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ORIGEM DA VIDA

74 Fisiologia Humana

De acordo com os mais modernos estudos, a hiptese do Big Bang diz que o incio dos tempos remon-tam aproximadamente 13,7 bilhes de anos, com uma imensa exploso csmica. Imediatamente aps essaexploso, conforme a temperatura baixava, as parculas foram se formando e se agrupando, dando origem

aos elementos qumicos. Segundo esta teoria os elementos formaram as galxias. Entre elas a Via Lctea,entre os quais a Terra que, de acordo com os estudos, tem aproximadamente 4,5 bilhes de anos.

Por atrao gravitacional, gases como hlio e hidrognio consturam uma atmosfera primiva quefoi substuda por outra formada de amnia, metano, vapor dgua e hidrognio, liberados do interior doplaneta. Nesse perodo a Terra era uma bola incandescente e no havia material slido.

A crosta terrestre comeou a formar-se atravs de uma na camada de material slido, aps 700 mi -lhes de anos. Do interior da Terra, a gua era expelida em jatos que se condensavam caindo em forma dechuva. Dezenas de milhes de anos depois, o resfriamento da crosta permiu que a gua acumulasse emdepresses, formando os primeiros lagos, mares e oceanos.

E a vida, como surgiu em nosso planeta? Uma caractersca do ser humano a curiosidade. Ela impul-siona as grandes descobertas nas vrias reas do saber e tambm se relaciona com a procura de soluespara os problemas pelos quais o homem passa no codiano. Talvez a maior de todas as curiosidades do serhumano seja a de como surgiu a vida no planeta Terra, de como surgiu o primeiro ser vivo e qual a origemda prpria espcie humana.

Para responder a essa questo a cincia tem-se valido, ao longo dos tempos, de vrias teorias e hip-teses, algumas com embasamento cienco e outras no.

Teorias da Origem da Vida

Teoria Fixista ou da Criao Especial

Ela acompanha a narrao do Velho Testamento bblico, inserida no Gnesis, segundo o qual a Terra etudo o que nela existe, procede da criao divina. Denomina-se Fixismo porque admite que as espcies soimutveis atravs dos tempos, ou seja, so xas, no se modicando atravs dos milhes de anos que sesucederam ao seu aparecimento neste planeta.

Creazione di Adamo, de Michelangelo


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Teoria Cosmognica, Cosmozica ou da Panspermia Csmica

Anaxgoras, criador desta teoria, disse: a vida formada a parr de genes etreos dispersos por todoo Universo, que aguardam o instante propciopara o seu completo desenvolvimento. O sico-qumico Arrhe-nius foi um o grande defensor desta teoria. Em outras palavras, a vida procederia de outros planetas, situados ouno no sistema solar, que teria chegado aqui atravs de meteoros, meteoritos, etc.

Hiptese da Gerao Espontnea ou Abiognese

As primeiras idias sobre a origem da vida propem seu surgimento por gerao espontnea. Isso signicaque a vida teria surgido a parr de matria bruta ou inanimada. Algumas observaes, sem metodologia cien-ca, reforam esta idia:

aparecimento de larvas de insetos sobre lixo em decomposio: acreditava-se que o lixo gerava asmoscas;

surgimento de girinos em poas de gua, de um dia para outro: acreditava-se que os girinos brotavamda lama da poa dgua.

At no nal da Idade Media, cienstas como Willian Harvey, Ren Descartes, Aristteles e Isaac Newtonaceitavam a gerao espontnea. Jean Bapste Van Helmont, mdico de Bruxelas, no nal do sculo XVI, chegoua elaborar uma receita para obteno de ratos a parr do trigo:

Helmont arma que era possvel o surgimento de ratos espontaneamente em 21 dias, a parr de gros detrigo e uma camisa suja com suor humano, que deveriam ser deixados num local escuro. Aps trs semanas apa-receriam os ratos a parr dos gros de trigo, sendo o suor humano o princpio avador dessa transformao. Oque possibilitava a um material ter capacidade de dar origem vida, era um princpio avo. Na experincia deHelmont, o princpio avo estaria presente no suor humano.

Teoria da Biognese

A hiptese de gerao espontnea ou abiognese que surgiu na poca de Aristteles perdurou at a metadedo sculo XVII, quando cienstas como Francesco Redi e Louis Pasteur montaram experimentos que demonstra-ram que uma forma de vida s pode surgir de um ser vivo preexistente.

Os experimentos de Redi e Pasteur consolidaram a Biognese. Esta teoria admite que uma forma de vida spode surgir de uma forma de vida preexistente, mas no explicaram, e at hoje no temos explicao convincente,ou talvez nunca a teremos, de como surgiu a vida neste planeta!

Experincia de Redi

Em 1668, Francesco Redi, mdico italiano, elaborou experincias para testar a hiptese da biognese, con-trria hiptese da gerao espontnea.

Redi colocou, dentro de frascos, pedaos de carne, dividindo os frascos em dois grupos: um grupo de frascoscou tampado com uma gaze, e no outro grupo os frascos caram abertos.

Receita de Van Helmont para o surgimento de ratos


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A hiptese testada era a de que se a parr da carne surgiam larvas (vermes) por gerao espontnea, entodeveriam surgir larvas (vermes) nos dois grupos de frascos. As observaes do experimento mostraram que mos -cas visitavam a carne dos frascos abertos e no podiam entrar em frascos cobertos com gaze. Depois de muitosdias surgiram larvas apenas nos frascos abertos, expostos s moscas.

As Idias de Needhan e Spallanzani

Na metade do sculo XVIII, estes dois cienstas nham idias diferentes sobre a origem da vida, e elabora-ram experincias para comprovarem suas ideias:

Podemos notar pelos conhecimentos sobre reproduo e crescimento de microorganismos que as observa-es e concluses de Needham foram inadequadas, pois no exisam frascos controle da experincia e todoseles caram expostos ao ar.

Experincia de Redi

Needham (1745): idias favorveis gerao espontnea

Spallanzani (1768): ideias favorveis biognese



Spallanzani dizia que Needham, com seu procedimento, havia permido a permanncia de microrganismosque naturalmente estavam contaminando o meio de cultura que estava dentro dos frascos. Needham dizia queSpallanzani teria provocado a destruio do princpio avo do caldo nutrivo com o aquecimento prolongadodos frascos que connham o meio de cultura, e estes ento no poderiam originar vida. E ainda nessa poca ateoria da gerao espontnea connuou com muitos adeptos.

A Experincia de Louis Pasteur

Pasteur, ciensta francs, em 1860 acabou deni-

vamente com a teoria da gerao espontnea, ou abio-gnese, por meio da experincia com frasco pescoo decisne, esquemazada a seguir:

Pasteur colocou caldo de carne em um balo devidro com um longo gargalo, submetendo-o a um aque-cimento prolongado seguido de um lento resfriamento(pasteurizao). O caldo nutrivo cou completamenteesterilizado.

A seguir, aqueceu os gargalos, retorcendo-os emforma de s criando os bales pescoo de cisne. Pas-teur no tampou os frascos, permindo o contato como ar. Este procedimento visava derrubar o argumentode Needhan da falta de condies para a penetrao doprincpio avo.

No entanto, o lquido permaneceu estril por meses. As curvas do pescoo do frasco funcionaram comouma espcie de ltro, impedindo a penetrao de microorganismos que pudessem contaminar o caldo.

O frasco contendo o lquido foi apresentado na Academia de Cincia em Paris. Pasteur, perante a elite cien-ca da poca, no tubeou em armar: A doutrina da gerao espontnea jamais se reerguer do golpe mortalque acaba de receber com esta simples experincia.

Realmente, a parr da, a Abiognese caiu em descrdito completo, triunfando denivamente a Biogne-

se, j defendida por Redi e Spallanzani. A consolidao da Teoria da Biognese no trouxe acomodao aos cien -stas, mas, sim, uma srie de novas perguntas sem resposta aparentes.

Apesar da experincia de Pasteur derrubar denivamente a teoria da abiognese, ela no responde pergunta de como surgiu a vida.

Hiptese Heterotrca ou dos Coacervados de Oparin

A Terra se apresentou como um planeta consolidado h aproximadamente 4,5 bilhes de anos. Mas a vidas apareceu h talvez um bilho de anos, quando as temperaturas baixaram bastante. Alexander Oparin, cienstarusso, props que ao considerar a origem da vida devemos estudar as condies existentes na Terra antes do seuaparecimento. Suas ideias podem ser resumidas da seguinte forma:

Experincia de Pasteur Pescoo de cisne

Uma provvel paisagem da atmosfera primiva (avidade vulcnica,altas temperaturas, descargas eltricas e radiao U.V.)


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A Terra tem aproximadamente 4 a 5 bilhes de anos; Aps um intenso superaquecimento, teve incio o resfriamento de sua crosta, fenmeno que permiu a

formao de muitos compostos na supercie terrestre; Houve ento, a solidicao da supercie, exceo das regies vulcnicas que persisam em avidade,

lanando na atmosfera grandes quandades de gases que, por ao da fora de gravidade do planeta,permaneceram em torno de sua supercie, formando a atmosfera primiva da Terra;

Essa atmosfera connha, provavelmente: metano (CH4), vapor dgua (H2O), amnia (NH3) e hidrog-nio (H2 ) e, muito provavelmente, CO2;

Formao de aminocidos na atmosfera, a parr desses gases, por ao de centelhas eltricas e radia -

es ultravioletas; Acmulo de vapor de gua na atmosfera pela avidade vulcnica, disso decorrendo as chuvas que leva -vam os aminocidos para o solo quente. O calor do solo faria com que os aminocidos reagissem entresi, formando protenas que se depositariam nas guas aquecidas dos mares primivos;

As protenas da sopa orgnica, lentamente iniciaram um processo de atrao (coacervao), que resul-tou na formao de aglomerados proticos, ou grumos;

Circundados por uma pelcula lquida, a esses aglomerados, Oparin chamou de coacervados; Aparecimento dos cidos nuclicos, nucleoprotenas e protogenes (DNA); Associao dos protogenes em cromossomos primivos, nos coacervados, surgindo as protoclulas; Os primeiros sistemas vivos eram hetertrofos e anaerbios. Surgiram depois os seres auttrofos e, mais

tarde, os de respirao aerbia; A reunio de unicelulares em colnias permindo o aparecimento dos seres pluricelulares.

Hiptese Autotrca x Heterotrca

A hiptese autotrca presume que a primeira forma de vida j vesse essa capacidade, entretanto, huma crca seria que deve ser feita: todas as reaes qumicas relacionadas com a sntese de alimento so muitocomplexas, exigindo do organismo uma estrutura tambm complexa. Se os organismos primivos fossem capazesde sintezar seu alimento, isso viria de encontro s idias da gerao espontnea, onde organismos complexospudessem surgir repennamente de matria bruta e, tambm que esse processo connuo pudesse ocorrer to-dos os dias. Em contraposio, a hiptese heterotrca supe que um organismo muito simples tenha evoludo

vagarosamente a parr da matria bruta, e que isso ocorreu h bilhes de anos, sob condies muito especiais.

Prova Experimental da Teoria de Oparin

Em 1954, na Universidade de Chicago, Stanley Miller e Harold Urey executaram uma pesquisa em labo-ratrio, colocando em um balo de vidro uma mistura de metano, amnia, hidrognio e vapor de gua. O con -

Coacervados (protenas + gua)

ocidosasolaresUV

eltricas

Radiaes

asDescvaporOHHCHNH min

arg)(,,, 2243



junto foi submedo a alta temperatura eos gases foram varridos por uma centelhaeltrica constante. Ao m de muitas horas,recolheram goculas de gua que se acu-mularam na face interna do balo de vidroe nelas observaram a presena de amino-cidos. O resultado foi posivo, provandoexperimentalmente a teoria de Oparin.

Hiptese Endossimbica:Dos procariontes aos eucariontes

Segundo esta hiptese, as clulas eu-caricas iniciaram sua existncia estabe-lecendo uma relao endossimbica comuma bactria, responsvel pelo sistema defosforilao oxidava. Ela seria uma bac-tria prpura fotossintezante, que teriaperdido a capacidade fotossintca, se es-pecializando na cadeia respiratria.

Durante a evoluo eucarica, ocor-reu uma grande transferncia de genes dasmitocndrias para o ncleo celular, como objevo de favorecer a mitocndria naexecuo de uma nica funo principal:o fornecimento energco. Isso explica aimportao de protenas citoplasmcas ea existncia de algumas seqncias no co-dicantes no DNA nuclear, corresponden-do ao DNA importado recentemente e semfuno. A teoria ainda abre espao paraexplicar a presena de duas membranas li-pdicas na organela. A membrana mitocon-

drial interna seria originria da membranada bactria endocitada, enquanto a mem-brana mitocondrial externa seria derivadada prpria membrana celular.

Experimento de Miller Urey

Coacervados produzidos emlaboratrio, observados aomicroscpio pco.

Hiptese Endossimbica


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ORIGEM DA VIDA


1. (Unicamp simulado 2011) Considerando-se a composioda atmosfera primiva, pode-se armar que:

a) O CO2 presente na atmosfera primiva pode ter se

originado da degradao aerbica da glicose.b) A matria precursora da vida s poderia ter se formado

se houvesse enzimas para catalisar as reaes entre os

gases presentes na atmosfera primiva.c) As substncias orgnicas formadas a parr dos gases

presentes na atmosfera primiva deram origem aprotenas e cidos nucleicos.

d) Os aminocidos formados na Terra primiva surgiram doaumento da interao de molculas de cido nucleico

com protenas.

2. (G1 - IFCE 2011) Muitos pesquisadores tentaram explicar

a origem da vida. Sobre isso, correto armar que:

a) Stanley Miller invesgou a origem espontnea de moscasa parr de matria no viva em decomposio.

b) Os primeiros seres fotossintezantes no usavam guacomo fonte de on hidrognio e liberavam gs suldricopara a atmosfera.

c) Aristteles formulou a teoria da biognese que foiconrmada pelo ciensta Louis Pasteur.

d) A panspermia uma teoria segundo a qual micro-organismos se encontram presentes na gua, sendo

capazes de dar origem vida, quando angem um localadequado.

e) Helmont autor de uma receita para obter ratos a parrde gros de trigo. Com isso, ele tentou provar a teoria da

abiognese.

3. (UECE 2010) Sabe-se que a hiptese heterotrca amais aceita para explicar a origem da vida. Esta hiptesefoi proposta com base na suposio de que tenha seformado uma sopa orgnica na terra primiva. Dentreas condies abaixo, podemos armar corretamente queuma das condies presentes na atmosfera primiva, sema qual no haveria abundncia de nutrientes nos oceanosprimivos era:

a) A presena do CO2, numa atmosfera similar a dos

planetas Vnus e Marte, que estariam nos estgiosiniciais de evoluo da vida.

b) A presena de uma atmosfera redutora, onde Metano,Amnia e Vapor dgua estariam entre os principaiscomponentes.

c) O ambiente estvel, onde a energia na atmosfera semanifestava como no ambiente contemporneo.

d) A presena abundante de oxignio para proporcionarreaes qumicas mais ecazes na produo de matriaorgnica.

4. (Ufrgs 2010) A coluna da esquerda, a seguir, apresentao nome de teorias sobre a evoluo da vida na Terra; a dadireita, armaes relacionadas a trs dessas teorias.

Associe adequadamente a coluna da direita da esquerda.

1 Abiognese

( ) Os primeiros seres vivosulizaram compostosinorgnicos da crosta

terrestre para produzir

suas substncias

alimentares.2 Biognese

3 Panspermia

( ) A vida na Terra surgiua parr de matriaproveniente do espao

csmico.4 Evoluo qumica

5 Hiptese autotrca

( ) Um ser vivo s se origina

de outro ser vivo.

A sequncia correta de preenchimento dos parnteses, decima para baixo, :

a ) 4 2 1 .b) 4 3 2.c ) 1 2 4 .d) 5 1 3.e) 5 3 2.

5. (UECE 2010) Recentemente, pesquisadores dissolveram

em gua material orgnico extrado dos meteoritos eobveram coacervados, reforando a teoria da pangnesesobre a origem da vida. Coacervados so:

a) Bolsas delimitadas por membranas lipoproteicas.b) Estruturas precursoras das bactrias, apresentando

membrana, material genco, porm, sem paredecelular.

c) Estruturas semelhantes a arqueobactrias, que nodependem da fotossntese para sobreviver.

d) Aglomerados de protenas que se formamespontaneamente em solues aquosas com certo grau

de acidez e de salinidade, envolvidos por uma pelcula

dgua.

6. (PUCRS 2014) H menos de dois bilhes de anos,as primeiras clulas, que replicavam seu DNA e quederam origem s linhagens hoje existentes, teriam sidoexterminadas se:

a) Fossem de tamanho minsculo.b) Vivessem isoladas e independentes.c) Fossem envoltas por uma membrana.d) Sintezassem molculas contendo carbono.e) Ficassem expostas radiao da luz ultravioleta.

7. (FGV 2014) Na dicil busca pela explicao ciencasobre a origem da vida no planeta Terra, uma das etapasconsideradas essenciais o surgimento de aglomeradosde protenas, os coacervados, capazes de isolar um meiointerno do ambiente externo, permindo que reaes


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bioqumicas ocorressem dentro dessas estruturas de formadiferenciada do meio externo.

Tal hiptese, envolvendo essa etapa...

a) Contesta o princpio da abiognese sobre a evoluobioqumica de molculas orgnicas.

b) Refora a ideia comprovada de que todo ser vivo seorigina de outro.

c) Considera como espontneo o processo de surgimentoda vida no planeta.d) Sugere que os primeiros seres vivos se mulplicavam

como os vrus atuais.

e) Quesona a teoria criacionista, assim como aevolucionista lamarckista.

TEXTO PARA A PRXIMA QUESTO:

A Grande Fonte Prismca descarrega uma media de 2.548litros de gua por minuto. a maior de Yellowstone, com 90metros de largura e 50 metros de profundidade, e funcionacomo muitos dos recursos hidrotermais do parque. A gua

subterrnea profunda aquecida pelo magma e sobe supercie sem ter depsitos minerais como obstculos. medida que ange o topo, a gua se resfria e afunda, sendosubstuda por gua mais quente vinda do fundo, em umciclo connuo. A gua quente tambm dissolve parte daslica, SiO

2(s), presente nos riolitos, rochas gneas vulcnicas,

sobre o solo, criando uma soluo que forma um depsito

rochoso sedimentar e silicoso na rea ao redor da fonte.

Os pigmentos iridescentes so causados por micrbios

cianobactrias que se desenvolvem nestas guas quentes.

Movendo-se da extremidade mais fria da fonte ao longo do

gradiente de temperatura, a cianobactria Calothrix vive emtemperaturas no inferiores a 30C, tambm pode viver forada gua e produz o pigmento marrom, que emoldura a fonte.

A Phormidium, por outro lado, vive entre 45C e 60C e criao pigmento laranja, ao passo que Synechococcus suporta

temperaturas de at 72C e verde-amarelo.

(A GRANDE... 2013. p. 62-63).

8. (Uneb 2014) A presena das cianobactrias e a dos seusnovos mecanismos metablicos no ambiente primordialda Terra impuseram um profundo impacto na histriaevoluva da vida no planeta.

Com base nesta informao, considera-se como umexemplo desse impacto:

a) A criao de diversos pos de pigmentos responsveispela xao da luz solar durante o processo defotossntese anaerbia desenvolvida por esses pos demicro-organismos.

b) A formao de uma espessa camada de oznio naatmosfera primiva durante a evoluo qumica daetapa prebica.

c) A exno em massa de seres anaerbios por no

estarem adaptados a um ambiente oxidavo decorrentedo acmulo de O

2atravs da fotossntese aerbia.

d) O aumento considervel da temperatura das fonteshidrotermais como consequncia da intensa combusto

gerada pela fotossntese aerbia que passa a consumir

oxignio.

e) O desenvolvimento de um novo po de fotossnteseque passa a ulizar o H

2S como doador de hidrognio ao

revolucionar a forma de obteno de energia realizada

pelos seres auttrofos.

9. (Ufrgs 2013) Leia a ra abaixo.

Com base nos dados apresentados na ra acima, e em seusconhecimentos sobre a presena de vida na Terra, considereas armaes abaixo.

I. A presena de metano poderia ser indcio de vida em Marte,

uma vez que algumas espcies procariontes conhecidasproduzem metano atravs da reduo de CO

2.

II. A atmosfera de Marte apresenta os mesmos componentesda atmosfera atual da Terra, mas, em nosso planeta, o

oxignio o componente predominante.

III. A capacidade de quebrar molculas de gua, na Terra,

levou liberao de O2, o que abriu caminho para a evoluo

das reaes de oxidao aerbicas.

Quais esto corretas?

a) Apenas I.b) Apenas II.c) Apenas I e III.d) Apenas II e III.e) I, II e III.

10. (Upe 2013) O experimento, ulizando-se de frascosde vidro, com o formato de pescoo de cisne, contendoum caldo nutrivo e submedo primeiramente aoisolamento e posteriormente exposio ao ar, conformegura a seguir, foi usado para se provar a origem da vida.

O autor e a teoria por ele provada foram, respecvamente:

a) Charles Darwin e Teoria da Evoluo.b) Francesco Redi e Teoria da Abiognese.c) Aristteles e Teoria da Gerao Espontnea.d) Louis Pasteur e Teoria da Biognese.e) Louis Joblot e Teoria da Seleo Natural.


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ORIGEM DA VIDA


Resposta da questo 1:[C]

A teoria da evoluo molecular admite que sucessivas

reaes qumicas entre os gases presentes na atmosferaprimiva deram origem a molculas orgnicas simples;essas, por sua vez, combinam-se, produzindo molculas

mais complexas, como protenas e cidos nucleicos.

Resposta da questo 2:[E]

Jean Bapsta van Helmont (1577-1644), mdico deBruxelas e pesquisador da siologia de plantas, tornou-se famoso ao publicar um mtodo para obter ratos por

gerao espontnea, e assim, provar a teoria da abiognese.

Helmont foi inuenciado pelas ideias de Aristteles que

tambm admia a gerao espontnea. A panspermia aideia de que a vida originou-se na Terra a parr de molculasorgnicas ou at mesmo seres vivos provenientes de outros

locais do universo.

Resposta da questo 3:[B]

Na Terra primiva, as condies atmosfricas diferiamdaquelas de hoje. Provavelmente no havia oxignio livre

(O2). Como todo o oxignio presente estava ligado a outros

compostos, a Terra possua uma atmosfera redutora, ou

seja, doadora de eltrons. A atmosfera primiva consisa nasua maior parte de metano (CH

4), dixido de carbono (CO

2),

amnia (NH3), gs hidrognio (H

2) e vapor dgua (H

2O).


A hiptese autotrca argumenta que os primeiros seresvivos eram quimiolitoautotrcos, isto ulizavam a energialiberada por reaes qumicas entre os componentes

inorgnicos da crosta terrestre para produzirem suas

substncias alimentares. Outra teoria que tenta explicar

a origem da vida na Terra a panspermia. Segundo essateoria, a vida na Terra teve incio a parr de seres vivos ousubstncias precursoras da vida provenientes do espao. A

biognese a ideia de que um ser vivo s pode se originar

de outro ser vivo.

Resposta da questo 5:[D]

Coacervados so um agregado esfrico de protenas

envolvidas por molculas de gua, formadas quando uma

mistura de grandes protenas e polissacardeos agitada em

gua com certo grau de acidez e salinidade.


H menos de dois bilhes de anos a camada de oznio (O3) da

atmosfera evitou o extermnio dos organismos unicelulares

primordiais.


A formao dos coacervados que podem ter dado origem s

primeiras clulas considera como espontneo o processo de

surgimento da vida no planeta Terra.


A presena e irradiao das cianobactrias fotossintezantesprovocou a exno em massa dos seres anaerbicos. Afotossntese libera oxignio (O

2), que pode ser fatal para os

organismos no adaptados.


O domnio Archaea consiste principalmente de gneros

procaricos que vivem em habitats extremos (salinidade,ou baixas concentraes de oxignio, altas temperaturas,

etc). Algumas de suas espcies comparlham a propriedadede produzirem metano (CH

4) por meio da reduo do dixido

de carbono (anaerbios obrigatrios). O oxignio no ocomponente predominante da atmosfera terrestre e sim,

o nitrognio. As reaes de oxidaes aerbicas ocorridas

na Terra dependem da quebra da molcula de gua para a

liberao do oxignio.

Resposta da questo 10:[D]

Louis Pasteur demonstrou em 1861, por meio de

experimentos simples e conclusivos, que a vida no pode

surgir de forma espontnea. Ele conrmou a hipteseconhecida como biognese, isto , um ser vivo pode surgir

a parr de outro.

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