Profa. Ângela Dauch

Módulos 1 e 2:

• ORIGEM DO UNIVERSO

• FORMAÇÃO DA TERRA

• ORIGEM DA VIDA NA TERRA• EVOLUÇÃO QUÍMICA

Georges LemaîtreGeorge Gamow

Há 13,7 bilhões de anos:

A imagem ao lado mostra uma jovem estrela se formando a partir de gases e vapor expandidos de uma nebulosa gigante.

Young stars, Hubble Space Telescope, NASA.

O telescópio

espacial Huble tem

nos revelado

muitos fenômenos

astronômicos. As

imagens ao lado

mostram

fragmentos de

matéria ao redor de

estrelas recém

formadas e que

poderiam originar

novos planetas.

Young stars, Hubble Space Telescope, NASA.

Nebulosas

= poeira cósmica em estado de agregação

Cerca de 100 bilhões de estrelas

O nosso Sistema Solar se formou a partir da nuvens de gás e vapor remanescentes da formação do Sol, cerca de 5 a 6 bilhões de anos atrás.

Um grande número de fragmentos de matéria mais densa começaram a formar o Sistema Solar. Estes blocos de matéria originaram os planetas e os outros corpos celestes que existem hoje.

Sol

Vénus

Terra

Marte

Mercúrio

Júpiter

Saturno

Urano

Neptuno

Plutão

Acredita-se que a Terra tenha começado a se formar há cerca de 4,56 bilhões de anos.

• Início turbulento• Altíssimas temperaturas• Rochas fundidas no interior

e na superfície• Contínuo bombardeio por

asteroides• Colisões agregação de mais

matéria

A maior parte da ÁGUA e do elemento CARBONO presentes na Terra hoje chegou aqui a bordo de asteroides

que se incorporaram à Terra em formação.

Gradual resfriamento da crosta – ÁGUA LÍQUIDA começa a se acumular nas áreas mais baixas: áreas alagadas = precursoras

dos oceanos – matriz da vida.

Em rochas fósseis (os estromatólitos) formada por atividades de microorganismos em ambientes

aquáticosdatadas de 2,7 bi de anos – provavelmente

ancestrais de cianobactérias.PORÉM:

acredita-se que a vida tenha surgido muito antes – por volta de 3,5 bi de anos.

Estromatólitos do Lago Thetis, na Austrália Ocidental.

Criacionismo: a vida teria sido criada por uma forçasuprema ou Ser Superior.

Panspermia: a vida na Terra teria se originado a partir desubstâncias precursoras da vida – ou mesmo seres vivos –provenientes de outros locais do universo e trazidas pelosmeteoritos que bombardeiam continuamente nosso planeta.

Evolução de sistemas químicos: a vida teria surgido naTerra de forma espontânea, pela combinação química casualentre substâncias inorgânicas que teriam formado materiaiscada vez mais complexos (aa, açúcares, bases nitrogenadas,

ácidos graxos etc) até culminar no evento vida.

Aristóteles elaborou uma dessas teorias, cuja aceitação se manteve durante séculos,

com a ajuda da Igreja Católica, que a adotou. Esta teoria considerava que a Vida

era o resultado da ação de um princípio ativosobre a matéria inanimada, a qual se tornava,

então, animada.

Deste modo, não haveria intervenção sobrenatural no surgimento dos organismos

vivos, apenas um fenômeno natural, a geração espontânea.

Estas ideias perduraram até a era

moderna, pois Van Helmont (1577 –

1644) ainda considerava que os “cheiros

dos pântanos geravam rãs e que a roupa

suja gerava ratos, adultos e

completamente formados”. Também era

considerado acertado pelos naturalistas

que os intestinos produzissem

espontaneamente vermes e que a carne

putrefata gerasse moscas.

Todas estas teorias até meados do século 17 consideravam possível o surgimento de Vida a partir de matéria inanimada,

fosse qual fosse o agente catalisador dessa transformação, daí o estarem englobadas na designação geral de Abiogênese.

No século XVII Francisco Redi, naturalista e poeta, pôs em cheque as ideias de Aristóteles, negando a existência do

princípio ativo e defendendo que todos os organismos vivos surgiam a partir de

inseminação por ovos e nunca por geração espontânea.

A geração espontânea parecia adequada para explicar a origem destes seres “minúsculos” -os “animacula”.

Anton van Leeuwenhoeck

Esta situação manteve-se até ao final do século XVIII, quando o assunto foi novamente debatido por dois famosos cientistas da

época, Needham e Spallanzani.

John Needham Lazzaro Spallanzani

Needham utilizou várias infusões, que colocou em frascos. Esses frascos foram aquecidos e deixados ao ar durante

alguns dias. Observou que as infusões rapidamente eram invadidas por uma infinidade de

microrganismos. Interpretou estes resultados pela geração espontânea de microrganismos, por ação do princípio

ativo de Aristóteles.

Spallanzani usou nas suas experiências 16 frascos. Ferveu durante uma hora diversas infusões e colocou-as em frascos. Dos 16 frascos, 4 foram selados, 4 fortemente rolhados, 4 tapados com algodão e 4

deixados abertos ao ar. Verificou que a proliferação de microrganismos era proporcional ao contato com o ar. Interpretou

estes resultados com o fato de o ar conter “ovos” desses organismos, logo toda a Vida proviria de outra, pré-existente.

A polêmica manteve-se até 1862, quando o francês LouisPasteur, pôs definitivamente termo à idéia de geração

espontânea com uma série de experiências.

Fundamentada no princípio de que todo ser vivo é originado de outro, pré-existente.

Retomando:• Substâncias precursoras da vida teriam vindo do

espaço a bordo de asteroides e cometas (PANSPERMIA).

• A combinação química de substâncias inorgânicas gasosas presentes na atmosfera da Terra primitiva poderia ter originado moléculas orgânicas.

1953 – Stanley Miller, aluno do químico Harold Urey

construiu um simulador recriando as condições da

Terra primitiva.

Urey acreditava que a atmosfera terrestre primitiva era constituída

fundamentalmente por

METANO – AMÔNIA GÁS HIDROGÊNIO – VAPOR D’ÁGUA

O bioquímico Stanley Miller tentou reproduzir em laboratório, algumas das condições previstas

por Oparin para a atmosfera da Terra

primitiva.

Análise do líquido acumulado:

• diversos tipos de aminoácidos

• ácidos graxos simples

• Ureia

Na fase gasosa foram detectados:

• CO – monóxido de carbono

• CO2 – dióxido de carbono

• N2 – gás nitrogênio

Biólogo inglês Thomas Huxley (1825 – 1895)

Retomada em 1920 por:John Haldane + Aleksandr I. Oparin

O cientista russo Alekandr Ivanovich Oparin, foi o primeiro a reunir dados que lhe permitiram, em 1936, propor uma hipótese de surgimento da vida por evolução espontânea das moléculas existentes na Terra primitiva.

Formação de coacervatos

(coacervados):

agregados moleculares maiores resultantes de

choques entre as moléculas primitivas a partir do momento que água “líquida” passou a

existir.

A primeira molécula informacional pode ter sido o RNA, que, como já se sabe

atualmente, pode atuar como catalisador de reações.

Em 1980:

Constatou de diversos tipos de reações químicas biologicamente importantes (LIGAÇÃO PEPTÍDICA, por exemplo) são diretamente controladas por moléculas de RNA:

Thomas Cech

• Questão geradora de DÚVIDAS entre os pesquisadores.

• Possibilidades: seres AUTOTRÓFICOS e HETEROTRÓFICOS

• TEORIAS

FONTE DE ALIMENTO DOS PRIMEIROS SERES VIVOS:

Moléculas orgânicas produzidas de modo

abiogênico acumuladas nos mares primitivos.

COMO EXTRAIAM ENERGIA DAS MOLÉCULAS NUTRITIVAS:

Por processos bioquímicos muito simples = FERMENTAÇÃO.

ESGOTAMENTO DOS RECURSOS / SURGIMENTO DE LINHAGENS CAPAZES DE CAPTAR A ENERGIA LUMINOSA E UTILIZÁ-LA NA PRODUÇÃO DE MOLÉCULAS ORGÂNICAS:

Origem dos seres autotróficos fotossintetizantes.

TERRA PRIMITIVA = NÃO HAVIA MOLÉCULAS ORGÂNICAS EM QUANTIDADE SUFICIENTE PARA SUSTENTAR A MULTIPLICAÇÃO DOS PRIMEIROS SERES.

OS PRIMEIROS ORGANISMOS TERIAM SIDO QUIMIOLITOAUTOTRÓFICOS = PRODUZIAM SUAS PRÓPRIAS SUBSTÂNCIAS ALIMENTARES PELO APROVEITAMENTO DE ENERGIA LIBERADA POR REAÇÕES QUÍMICAS ENTRE COMPONENTES INORGÂNICOS DA CROSTA.

POSSIBILIDADE: UTILIZAÇÃO DE COMPOSTOS DE Fe E S, SUPOSTAMENTE ABUNDANTES NA TERRA PRIMITIVA.ARGUMENTO: FISIOLOGIA DAS ARQUEAS.

Some of the first archaea were discovered in the hot springs of Yellowstone National Park.

1º OS FERMENTADORES

2º OS FOTOSSINTETIZANTES

3º OS CAPAZES DE REALIZAR RESPIRAÇÃO

AERÓBICA

A PARTIR DOS SERES QUIMIOLITOAUTOTRÓFICOS TERIAM

SURGIDO OS OUTROS TIPOS DE SERES VIVOS:

ORIGEM DA FOTOSSÍNTESE

ACREDITA-SE QUE, INICIALMENTE:

6 CO2 + 12H2S + E. lum. C6H12O6 + 6S2 + 6H2O

(ocorrem em SULFOBACTÉRIAS atuais)

PRIMEIROS SERES CAPAZES DE UTILIZAR A ÁGUA COMO FORNECEDOR DE HIDROGÊNIOS PARA A SÍNTESE DE CARBS = 3 bi de anos.

6 CO2 + 12H2O + E. lum. C6H12O6 + 6O2 + 6H2O

Abundância de água na Terra = permitiu que estes seres se espalhassem por todo o planeta.

O HOLOCAUSTO DO OXIGÊNIO

NÍVEIS DE O2 NA ATMOSFERA AO LONGO DO TEMPO

Living things have altered the earth's oceans, land surfaces, and atmosphere. For

example, photosynthetic organisms are responsible for the oxygen that makes up about a

fifth of the earth's atmosphere. The rapid accumulation of atmospheric oxygen about 2

billion years ago led to the evolution of more structured eucaryotic cells, which in turn gave

rise to multicellular plants and animals

ORIGEM DA CÉLULA EUCARIÓTICAROBERTSON

Ao longo da evolução, a membrana lipoproteica pode ter se dobrado para fora, de forma cada vez mais intensa. Assim, o material genético teria ficado no centro, envolvido por uma membrana (a membrana

nuclear) formando uma estrutura semelhante ao núcleo dos eucariontes. Do lado externo teria surgido o correspondente ao

citoplasma atual.

Célula procariótica inicial

Célula

eucariótica

fotossintetizante:

alguns protistas e

plantas

Célula eucariótica

não-

fotossintetizante:

alguns protistas, os

fungos e os animais

Bactéria aeróbica em simbiose mutualística

Bactéria aeróbica dá origem à mitocôndria

Membrana nuclear

Cianobactéria

Invaginaçõesda membrana

plasmática

Cianobactéria

dá origem ao cloroplasto

Bactérias

aeróbicas

Ácido nucléico

TEORIA ENDOSSIMBIÔNTICALYNN MARGULIS

REINO PROTISTA

Ancestral procarionte

CianobactériasBactérias

REINO MONERA

Perda de parede celular

Surgimento do citoesqueleto

Surgimento de organelas membranosas e núcleo

Mitocôndrias

AlgasPlantas

Reino Plantae

Protozoários

Cloroplasto

Ancestral eucarionte

Núcleo

Evolução da célula e os reinos de seres vivos

Animais

REINO ANIMALIA

Fungos

REINOFUNGI