Origem da vida

Origem da vida• Até meados do séc. XIX, acreditava-se que seres podiam surgir

espontaneamente da matéria não-viva.

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

• Biogênese versus abiogênese

Origem da vida• Defensores da abiogênese –

“Geração Espontânea “HelmontNeedhamAristóteles William HarveyIsaac NewtonRené Descartes

• Críticos da abiogênese

RediJoblotSpallanzaniLouis Pasteur

Origem da vidaJan Baptista van Helmont (1577-1644) – Séc. XVII

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

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

Origem da vidaFrancesco Redi(1626-1697) – Séc. XVII (T. Biogenético)

• Um dos primeiros a empregar o método experimental

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

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

Origem da vida• Meados do século XVII: descoberta dos micróbios –

descobeta do microscópio óptico (Antonie van Leeuwenhoek).

• Reanimação da hipótese da geração espontânea.

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

Origem da vidaLouis Joblot (1645-1723) – Teórico Biogenético

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

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

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

Origem da vidaJohn Needham (1713-1781)

• Hipótese da geração espontânea ganha novo impulso

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

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

Origem da vidaLazzaro Spallanzani (1729-1799) – T. Biogenético

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

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

Origem da vida• Needham versus Spallanzani

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

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

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

Origem da vida• Em fins do século XVIII: descoberta do gás oxigênio e seu papel

essencial à vida

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

Origem da vida• Nova disputa travada entre biogenistas e abiogenistas

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

• Biogenistas: O ar era a fonte de contaminação dos caldos

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

Origem da vidaLouis Pasteur(1822-1895)

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

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

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

Origem da vida• Argumento de Pasteur: O ar das montanhas continha muito menos

“sementes” de organismos microscópicos do que o ar da cidade, onde qualquer frasco aberto sempre se contaminava

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

• Comissão julgadora solicitou mais provas

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

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

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

• Derrubada definitiva da hipótese da geração espontânea

O QUE FAZ DE UM PLANETA TER VIDA?

Características que permitem a existência de vida em um planeta:

Distância ao Sol

Existência de AtmosferaÁgua Líquida

Aparecimento e manutenção de vida

Temperatura

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?

Falta água no estado líquido!

O Big Bang 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.

Uma pequena história...

Panspermia e Evolução QuímicaA queda definitiva da teoria da geração espontânea

levou a uma nova questão:

Como surgiram os seres vivos na Terra?

A ciência admite 2 hipóteses:- Panspermia- Evolução 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 QuímicaRetomada e apoiada em 1920 por: Oparin e Haldane

A vida é resultado de um processo de 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 Primitiva• Temperatura altíssima (fusão de

rochas)

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

Condições da Terra Primitiva• Tempestades torrenciais

(dezenas de milhões de anos)

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

O experimento de Miller

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

(raios das tempestades)

(resfriamento nas altitudes)

(formação de vapor d’água)

(formação dos oceanos)

O experimento de Miller Após uma semana, testes revelaram a

presença de: aminoácidos, ácidos graxos, uréia, e gases (CO, CO2 e N2).

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

Em 1969, caíram meteoritos na Austrália com aminoácidos.

Como esses ingredientes deram origem aos seres vivos?• Nos seres vivos atuais, os processos químicos que

caracterizam a vida ocorrem sempre no interior de células.

Sistemas com membrana foram etapa fundametal para origem da vida.

Coacervados (Oparin) e Microsferas (Fox)

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

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

E a reprodução?• Teste de laboratoriais sustentaram a hipótese de que o RNA foi o

primeiro material genético das células quando pode ser sintetizado abioticamente.

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

Processos energéticosHipótese Heterotrófica

ARGUMENTOS:• Moléculas orgânicas acumuladas eram fonte de alimento.

• Eram simples e incapazes de produzir o próprio alimento

• O processo hetrotrófico mais simples seria a fermentação.

Os primeiros seres vivos eram heterótrofos

O OxigênioO2

Formou o OzônioO3 (Que retém as radiações)

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)

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

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 o oxigênio na atmosfera e o que será que aconteceu ?

Processos energéticosHipótese Autotrófica

• Não haveria moléculas orgânicas suficientes para multiplicação dos seres.

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

• Descoberta das arqueas, que usam gás sulfídrico

Fotossíntese• No início os compostos eram CO2 e H2S, depois

substituído por H2O.

No início apenas a radiação UV quebrava a H2O.

Holocausto do oxigênio.

Respiração Aeróbica• Sistemas

químicos antioxidantes

• Uso do poder oxidante

• Ozônio

Evolução e diversificação da vida• Origem da célula eucariótica

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

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

• Hipótese endossimbiótica. Origem das mitocôndrias e dos cloroplastos

Evidências:

. Dupla membrana;

. DNA próprio;

. Ribossomos de pequenoPeso molecular.

• Origem da multicelularidade

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

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: 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).Intensa incidencia de radiação solar – falta da camada 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 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