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Origem da Vida - Biogênese & Abiogênese

Origem da Vida
by

Isabelle Garcia Pina

on 8 April 2014

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Transcript of Origem da Vida - Biogênese & Abiogênese

O começo de tudo

O principal argumento dessa teoria é o fato de que todas as galáxias estão se afastando de nós. Segundo os cientistas,
o universo está em expansão
, isto é, ele está se tornando cada vez maior, então possível que um dia, no passado, todo o Universo estivesse em um pequeno ponto extremamente condensado. Assim,
bilhões de galáxias surgiram há 12 bilhões de anos
, dentre as quais nossa Via Láctea, que possui mais de 100 bilhões de sóis.
Há 4,5 bilhões de anos surgiu a Terra
.
Segundo a
TEORIA DO BIG BANG
, o Universo surgiu há 15 bilhões de anos quando
toda a matéria e energia, concentradas
em uma parte muito pequena do espaço, menor que a ponta de uma agulha,
começou a se expandir
. À medida que se dispersou pelo espaço, essa matéria foi se reorganizando de modo
a permir a formação de estrelas, planetas, sistemas solares e galáxias
.
O
Prêmio Shaw de Astronomia 2006
e o
Nobel de Física 2011
foram concedidos a Saul Perlmutter, Brian Schmidt e Adam Riess, pela
descoberta da expansão acelerada do universo
mediante observações de supernovas distantes.
Idéias sobre geração espontânea
Aristóteles (384 a.C. – 322 a. C.)
Teoria da
Geração Espontânea
ou
Abiogênese
(a = prefixo de negação;
bio = vida; gênese = origem, formação)
Todos os seres vivos originaram-se espontaneamente da
matéria bruta
mediante a atuação de um
“princípio ativo”
ou “vital”.
Segundo a hipótese da geração espontânea, diversos seres vivos podiam surgir espontaneamente, a partir da matéria inanimada.
Jan Baptista van Helmont
(1577 – 1644), famoso médico belga, chegou até a elaborar uma “receita” para produzir ratos por geração espontânea.
Dizia ele: “(...) coloca-se, num canto sossegado e pouco iluminado, camisas sujas (de suor). Sobre elas espalham-se grãos de trigo, e o resultado será que, em 21 dias, surgirão ratos (...)”.
O “princípio ativo” estaria presente no suor humano.
Vemos que a
Abiogênese é francamente empírica
, não
havia o uso do método científico. Sabe-se hoje que os ratos
apareceram por serem atraídos por essa mistura, e não surgiram a partir dela.
A controvérsia entre os adeptos da biogênese e da abiogênese
A
Teoria da Abiogênese
, entretanto, foi
contestada
por
vários cientistas que, por meio de
experimentos
, provaram que um ser vivo só se origina de outro ser vivo. Atualmente, é aceita a
Teoria da Biogênese
.
Empirismo:
Ocorria o surgimento espontâneo de
“vermes” na carne em decomposição, uma evidência a favor da Abiogênese.
Francesco Redi:
O primeiro a contestar a Abiogênese
Para o cientista italiano Francesco Redi (1626 – 1697), os tais “vermes” não surgiam espontaneamente da própria carne. Sua hipótese era que eles surgiam de ovos colocados por moscas.
Acompanhe no esquema a seguir como Redi, utilizando o método científico, testou sua hipótese.
As descobertas de Leeuwenhoek:
Os microrganismos
Fonte: http://antonyxleeuwenhoek.blogspot.com/
Ajuste de foco
Movimento vertical da amostra
Suporte para a
amostra a ser examinada
Pequena esfera de vidro denominada lente
Em meados do século XVII, o holandês
Antonie van Leeuwenhoek
(1632-1723), com um
microscópio
de sua própria fabricação, descobriu os
microrganismos
, na época chamados de micróbios, seres pequenos demais para serem vistos a olho nu.
Os
defensores da abiogênese achavam que
seres tão simples e pequenos como os
microrganismos não se reproduziam
, surgindo por geração espontânea. Assim, os abiogenistas formularam uma suposição de que soluções nutritivas poderiam gerar espontaneamente microrganismos.
Pequenos insetos e ácaros desenhados por Leeuwenhoek. Retirado de seu livro Naturae
Needham versus Spallanzani: O conflito
Reforçou a hipótese da geração espontânea
Em 1745, o naturalista inglês
John Turberville Needham
(1713 – 1781) fez o seguinte
experimento
. Colocou um
caldo nutritivo
em diversos frascos, fervendo-os por 30 minutos e arrolhando-os; depois de alguns dias, os caldos estavam
repletos de seres microscópicos
. Assumindo que a fervura tinha matado todos os seres eventualmente existentes no caldo e que nenhum ser vivo poderia ter entrado através das rolhas, Needham argumentou que só havia uma explicação para a presença de microrganismos nos frascos: eles
surgiram por geração espontânea
. Ele dizia que a solução nutritiva continha um “princípio ativo” ou “força vital” responsável pelo surgimento das formas vivas.
Posteriormente, em 1770, o pesquisador italiano
Lazzaro Spallanzani
(1729 – 1799) realizou
experimentos semelhantes
aos de Needham, mas obteve
resultados totalmente diferentes
. Os
caldos nutritivos
preparados por Spallanzani, muito bem fervidos (fervura por cerca de uma hora) e hermeticamente fechados por rolhas,
continuaram livres de microrga-
nismos
mesmo que passado muitos dias.

Spallanzani, defensor da biogênese, concluiu que o tempo de aquecimento de Needham não tinha sido suficiente para esterilizar o caldo
ou que a vedação realizada por ele não tinha sido capaz de impedir a entrada de “germes” no caldo.

Needham, defensor da abiogênese, respondeu
a essas críticas
dizendo que Spallanzani
, ao ferver por muito tempo as substâncias nutritivas em recipientes hermeticamente fechados,
havia destruído o “princípio ativo” ou “força vital”
e tornando o ar desfavorável ao aparecimento da vida.
Não se conseguia imaginar um experimento controlado no qual não houvesse interferência do “princípio vital” e do ar.
Nessa polêmica, Needham saiu favorecido, reforçando ainda mais a Teoria da geração espontânea.
Louis Pasteur:
A derrota definitiva da Abiogênese
Em 1862, o cientista francês
Louis Pasteur
(1822–1895)
derrotou
, de maneira brilhante,
a abiogênese
. Ele ferveu caldo de carne em um vidro aberto (figura a) – que deixava entrar o ar, mas com o gargalo curvado em forma de S (frascos em “pescoço de cisne”). O líquido permaneceu estéril (sem microrganismos) por muito tempo, pois apesarde entrar ar, os seres, vindo com o ar, ficavam depositados junto à poeira na curvatura do gargalo (figura b).
Para demonstrar que
a ausência de microrganismos não se devia à falta do suposto “princípio vital”
, após alguns dias Pasteur quebrou o pescoço do frasco e após algum tempo verificou que havia o desenvolvimento de microrganismos no frasco (figura c).
Com isso, Pasteur comprovou que
o caldo nutritivo não gerava os microrganismos
, mas
eles eram trazidos pelo ar
e que quando entravam em contato com o caldo, se desenvolviam.
A partir dos experimentos de Pasteur, a
Biogênese
passou a ser a preferida nos meios científicos.
A origem dos primeiros seres vivos
Com a aceitação da
Biogênese
, foi levantada a seguinte questão:
Se os seres vivos surgem a partir de outro preexistente,
como surgiu o primeiro ser vivo?

três hipóteses
principais para explicar a
origem
dos primeiros seres vivos na Terra.
Os cientistas apontam argumentos contrários ao criacionismo: a Terra se formou há muito mais tempo, cerca de 4,5 bilhões de anos atrás; e os
seres vivos
mudam ao longo do tempo, ou seja,
evoluem
. Na realidade, o problema é que a ciência não dispõe de “instrumentos” para testar essa
hipótese
.
Criacionismo:
A Origem por Criação Divina
Panspermia Cósmica:
A Origem Extraterrestre
Essa hipótese supõe que a Terra teria sido “contaminada”, em tempos remotos, por microrganismos oriundos do espaço, denominados
cosmozoários
. Transportados, por exemplo, por
meteoros
, esses seres teriam atingido nosso planeta e, encontrado condições favoráveis de sobrevivência, prolifera-ram, formando a
fonte de vida
na Terra.
A panspermia cósmica
não
é aceitável, uma vez que as formas de vida conhe-cidas dificilmente resistiriam, às
adver-sidades
cósmicas, tais como as grandes temperaturas e as radiações mortais de alta intensidade. Além disso, o pansper-mismo
não explica a origem da vida em si
; apenas transfere o problema da Terra para outro ponto qualquer do Universo.
A vida deve ter surgido da
matéria inanimada
, com associações entre as moléculas, formando
substâncias
cada vez mais
complexas
, que acabaram se organizando de tal modo que formaram os primeiros seres vivos.
Essa
hipótese
foi defendida na década de 1920, pelo biólogo inglês John B. S. Haldane (1892 – 1964) e pelo bioquímico russo Alexander Ivanovich Oparin (1894 – 1980).
Origem por Evolução Química:
A Abiogênese Moderna
Hipótese de Oparin e Haldane
Para entendermos essa hipótese, devemos conhecer as
condições da
Terra primitiva
.

Os gases predominantes seriam a amônia (
NH3
), o
metano (
CH4
), o hidrogênio (
H2
) e o vapor de água


A intensa
atividade vulcânica
que provavelmente havia naquela época ocasionou elevadas temperaturas.

A
condensação
do vapor de água originava
chuvas
que caíam sobre a
crosta quente
. Assim, a água evaporava-se rapidamente e novas condensações originavam novas tempestades, promovendo um
ciclo ativo de chuvas
que eram acompanhadas por inúmeras
descargas elétricas
(raios).

A
ausência
de uma
camada de ozônio
perfeitamente
formada acarretava um verdadeiro “bombardeio” da
superfície terrestre por
radiações ultravioletas
de alta
intensidade.
Essa é a mais antiga ideia sobre a origem da vida e tem um
forte cunho religioso
. Essa corrente afirma que a Terra surgiu há apenas alguns poucos milhares de anos, que os
seres vivos foram criados individualmente por uma divindade
que desde então possuem a mesma forma com que foram criados.
Fonte: therightscoop.com
A Criação de Adão, Michelangelo, 1511.
Teto da Capela Sistina
Fonte: www.biologando.com.br
Fonte: www.blc.arizona.edu
Fonte: www.blc.arizona.edu
(
H20
).
Não havia
oxigênio (
O2
) na atmosfera primitiva.
(proteínas, polissacarídeos
e ácidos nucleicos)
Nos oceanos, o acúmulo de compostos orgânicos foi chamado de “sopa química” ou “sopa nutritiva”
Com a presença do ácido nucleico
Que apesar de muitos primitivos,
eram capazes de se reproduzir dando origem a seres semelhantes a eles.
Para esses cientistas, o surgimento da vida na Terra se deu da seguinte forma:
Alguns coacervatos teriam se tornado mais complexos, passando a incorporar ácidos nucleicos em seu interior.
Acreditava-se que sapos, cobras e crocodilos podiam surgir pela transformação do lodo dos charcos
No século XIX, acreditava-se que gansos podiam surgir
por transformação de um tipo de crustáceo marinho.
Em 1954, o cientista norte-americano Stanley L. Miller e Harold C. Urey construíram um aparelho que recriava as
condições da atmosfera primitiva
.
O experimento de Miller
Pela
análise da água
contida
nessa parte
, pode-se verificar a formação de moléculas orgânicas, entre elas alguns
aminoácidos
, substâncias que formam as
proteínas
.
O
experimento
foi
repetido
por diversas vezes com várias atmosferas hipotéticas e sempre foram obtidos resultados similares: formação de diversos
aminoácidos
– "tijolos" que formam as proteínas que o DNA utiliza pra construir os seres vivos – a partir de material inorgânico.
Posteriormente,
Sidney Fox
levou o experimento um passo adiante fazendo que esses aminoácidos se unissem em
proteinóides
– moléculas similares a proteínas – através de aquecimento. Esses aminoácidos e pequenos peptídeos formaram membranas esféricas fechadas, chamadas de
microesferas
. Fox as descreveu como formações de protocélulas, um passo intermediário importante na origem da vida.
As microesferas obtidas por Fox tinham dentro de seu envoltório um meio aquoso, que mostravam movimento similar a ciclose, processo que distribui substâncias dentro das células; eram
capazes de absorver outras moléculas
presentes no seu ambiente, podiam
formar estruturas maiores
fundindo-se umas às outras, e em certas situações, destacavam-se protuberâncias minúsculas de sua superfície que podiam
se separar e crescer individualmente
dando origem a
novas microesferas
.
Fonte: deceitofevolution.files.wordpress.com
Fonte: http://4.bp.blogspot.com
Fonte:http://en.academic.ru
Sidney Walter Fox (1912-1998)
O experimento de Fox
Evolução do Metabolismo: A Hipótese Heterotrófica
Oparin e Haldane
admitiam que os
primeiros seres vivos
no planeta fossem
heterotróficos
, pois eles ainda não apresentariam a complexidade para serem autotróficos e havia uma grande disponibilidade de alimento nos mares primitivos (“sopa nutritiva”), e como
não havia O2 na atmosfera
, esses seres eram provavelmente
anaeróbicos
, logo a primeira célula obteria
energia
por meio da
fermentação
.
Após milhares de anos, as células atingiram um
nível maior de complexidade
e desenvolveram-se as células
autotróficas

fotossintéticas
que utilizavam o CO2 liberado pela fermentação.
O O2 liberado durante a fotossíntese, entretanto, não se acumulou de imediato porque, inicialmente, reagiu com o ferro, abundante nas águas e no solo, transformando-o em óxidos do ferro. Somente após esgotar o ferro é que
O2 acumulou-se na atmosfera
, criando as
condições
necessárias para o aparecimento dos
seres aeróbios
, que realizavam a
respiração celular
.
Teoria da
Abiogênese
:
Os seres vivos originam-se espontaneamente da matéria bruta.

Teoria da
Biogênese
:
Os seres vivos originam-se de outros seres vivos.

Evolução do Metabolismo:

Fermentação Fotossíntese Respiração Celular
(Anaeróbico) (Aeróbico)
Reunindo as ideias:
Origem dos Seres Vivos
Stanley Lloyd Miller (1930-2007)
Exercícios Resolvidos
1. (UNIRIO) Stanley Miller, no início da década de 50, montou um experimento que hoje é um dos suportes da hipótese de origem da vida na Terra, expondo uma mistura de gases prováveis da atmosfera primitiva a descargas elétricas. Analisou, durante esse experimento, as concentrações de determinadas substâncias dentro do sistema.
O gráfico a seguir mostra a relação entre algumas dessas substâncias.
A partir desses dados, Miller pôde concluir que:
a) a célula pode ser recriada atualmente a partir de compostos inorgânicos;
b) a primeira célula era procariota, semelhante a bactérias atuais;
c) a formação de compostos orgânicos depende da transformação da amônia;
d) os primeiros seres vivos eram heterótrofos;
e) na atmosfera primitiva não havia oxigênio.
1. (UNIRIO) Stanley Miller, no início da década de 50, montou um experimento que hoje é um dos suportes da hipótese de origem da vida na Terra, expondo uma mistura de gases prováveis da atmosfera primitiva a descargas elétricas. Analisou, durante esse experimento, as concentrações de determinadas substâncias dentro do sistema.
O gráfico a seguir mostra a relação entre algumas dessas substâncias.
A partir desses dados, Miller pôde concluir que:
a) a célula pode ser recriada atualmente a partir de compostos inorgânicos;
b) a primeira célula era procariota, semelhante a bactérias atuais;
c) a formação de compostos orgânicos depende da transformação da amônia;

Este gráfico mostra que a concentração de amônia diminui à medida que a concentração de aminoácidos aumenta. Com estas informações Miller só podia concluir que a amonia participava da formação de aminoácidos, compostos orgânicos indispensáveis à vida.
d) os primeiros seres vivos eram heterótrofos;
e) na atmosfera primitiva não havia oxigênio.
2. (UNICAMP) Em 1953, Miller e Urey realizaram experimentos simulando as condições da Terra primitiva: supostamente altas temperaturas e atmosfera composta pelos gases metano, amônia, hidrogênio e vapor de água, sujeita a descargas elétricas intensas.
A figura a seguir representa o aparato utilizado por Miller e Urey em seus experimentos.
a) Qual a hipótese testada por Miller e Urey neste experimento?
b) Cite um produto obtido que confirmou a hipótese.
c) Como se explica que o O2 tenha surgido posteriormente na atmosfera?
2. (UNICAMP) Em 1953, Miller e Urey realizaram experimentos simulando as condições da Terra primitiva: supostamente altas temperaturas e atmosfera composta pelos gases metano, amônia, hidrogênio e vapor de água, sujeita a descargas elétricas intensas.
A figura a seguir representa o aparato utilizado por Miller e Urey em seus experimentos.
a) Qual a hipótese testada por Miller e Urey neste experimento?
Os cientistas testaram a hipótese heterotrófica. Segundo a qual os gases da atmosfera primitiva poderiam formar, espontaneamente, os compostos orgânicos que originaram as primeiras formas viventes

no planeta Terra.
b) Cite um produto obtido que confirmou a hipótese.

Aminoácidos.
c) Como se explica que o O2 tenha surgido posteriormente na atmosfera?
Organismos autótrofos fotossintetizantes, surgidos por mutação, liberaram oxigênio livre, resultante da fotólise da água.
3. (UFRJ) Vemos no gráfico abaixo a sequência cronológica de alguns acontecimentos no nosso planeta desde o início de sua formação. Entre os períodos A e B a concentração de íons ferro (Fe++) livres no mar diminuiu gradativamente, devido à formação de óxidos de ferro insolúveis.
Neste gráfico, foram omitidos propositadamente os acontecimentos dos períodos A e B. Um deles é a exuberante proliferação de organismos aeróbicos e o outro é o aparecimento dos primeiros organismos fotossintetizadores. Qual a sequência cronológica correta desses acontecimentos? Justifique sua resposta.
3. (UFRJ) Vemos no gráfico abaixo a sequência cronológica de alguns acontecimentos no nosso planeta desde o início de sua formação. Entre os períodos A e B a concentração de íons ferro (Fe++) livres no mar diminuiu gradativamente, devido à formação de óxidos de ferro insolúveis.
Neste gráfico, foram omitidos propositadamente os acontecimentos dos períodos A e B. Um deles é a exuberante proliferação de organismos aeróbicos e o outro é o aparecimento dos primeiros organismos fotossintetizadores. Qual a sequência cronológica correta desses acontecimentos? Justifique sua resposta.
Cronologicamente, a fotossíntese apareceu antes da respiração aeróbica, ocupando, portanto a posição A do gráfico. Em consequência da fotossíntese, começou a produção de oxigênio, que reagia com os íons ferro livres do mar, formando óxidos. Com o esgotamento dos íons ferro, o oxigênio acumulou-se na natureza. Esse oxigênio foi o fator fundamental que permitiu o sucesso adaptativo dos organismos de respiração aeróbica que ocupam, portanto, a posição B do gráfico.
4. (UERJ) Observe o gráfi co a seguir, que apresenta uma relação hipotética entre algumas das principais etapas da evolução dos organismos, o esgotamento do íon ferroso e as mudanças na percentagem de O2 na atmosfera.
No gráfico, o tempo é medido em bilhões de anos. Explique:
a) por que a liberação de O2 ocorrida através da fotossíntese, há cerca de 3 bilhões de anos, não acarretou, de imediato, aumento no nível do oxigênio atmosférico;
b) a relação entre o rápido acúmulo de oxigênio atmosférico e a disseminação dos organismos aeróbicos, de acordo com a Teoria Moderna da Evolução.
4. (UERJ) Observe o gráfi co a seguir, que apresenta uma relação hipotética entre algumas das principais etapas da evolução dos organismos, o esgotamento do íon ferroso e as mudanças na percentagem de O2 na atmosfera.
No gráfico, o tempo é medido em bilhões de anos. Explique:
a) por que a liberação de O2 ocorrida através da fotossíntese, há cerca de 3 bilhões de anos, não acarretou, de imediato, aumento no nível do oxigênio atmosférico;
Porque todo O2 produzido nesta época se combinou com o íon ferroso até o esgotamento deste.

b) a relação entre o rápido acúmulo de oxigênio atmosférico e a disseminação dos organismos aeróbicos, de acordo com a Teoria Moderna da Evolução.
O acúmulo de O2 representou uma mudança ambiental que favoreceu os organismos mais adaptados à aerobiose.
5. (UNICAMP) A hipótese mais aceita para explicar a origem da vida sobre a Terra propõe que os primeiros seres vivos eram heterótrofos.
a) Que condições teriam permitido que um heterótrofo sobrevivesse na Terra primitiva?
b) Que condições ambientais teriam favorecido o aparecimento posterior dos autótrofos?
c) Além das condições ambientais, qual o outro argumento para não se aceitar que o primeiro ser vivo tenha sido autótrofo?
5. (UNICAMP) A hipótese mais aceita para explicar a origem da vida sobre a Terra propõe que os primeiros seres vivos eram heterótrofos.
a) Que condições teriam permitido que um heterótrofo sobrevivesse na Terra primitiva?
Mares e oceanos que continham matéria orgânica que pudesse servir como alimento para estes primeiros seres vivos da Terra.
b) Que condições ambientais teriam favorecido o aparecimento posterior dos autótrofos?
Liberação de CO2 pelos primeiros heterótrofos anaeróbicos
.
c) Além das condições ambientais, qual o outro argumento para não se aceitar que o primeiro ser vivo tenha sido autótrofo?
Autótrofos dispõem de clorofila e um sistema enzimático complexo para que possam produzir matéria orgânica. Por isso, é improvável que tenham surgido antes dos heterótrofos.
Veja também
:
Procure no Youtube, "History Channel - A Origem da Vida" , documentário dividido em 9 partes.
Muito interessante!
Dos aminoácidos para as proteínas
(Experimento de Fox)

Formação dos coacervados (microesferas)
Hipótese dos endossimbiontes
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