Informação, Evolução e a Origem da Vida

Leonardo Paulo MaiaCMCC - UFABC

leonardo.maia@ufabc.edu.br

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Idéia de Ancestralidade

tempo

...

ancestral comum

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Ancestralidade radical Há vasta evidência empírica de

semelhanças bioquímicas entre todas as forma de vida terrestre.

O raciocínio não se limita ao parentesco entre seres humanos.

Acredita-se que todos os seres vivos da Terra possam ter tido uma origem comum.

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Seleção Natural Charles Darwin e Alfred Russell Wallace

(1858) Indivíduos melhor adaptados ao

ambiente reproduzem-se de forma mais eficiente e transmitem suas características à sua prole. A freqüência desses indivíduos na população total tende a crescer.

Não há “progresso”, há adaptação.

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A Seleção Natural em nível molecular Universalidade: o raciocínio vale em

nível molecular. Pergunta fundamental: o que poderia

haver de tão importante em moléculas que poderia se constituir em vantagem seletiva?

Resposta: informação (e capacidade de preservá-la, via reprodução) – replicadores.

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DNA e RNAA T

CG

C

CG

G

A

A T

T

G

C

C

A

U

U

DNA RNA

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Dogma Central da Biologia Molecular

Fluxo de informação

DNA RNA proteínas

transcrição tradução

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O Código Genético

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Ligações peptídicas – proteínas são polímeros!

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Como a vida pode ter surgido na Terra?A. Alienígenas a trouxeram.B. Esporos originados em outros planetas

transportados em meteoritos (panspermia)

C. Forças sobre-humanas a criaram.D. Componentes químicos primordiais

combinaram-se para originar as formas de vida primitivas.

E. Nenhuma das alternativas

Teorias de evolução pré-biótica

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A teoria de Oparin e Haldane Independentemente (década de 1920) “Sopa primordial”, em que compostos

orgânicos formaram-se a partir da “matéria inanimada”

Para Oparin, formaram-se coacervados (bolhas, vesículas)

Muito especulativa Fontanari: vesículas, autômatos

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O experimento de Urey-Miller Atmosfera primitiva: H2O, NH3, CH4, H2

(redutora = ausência de oxigênio) “Altas” temperaturas (atividade

vulcânica), radiação UV (não havia camada de ozônio), descargas elétricas

Resultado: diversos aminoácidos e outros produtos orgânicos

Críticas: atmosfera “idealizada”, e descobriu-se que é “fácil” obter aminoácidos.

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O “mundo do RNA” Woese, Crick e Orgel (década de

1960) Os primeiros genes teriam sido

pequenas cadeias de RNA (antes do surgimento do DNA e das proteínas).

Quem catalisaria as reações? Ele próprio: ribozimas de Cech e Altman (Nobel de Química de 1989) atuam nos organismos “modernos”.

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Evolução de RNA: o monstro de Spiegelman No fim da década de 1960, Sol Spiegelman

introduziu o material genético do bacteriófago Qβ (um vírus de RNA) em uma solução contendo nucleotídeos (“tijolos”), a enzima replicase e sais para mantê-la.

Protocolo: transferência serial em gargalo Resultado: evolução em condições abióticas

– embora sempre ocorram mutações, algumas cadeias de RNA são mais estáveis e/ou eficientes na replicação, e são favorecidas pela seleção natural.

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Os experimentos de Eigen (1974) Manfred Eigen (Nobel de Química de

1967) Síntese espontânea de RNA em uma

solução semelhante à de Spiegelman

Modelos matemáticos: quase-espécies (populações virais?), crise de informação (paradoxo ovo-galinha), hiperciclos (parasitismo)

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Outras teorias

Cairns-Smith (catálise por minerais cristalinos - argila)

Wächterhäuser (catálise quimiolitotrófica - pirita)

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Extremófilos eArquea (Archaea) Organismos que vivem em vulcões

submarinos! A energia vem de baixo, e não de cima, do Sol.

Muitos extremófilos enquadram-se no domínio Arquea, distinto das bactérias e eucariotos.

A vida surgiu nas profundezas da Terra? Haveria vida em condições extremas em outros planetas? Panspermia?