(power shrink) origem vida

Origem da vidaOrigem da vida

Duas abordagens possíveis:Duas abordagens possíveis:

1a. 1a. HistóricaHistórica Debate Abiogênese X Debate Abiogênese X biogênesebiogênese

(Sec. XVII a Sec. XIX)(Sec. XVII a Sec. XIX)

2a. 2a. ContemporâneaContemporânea Discussão sobre a Discussão sobre a origem da vida ou “evolução” origem da vida ou “evolução” molecular da vidamolecular da vida..


Até meados do séc. XIX, acreditava-se Até meados do séc. XIX, acreditava-se que seres podiam surgir que seres podiam surgir espontaneamente da matéria não-viva.espontaneamente da matéria não-viva.

Hoje, sabe-se que um ser vivo surge Hoje, sabe-se que um ser vivo surge somente através da somente através da reproduçãoreprodução..

Biogênese Biogênese versusversus abiogênese abiogênese

Defensores da Defensores da abiogêneseabiogênese

HelmontHelmont NeedhamNeedham Aristóteles Aristóteles William HarveyWilliam Harvey Isaac NewtonIsaac Newton René DescartesRené Descartes

Críticos da Críticos da abiogêneseabiogênese

RediRedi JoblotJoblot SpallanzaniSpallanzani Louis PasteurLouis Pasteur

Abiogênese X BiogêneseAbiogênese X Biogênese

Jan Baptista van Helmont(1577-1644)Jan Baptista van Helmont(1577-1644)

““(...)coloca-se, num canto sossegado e (...)coloca-se, num canto sossegado e pouco iluminado, camisas sujas. Sobre pouco iluminado, camisas sujas. Sobre elas espalham-se grãos de trigo, e o elas espalham-se grãos de trigo, e o resultado será que, em 21 dias, surgirão resultado será que, em 21 dias, surgirão ratos.”ratos.”


Francesco Redi(1626-1697)Francesco Redi(1626-1697)

Um dos primeiros a empregar o método experimentalUm dos primeiros a empregar o método experimental

Uma das principais evidências da abiogênese era o Uma das principais evidências da abiogênese era o aparecimento “espontâneo” de “vermes” em carne podreaparecimento “espontâneo” de “vermes” em carne podre

Hipótese de Redi: “Os seres vermiformes que surgem Hipótese de Redi: “Os seres vermiformes que surgem na carne em putrefação são na carne em putrefação são larvaslarvas, um estágio do ciclo , um estágio do ciclo de vida das moscas. As larvas devem surgir de ovos de vida das moscas. As larvas devem surgir de ovos colocados por moscas, e não por geração espontânea a colocados por moscas, e não por geração espontânea a partir da putrefação da carne”partir da putrefação da carne”


Experimento de Redi

Meados do século XVII: descoberta dos Meados do século XVII: descoberta dos micróbios(Antonie van Leeuwenhoek)micróbios(Antonie van Leeuwenhoek)

Reanimação da hipótese da geração Reanimação da hipótese da geração espontâneaespontânea

Os abiogenistas achavam que seres tão Os abiogenistas achavam que seres tão pequenos e simples como os micróbios não se pequenos e simples como os micróbios não se reproduziam, surgindo por geração espontâneareproduziam, surgindo por geração espontânea


Louis Joblot(1645-1723) defendeu a BIOGÊNESE

Em 1711, ferveu um caldo nutritivo à base de carne e repartiu-o entre duas séries de frascos: uns abertos e outros tampados com pergaminho

Após alguns dias, os frascos abertos estavam repletos de micróbios, enquanto os frascos tampados continuavam inalterados.

Conclusão de Joblot: Os micróbios surgiam de “sementes” provenientes do ar, e não por geração espontânea a partir do caldo

Abiogênese X Biogênese

John Needham(1713-1781)John Needham(1713-1781)

Hipótese da geração espontânea ganha novo impulsoHipótese da geração espontânea ganha novo impulso

Colocou caldo nutritivo em diversos frascos, fervendo-os Colocou caldo nutritivo em diversos frascos, fervendo-os por 30 min e tampou os frascos com rolhaspor 30 min e tampou os frascos com rolhas

Depois de alguns dias, os caldos estavam repletos de Depois de alguns dias, os caldos estavam repletos de micróbios. Argumentou então que os seres presentes micróbios. Argumentou então que os seres presentes nos caldos surgiram por geração espontânea.nos caldos surgiram por geração espontânea.


Lazzaro Spallanzani(1729-1799)Lazzaro Spallanzani(1729-1799)

Realizou experimentos semelhantes aos Realizou experimentos semelhantes aos de Needham, mas obteve resultados de Needham, mas obteve resultados diferentesdiferentes

As infusões preparadas por Spallanzani, As infusões preparadas por Spallanzani, muito bem fervidas e cuidadosamente muito bem fervidas e cuidadosamente arrolhadas, continuaram livre de micróbiosarrolhadas, continuaram livre de micróbios

Abiogênese X Biogênese

Experimento de SpallanzaniExperimento de Spallanzani


Needham Needham versusversus Spallanzani Spallanzani

Argumento de Spallanzani: Needham não ferveu o caldo Argumento de Spallanzani: Needham não ferveu o caldo por tempo suficiente ou não vedou os frascos de forma por tempo suficiente ou não vedou os frascos de forma eficienteeficiente

Resposta de Needham: A fervura por tempo prolongado Resposta de Needham: A fervura por tempo prolongado destruía a “destruía a “força vitalforça vital” presente no caldo” presente no caldo

François Appert: Aproveitou as experiências de François Appert: Aproveitou as experiências de Spallanzani e inventou a indústria de enlatadosSpallanzani e inventou a indústria de enlatados


Em fins do século XVIII: descoberta do Em fins do século XVIII: descoberta do gás oxigênio e seu papel essencial à vidagás oxigênio e seu papel essencial à vida

Novo ponto de apoio para os Novo ponto de apoio para os abiogenistas, que argumentavam que o abiogenistas, que argumentavam que o aquecimento prolongado e a vedação aquecimento prolongado e a vedação hermética excluíam o oxigênio necessário hermética excluíam o oxigênio necessário à geração espontânea e à sobrevivência à geração espontânea e à sobrevivência dos seres.dos seres.


Nova disputa travada entre biogenistas e abiogenistasNova disputa travada entre biogenistas e abiogenistas

Abiogenistas: A presença de ar fresco era fundamental Abiogenistas: A presença de ar fresco era fundamental para a geração espontânea da vidapara a geração espontânea da vida

Biogenistas: O ar era a fonte de contaminação dos Biogenistas: O ar era a fonte de contaminação dos caldoscaldos

Academia Francesa de Ciências: prêmio para quem Academia Francesa de Ciências: prêmio para quem apresentasse um experimento definitivo sobre essa apresentasse um experimento definitivo sobre essa questãoquestão


Louis Pasteur(1822-1895)Louis Pasteur(1822-1895)

Experiência nos Alpes – Pasteur Levou frascos de vidro Experiência nos Alpes – Pasteur Levou frascos de vidro fechados completamente contendo caldo nutritivo até as fechados completamente contendo caldo nutritivo até as altitudes dos Alpesaltitudes dos Alpes

Abriu os frascos para que os caldos ficassem expostos Abriu os frascos para que os caldos ficassem expostos ao ar das montanhas; depois, foram novamente ao ar das montanhas; depois, foram novamente derretidos e fechadosderretidos e fechados

De volta ao laboratório, verificou que apenas um 1 dos De volta ao laboratório, verificou que apenas um 1 dos vinte frascos abertos nas montanhas havia se vinte frascos abertos nas montanhas havia se contaminadocontaminado


Argumento de Pasteur: O ar das montanhas Argumento de Pasteur: O ar das montanhas continha muito menos “sementes” de continha muito menos “sementes” de organismos microscópicos do que o ar da organismos microscópicos do que o ar da cidade, onde qualquer frasco aberto sempre se cidade, onde qualquer frasco aberto sempre se contaminavacontaminava

Na presença de membros da academia, Na presença de membros da academia, quebrou o gargalo de alguns frascos, expondo quebrou o gargalo de alguns frascos, expondo os caldos ao ar da cidade; 3 dias depois, todos os caldos ao ar da cidade; 3 dias depois, todos os frascos haviam sido contaminadosos frascos haviam sido contaminados

Comissão julgadora solicitou mais provasComissão julgadora solicitou mais provas


Os frascos com pescoço de cisne: novo experimentoOs frascos com pescoço de cisne: novo experimento

Pasteur amoleceu os gargalos no fogo, esticando-os e Pasteur amoleceu os gargalos no fogo, esticando-os e curvando-os em forma de pescoço de cisne; em seguida curvando-os em forma de pescoço de cisne; em seguida ferveu os caldos até que saísse vapor pela extremidade ferveu os caldos até que saísse vapor pela extremidade dos gargalosdos gargalos

À medida que esfriava, o ar penetrava pelo gargalo, mas À medida que esfriava, o ar penetrava pelo gargalo, mas as partículas do ar ficavam retidas nas paredes do as partículas do ar ficavam retidas nas paredes do gargalo em forma de pescoço; Nenhum frasco se gargalo em forma de pescoço; Nenhum frasco se contaminoucontaminou

Derrubada definitiva da hipótese da geração espontâneaDerrubada definitiva da hipótese da geração espontânea

ExercícioExercício

Dentre os cientistas abaixo, aquele que foi Dentre os cientistas abaixo, aquele que foi defensor da biogênese:defensor da biogênese:

A) AristótelesA) Aristóteles

B) HelmontB) Helmont

C) NeedhamC) Needham

D) SpallanzaniD) Spallanzani

E) Albert EinsteinE) Albert Einstein

ExercícioExercício

1.Needham 1.Needham

2.Joblot2.Joblot

3. Louis Pasteur3. Louis Pasteur

4. Redi4. Redi

I. Realizou experimentos com I. Realizou experimentos com com caldos nutritivos e forte com caldos nutritivos e forte adepto da abiogêneseadepto da abiogênese

II. Realizou o célebre II. Realizou o célebre experimento com frascos de experimento com frascos de pescoço de cisnepescoço de cisne

III. Afirmou que os seres III. Afirmou que os seres vermiformes que surgiam das vermiformes que surgiam das carnes em putrefação eram carnes em putrefação eram larvas e não surgiam por larvas e não surgiam por geração espontâneageração espontânea

IV. Biogenista que realizou IV. Biogenista que realizou experimentos com caldos experimentos com caldos nutritivosnutritivos

Teorias modernas sobre origem da vidaTeorias modernas sobre origem da vida

Teoria da panspermia cósmica (final sec. XIX)A vida teria se originado a partir de seres vivos ou

precursores destes a partir de outros locais do cosmo.

Defensores Lord kelvin (1824-1907); Arrhenius (1859-1927).

Atualmente esta teoria ganhou força novamente depois da descoberta de aminoácidos no espaço interestelar.

A Nova Panspermia Fred Hoyle foi um dos maiores defensores da

Panspermia. Juntamente com Chandra Wickramasinghe, formulou a "Nova Panspermia", teoria segundo a qual vida se encontra espalhada por todo o universo. "Esporos de vida" fazem parte das nuvens interestelares e chegam a planetas próximos às estrelas, abrigados no núcleo de cometas. Esses "esporos" já conteriam códigos que regeriam seus desenvolvimentos futuros.

Essa teoria ainda carece de uma demonstração definitiva.

Etapas teóricas da biogênese de acordo com Oparin e Haldane

(1) a formação de uma atmosfera gasosa contendo as substâncias elementares para a formação da matéria orgânica;

(2) a síntese dos monômeros biológicos, como os aminoácidos, os açúcares ou as bases nitrogenadas;

(3) a polimerização destes monômeros e a formação das proteínas primitivas e das cadeias de ácidos nucléicos;

(4) a individualização de microgotas com uma identidade física e rudimentares faculdades metabólicas;

(5) o desenvolvimento de um mecanismo de reprodução que garantisse a transmissão aos descendentes das capacidades químicas e metabólicas das entidades parentais.

Experimento de Stanley Experimento de Stanley Miller e UreyMiller e Urey

Idéia: similar as condições atmosféricas da terra primitiva

Resultados: produção de uréia e aminoácidos

Tenta comprovar a Etapa 2 da hipótese de Oparin/Haldane

Crítica ao experimento de MillerCrítica ao experimento de Miller

Hoje sabemos que a composição da Hoje sabemos que a composição da atmosfera primitiva era diferente da atmosfera primitiva era diferente da mistura de gases empregada no mistura de gases empregada no experimento de Miller.experimento de Miller.

Composição da atmosfera primitiva:Composição da atmosfera primitiva:• CO2 80%; • CH4 10%; • CO 5%• N2 5%.

Síntese de monômerosA formação de aminoácidos e nucleotídeos a

partir de uma mistura de gases, redutora, com composição semelhante à da atmosfera primitiva, foi realizada experimentalmente, em 1952, por HAROLD UREY e STANLEY MILLER, recorrendo a descargas elétricas como fonte de energia.

Com esta espetacular experiência, Urey e Miller demonstraram ser possível a síntese de moléculas orgânicas por via não biótica e consolidaram a hipótese chave de Oparin e Haldane

Conclusões importantesConclusões importantes

Outros pesquisadores realizaram experimentos semelhantes ao de Miller apresentando resultados semelhantes.

Estes resultados deram sustentação á hipótese de que moléculas pré-bióticas podem ter se formado no ambiente terrestre nos primórdios de sua existência.

3) a polimerização destes monômeros e a formação das proteínas primitivas e das cadeias de ácidos nucléicos;

Nesta etapa a hipóteses. que polímeros tenham Nesta etapa a hipóteses. que polímeros tenham se formado espontaneamente , de modo se formado espontaneamente , de modo abiótico.abiótico.

Condições físicas e químicas do planeta Condições físicas e químicas do planeta poderiam ter favorecido, inclusive choques de poderiam ter favorecido, inclusive choques de meteoros e cometas.meteoros e cometas.

A existência de certas rochas como as argilas, teriam facilitado a estruturação desses monómeros em polímeros, funcionando como catalisadores inorgânicos.

3) a polimerização destes monômeros e a formação das proteínas primitivas e das cadeias de ácidos nucléicos;

Woese, Crick e Orgel (década de 1960)Woese, Crick e Orgel (década de 1960) Os primeiros genes teriam sido pequenas Os primeiros genes teriam sido pequenas

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

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

Etapa fundamental: isolamento do sistema de biomoléculas do mundo externo.Oparin imaginou a formação de COACERVATOS.

Coacervatos aglomerados de proteínas que se formam espontaneamente em soluções aquosas em determinadas condições de pH. As proteínas se aglomeram formando glóbulos microscópicos.

Ao redor destes glóbulos forma-se uma película de água que passa a separar essas proteínas do mundo exterior.

Coacervatos já foram formados experimentalmente dissolvendo-se material proveniente de meteoritos.

CoacervadosCoacervados

MicrosferasMicrosferas Sidney Fox 1957: aqueceu Sidney Fox 1957: aqueceu

aminoácidos em uma aminoácidos em uma superfície seca e em seguida, superfície seca e em seguida, adicionou água levemente adicionou água levemente salgada. salgada.

Ao analisar a solução ao Ao analisar a solução ao microscópio, observou microscópio, observou pequenas esferas delimitadas pequenas esferas delimitadas por membranas constituídas por membranas constituídas por proteínas.por proteínas.

Estas microsferas podia partir-Estas microsferas podia partir-se em microsferas menores.se em microsferas menores.

(4) a individualização de microgotas com uma identidade física e rudimentares faculdades metabólicas;

O que falta para ser chamado de “O que falta para ser chamado de “vivovivo” ?” ?

Capacidade de se auto-organizar e Capacidade de se auto-organizar e produzir seus próprios componentesproduzir seus próprios componentes

Capacidade de funcionar de acordo com Capacidade de funcionar de acordo com instruções instruções moléculas que codificammoléculas que codificam informações.informações.

Capacidade de crescer e se Capacidade de crescer e se reproduzirreproduzir. .

Mundo de RNAMundo de RNA

Monômeros de RNA formam polímeros capazes de se autoduplicar. Alguns tipos de RNA chamados de RIBOZIMAS possuem esta capacidade ( premio Nobel de química 1989)

O RNA pode ter sido o material genético primordial. O DNA teria vindo depois.

Deselvolvimento de um Deselvolvimento de um sistema genéticosistema genético moléculas que carregam informaçõesmoléculas que carregam informações

Mundo de RNA (instável)Mundo de RNA (instável)

Mundo de DNA + proteínas (menos Mundo de DNA + proteínas (menos instável)instável)

Seleção natural

Ainda não demonstrado experimentalmente......

LUCALUCA LLast ast UUniversal niversal CCommon ommon AAncestorncestor

1o. Ser vivoLUCA

Como vivia LUCA ?

Hipótese autotróficaPrimeiros organismos eram capazes de

sintetizar biomoléculas a partir de moléculas inorgânicas + energia

Hipótese heterotróficaPrimeiros seres vivos absorviam moléculas

orgânicas dispersas no meio.

Hipótese Hipótese heterotróficaheterotrófica

Idéia dominante até alguns anos atrás.Idéia dominante até alguns anos atrás. Argumento favorável: 1os seres vivos não Argumento favorável: 1os seres vivos não

eram suficientemente complexos para eram suficientemente complexos para serem autótrofos.serem autótrofos.

Mecanismo principal: fermentaçãoMecanismo principal: fermentação

Molécula orgânica complexaMolécula orgânica complexa fermentaçãofermentação Molécula orgânica simplesMolécula orgânica simples

energiaenergia

Hipótese heterotróficaHipótese heterotrófica

Argumento Argumento desfavorável: com o desfavorável: com o tempo a fonte de tempo a fonte de alimentos tornou-se alimentos tornou-se escassaescassa

Hipótese autotrófica É a mais aceita atualmente Argumento favorável: não havia alimento

suficiente no planeta para sustentar seres heterotróficos.

Primeiros organismos eram quimiosintetizantes

Molécula inorgânica Molécula Orgânica

energia

Reações químicas que ocorrem no ambiente

Quimiossíntese nas regiões abissaisQuimiossíntese nas regiões abissais

FotossínteseFotossíntese

cianobactérias

Aparecimento da fotossínteseAparecimento da fotossíntese

EstromatólitosEstromatólitos

Escala de Escala de tempo de tempo de

4.5 4.5 bilhões de bilhões de

anosanos

(power shrink) origem vida

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