AutotróficaHipótese Autotrófica

Não haveria moléculas orgânicas Não haveria moléculas orgânicas suficientes para multiplicação dos seres.suficientes para multiplicação dos seres.

Seriam Seriam quimiolitoautotróficosquimiolitoautotróficos, fazendo , fazendo reações químicas com compostos reações químicas com compostos inorgânicos, como ferro e enxofre.inorgânicos, como ferro e enxofre.

Descoberta das Descoberta das arqueasarqueas, que usam gás , que usam gás sulfídricosulfídrico

FotossínteseFotossíntese

No início os compostos eram CONo início os compostos eram CO22 e H e H22S, S, depois substituído por Hdepois substituído por H22O.O.

No início apenas a radiação UV quebrava a H2O.

Holocausto do oxigênio.

Respiração AeróbicaRespiração Aeróbica

Sistemas Sistemas químicos químicos antioxidantesantioxidantes

Uso do poder Uso do poder oxidanteoxidante

OzônioOzônio

Evolução e diversificação da vidaEvolução e diversificação da vida

Origem da célula eucarióticaOrigem da célula eucariótica

Os primeiros seres deviam ser muitos simples, Os primeiros seres deviam ser muitos simples, semelhantes às arqueas ( procariota).semelhantes às arqueas ( procariota).

Os compartimentos membranosos da célula Os compartimentos membranosos da célula eucariota surgiu por invaginação da membrana eucariota surgiu por invaginação da membrana plasmática – aumento da superfície de contato da plasmática – aumento da superfície de contato da célula com o ambiente, facilitando as trocas de célula com o ambiente, facilitando as trocas de substâncias.substâncias.

Hipótese endossimbióticaHipótese endossimbiótica

. . Origem das mitocôndrias e dos cloroplastosOrigem das mitocôndrias e dos cloroplastos

Evidências:Evidências:

. Dupla membrana;. Dupla membrana;

. DNA próprio;. DNA próprio;

. Ribossomos de pequeno. Ribossomos de pequeno

Peso molecular.Peso molecular.

Origem da multicelularidadeOrigem da multicelularidade

. . Células resultantes da multiplicação de uma Células resultantes da multiplicação de uma célula inicial passam a viver juntas e dividir as célula inicial passam a viver juntas e dividir as tarefas de sobrevivência, constituindo tecidos e tarefas de sobrevivência, constituindo tecidos e órgãos.órgãos.

Como surgiu o 1° ser vivo?Como surgiu o 1° ser vivo?

A vida surge há cerca de 3,5 bilhões de anos quando o planeta tem uma

composição e atmosfera bem diferentes das atuais. A atmosfera do planeta não

continha oxigênio livre. Era contudo rica em metano (CH4), amônia (NH3), hidroênio

(H2) e vapor de água (H2O). A temperatura ambiente era muito alta e a atmosfera

seria constantemente cortada por raios ultravioleta e por centelhas elétricas. Estas

condições especiais, teriam provocados alterações nos gases da atmosfera. Estas

moléculas se combinaram originando compostos orgânicos de estrutura mais

complexa, como os aminoácidos.

Fatos importantes a serem lembrados:Fatos importantes a serem lembrados:

As proteínas se acumularam nos mares primitivos, por As proteínas se acumularam nos mares primitivos, por isso, existia alimento em abundância.isso, existia alimento em abundância.

Não existia oxigênio na atmosfera primitiva e, sim Não existia oxigênio na atmosfera primitiva e, sim metano (CH4), amônia (NH3), hidrogênio (H2) e vapor metano (CH4), amônia (NH3), hidrogênio (H2) e vapor de água (H2O).de água (H2O).

Intensa incidencia de radiação solar – falta da camada Intensa incidencia de radiação solar – falta da camada de ozônio (O3).de ozônio (O3).

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). Essas estruturas, apesar de não

serem vivas, têm propriedades que podem se unir, formando outro coacervado

mais complexo.

Por que a vida surgiu na Por que a vida surgiu na Água ?Água ?

Experimentos de Miller e Urey

CH4 – NH3 – H2 –H2O ou Moléculas orgânicas

CO2 – CO – CH4 – N2

PRIMEIROS SERES VIVOS

1.Hipótese heterotrófica – Fermentação2.Hipótese autotrófica – Quimiolitotrófico (FeS, H2S)

Evolução metabólica

Fotossíntese - H2S / CO2

Cianobactérias – CO2 / H2O “Holocausto do Oxigênio”Respiração aeróbia

Evolução Celular

Arqueobactérias Células Procarióticas Células Eucarióticas

VIDA E AS CARACTERÍSTICAS DOS SERES VIVOS

1.O que é vida ?

“ A vida caracteriza-se pela auto replicação, mobilidade e troca de matéria e energia com o meio ambiente”

2. Características dos Seres Vivos

Composição química definida ÁTOMOS - BIOMOLÉCULAS

C, H, O, N, Pe S

Proteínas, Glicídios, Lipídios, Ácidos

Nucléicos

Organização

Células ProcariontesUnicelulares

Eucarióticas Pluricelulares

Metabolismo

Produção e degradação de substâncias Anabolismo Catabolismo

Reação e Movimento

Crescimento Aumento celular

Aumento Nr de Células

Reprodução Assexuada

Sexuada Autofecundação

Fecundação cruzada

Hereditariedade Material Genético

DNA ou RNA (Retrovírus)

Variabilidade Genética

Seleção Natural

Adaptação

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