ORIGEM DA VIDA

UMA AVENTURA PELO PASSADO

Profª JANE JEIZA

ABIOGÊNESE X BIOGÊNESEAtravés dos séculos, apareceram várias

hipóteses sobre a origem da vida na Terra.Abiogênese ou geração espontânea - a vida

poderia surgir a partir de água, lixo, sujeira e outros restos. Princípio vital. 

Biogênese - a vida provém de outra pré- existente.

Aristóteles (o século IV a.C.) Existência de certos princípios ativos ou forças vitais no surgimento da vida a partir de substâncias inanimadas. Surgindo assim a teoria da abiogênese ou geração espontânea

DEFENSORES DA ABIOGÊNESE Paracelso -médico suiço (XVI)H2O +madeira podre + palha

+ ar = tartarugas, lagartos e cobras

Van Helmont- médico belga (XVII)

Receita para criar camundongos em 21 dias camisa suada + gérmen de trigo (suor = princípio ativo).

BIOGÊNESE Francesco Redi- Colocou

carnes no interior de frascos; Frascos abertos = atraiam moscas e surgiram “vermes” Fechados com telas = não

surgiu “vermes”. Redi isolou os "vermes", que

tornaram-se imóveis, ovalados, e desenvolveram cascas duras e resistentes. Após alguns dias, surgiram moscas semelhante àquelas que haviam pousado sobre a carne em putrefação. Pág. 21

OPOSITORES Anton Van Leeuwenhoek (1632-1723),na Holanda,

aperfeiçoou o microscópios e observou pela primeira vez os micróbios,

descreveu as bactérias e reavivou a polêmica sobre a geração espontânea, abalando seriamente as afirmações de Redi.

John Needham Na experiência, Needham colocou

caldos nutritivos em frascos; aqueceu-os e fechou-os. Ao aquecer, o cientista queria matar os microrganismos presentes no caldo. Apesar disso, nos frascos, surgiram seres microscópicos.

Isso aconteceu porque somente o aquecimento não foi suficiente para matar os microrganismos e, como não se sabia disso, a abiogênese foi erroneamente confirmada como a teoria que explicava a origem da vida. Esse foi o erro de Needham.

SPALLANZANI. Ferveu durante uma hora

várias infusões e não surgiu microrganismos (o ar contem ovos desses microorganismos, logo a vida provém de outra, preexistente).

Needham não aceitou estes resultados, alegando que a excessiva fervura teria destruído o principio ativo.

QUEDA DA ABIOGÊNESE

Louis Pasteur

Cientista francês, preparou um caldo de carne ( excelente meio de cultura) e submeteu-o a esterilização, com aquecimento e resfriamento. Hoje, essa técnica é conhecida como "pasteurização".

Devido ao gargalo "pescoço de cisne” o ar penetrava no balão, mas as impurezas ficavam retidas na curva do gargalo.

Assim, o caldo se mantinha estéril, provando a inexistência da geração espontânea. Muitos meses depois, Pasteur exibiu seu material na Academia de Ciências de Paris. O caldo de carne estava perfeitamente estéril. Era o ano de 1864.

A geração espontânea estava completamente desacreditada.

ORIGEM DA VIDA Defensores da

abiogênese – “Geração Espontânea “

Aristóteles Paracelso Van Helmont Anton Van Leeuwenhoek Needham

Críticos da abiogênese

Redi Spallanzani Louis Pasteur

Desmoralizada a teoria da abiogênese, confirmou-se a idéia : Omne vivium ex vivo, que se traduz por "todo ser vivo é proveniente de outro ser vivo".

SE É PRECISO UM SER VIVO PARA ORIGINAR OUTRO SER VIVO, DE ONDE E COMO APARECEU O PRIMEIRO SER VIVO?

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

HIPOTESES SOBRE A ORIGEM DO PRIMEIRO SER VIVO

1. Criacionista ou Criação Especial – defende que os organismos vivos são tão complexos que não poderiam ser frutos de fenômenos naturais e sim de um criador. Todos os seres vivos foram criados individualmente, tendo sua forma original inalterada ao longo do tempo. (FIXISMO)

2. 3°

2 - Panespermia Cósmica ou Hipótese dos Cosmozoários ou Cosmozóica – Acreditava que a vida na tivesse sido trazida de outro ponto do Universo sob a forma de esporos resistentes, nos meteoritos. 3º

A presença de matéria orgânica em meteoritos encontrados na Terra tem sido usada como argumento a favor desta teoria, o que não invalida a possibilidade de contaminação terrestre, após a queda do meteorito.

Atualmente já foi comprovada a existência de moléculas orgânicas no espaço, como o formaldeído, álcool etílico e alguns aminoácidos. No entanto, estas moléculas parecem formar-se espontaneamente, sem intervenção biológica.

O físico sueco Arrhenius propôs uma teoria semelhante, segundo a qual a vida se teria originado em esporos impelidos por energia luminosa, vindos numa “onda” do espaço exterior.

Chamou a esta teoria Panspermia (sementes por todo o lado).

Estas ideias caíram em descrédito pois é difícil aceitar que qualquer esporo resista as rigorosas condições do espaço, como frio extremo, vácuo, raios cósmicos, radiação ultravioleta, e não suportariam choque com a atmosfera devido ao calor, etc. 1° questão

3. Teoria da Evolução Química ou Pré-Biótica

“ A vida é resultado de um processo em que as substâncias inorgânicas deram origem a substâncias orgânicas simples e complexas.” 3°

Aminoácidos - Açucares - Bases Nitrogenadas - Ácidos Graxos

Proteínas Carboidratos Ácidos Nucléicos Lipídios

3. HIPÓTESE QUÍMICA – PROPOSTA POR OPARIN E HALDANE

Condições da Terra Primitiva.

Na atmosfera primitiva existiriam gás metano CH4, amônia NH3, gás hidrogênio H2 e vapor de água H2O, e uma pequena quantidade ou ausência de oxigênio O2 livre. 4°

Sob altas temperaturas, em presença de centelhas elétricas e raios ultravioleta, tais gases teriam se combinado, originando aminoácidos, que ficavam flutuando na atmosfera.

Com o aumento da umidade da atmosfera, ocorreu as chuvas. Os aminoácidos eram arrastados para o solo.

Submetidos a aquecimento prolongado, os aminoácidos combinavam-se formando proteínas.

As chuvas lavavam as rochas e conduziam as proteínas para os mares. Surgia uma "sopa de proteínas" nas águas mornas dos mares primitivos.

As proteínas dissolvidas em água formavam colóides. Os colóides se interpenetravam e originavam os coacervados.

Acredita-se que os coacervados adquiriram uma membrana especial que envolviam moléculas que regulavam a ocorrência de reações químicas e a capacidade de reprodução, formando assim o primeiro ser vivo.

Gases (vapor de água + metano + amônia + hidrogênio + raios ultravioleta e descargas elétricas --> aminoácidos + outros compostos orgânicos + chuva levados para os mares --> "sopa química" ou "caldo nutritivo" --> formação de coacervados (compostos orgânicos reunidos) -> formação de protegenes (genes; primitivos) reunidos por membranas lipoprotéicas -->  células primitivas (heterotróficas aeróbias)

O EXPERIMENTO DE MILLER Em 1953 Miller e Urey

construíram um aparelho tentando recriar as condições da Terra primitiva.

Após, alguns dias, testes revelaram a presença de: aminoácidos, ácidos graxos, uréia, e gases (CO, CO2 e N2).

(raios das tempestades)

(resfriamento nas altitudes)

(formação de vapor d’água)

(formação dos oceanos)

O EXPERIMENTO DE MILLER Esse experimento não permitiu

provar que Oparin estava certo, pois não comprova a composição da atmosfera primitiva.

Miller mostrou apenas que as ideias de Oparin são viáveis.

POLIMERIZAÇÃO DE MOLÉCULAS ORGÂNICAS Sidney W. Fox (1957) – aqueceu uma mistura seca

e/ou úmida de aminoácidos e quando ocorreu o resfriamento, notou que alguns deles se ligavam formando ligações peptídicas.

Objetivo do experimento: Simular as condições das rochas na Terra Primitiva.

Em outro experimento aqueceu proteínas em água salgada e verificou formação de microesferas.

OBS: COACERVADOS E MICROESFERASSão PROTOBIONTES.

E A REPRODUÇÃO?POTENCIAL DE AUTORREPLICAÇÃO Teste de laboratoriais sustentaram a hipótese de que o

RNA foi o primeiro material genético das células. Na década de 1980 Thomas R. Cech ganhou o prêmio

Nobel por descobrir a participação do RNA em reações importantes, como união de aminoácidos. Esse fato levaria a crer que o RNA foi a primeira molécula responsável pela hereditariedade.

O RNA também apresenta uma instabilidade maior que o DNA, devido ter apenas uma fita, sofrendo mutações mais facilmente possibilitando uma maior variedade.

PRIMEIROS SERES VIVOS – HETERÓTROFOS OU AUTÓTROFOS Procariontes ou Eucariontes?

Os fósseis mais antigos achados são de bactérias e cianobactérias! Datam de cerca de 3,5 bilhões de anos.

E agora quem surgiu primeiro? Heterótrofos ou Autótrofos?

HIPÓTESE HETEROTRÓFICA Havia uma grande quantidade de moléculas

orgânicas acumuladas nos oceanos primitivos, que poderia servir como fonte de alimento.

A fotossíntese é um processo complexo quando comparado com os processo heterotróficos, como a fermentação, por exemplo.

Além de necessitar de gás carbônico como fonte de carbono, para a produção de moléculas orgânicas.

HIPÓTESE HETEROTRÓFICA A fermentação é um processo de liberação de energia

que ocorre sem a participação do oxigênio (processo anaeróbio).

Ela compreende um conjunto de reações controladas, através das quais uma molécula orgânica é degradada em compostos mais simples, liberando energia e gás carbônico.

A glicose é uma das substâncias mais empregadas pelos microorganismos como ponto de partida na fermentação.

Como existia alimento nos mares os 1° seres vivos eram heterótrofos fermentadores, mas quando esses nutrientes começaram a diminuir acredita-se que surgiram, ao acaso, os seres autótrofos e a partir deles foi produzido e liberado o oxigênio na atmosfera, criando condições necessárias para a sobrevivência dos primeiros heterotróficos anaeróbios. 6°

E o que será que aconteceu? Grande impacto ambiental. O Holocausto do oxigênio (oxidação das moléculas) . Surgimento da camada de ozônio. Surgimento dos procariontes heterotróficos aeróbios.

HIPÓTESE AUTOTRÓFICA É a mais aceita atualmente e defende que os seres

vivos primordiais eram autótrofos.

Argumento: não havia alimento para todos os seres habitantes e que sustentasse o aumento da população até o aparecimento da fotossíntese.

A produção do próprio alimento era bem diferente da fotossíntese atual. Eles não utilizavam água, gás carbônico e luz solar como produtos da reação.

HIPÓTESE AUTOTRÓFICA A energia utilizada no processo era proveniente

das reações químicas que aconteciam entre as moléculas inorgânicas.

Os reagentes que eram utilizados eram formados provavelmente por ferro e enxofre, que eram muito abundantes na Terra primitiva.

Cientistas descobriram um grupo de bactérias com características muito primitivas, que obtêm energia de um modo muito semelhante com o que foi descrito.

HIPÓTESE AUTOTRÓFICA Essas bactérias são chamadas de

quimiolitoautotróficas e vivem próximas à vulcões e em fontes de água quente, situação muito parecida com as condições da Terra primitiva.

Assim, segundo essa hipótese, a quimiossíntese - um processo autotrófico – teria surgido primeiro. Depois teriam surgido a fermentação, a fotossíntese e finalmente a respiração. 6°

HIPÓTESE SIMBIOGÊNICA Foi proposta pela primeira vez pela microbiologista

americana Lynn Margulis. (1981)

Segundo esta hipótese, há milhares de anos atrás, as mitocôndrias e os cloroplastos teriam sido organismos procariontes de vida livre. Estes organismos foram então englobados por células maiores com as quais estabeleceram uma relação de simbiose. 9°

HIPÓTESE SIMBIOGÊNICA

As mitocôndrias seriam o resultado da endocitose de procariontes aeróbios e os cloroplastos de procariontes fotossintetizantes (possivelmente cianobactérias).

Desta forma, forneceriam energia à célula hospedeira, enquanto esta os protegeria do meio externo.

HIPÓTESE SIMBIOGÊNICA

Evidências: As mitocôndrias e os cloroplastos possuem seu

próprio DNA e sãos capazes de se autoduplicar independente do núcleo da célula.

Existem ribossomos pequenos nas duas organelas.

Apresentam duas membranas.

São capazes de produzir algumas proteínas. 08°

HIPÓTESE DE ROBERTSON PARA A ORIGEM DO SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS

Após as células procarióticas ficarem livre da função de produção de energia, já que as mitocôndrias já estariam realizando tal função, uma serie de processos favoreceu o aparecimento do sistema de endomembranas.

Segundo a hipótese as membranas celulares passaram por dois processos: Evaginações e Invaginações.

HIPÓTESE DE ROBERTSON PARA A ORIGEM DO SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS Isso explica a formação das organelas

membranosas, assim como o aumento da superfície de contato com o meio determinou o aumento da absorção de nutrientes e, dessa forma, o aumento do seu tamanho.

ORIGEM DA MULTICELULARIDADE

Células resultantes da multiplicação de uma célula inicial passam a viver juntas e dividir as tarefas de sobrevivência, garantindo uma maior diferenciação e especialização de suas células. 10°