Origem da vida evolução histórica

Evandro Sanguinetto-2013

EVANDRO SANGUINETTOBIOLOGIA 3º ANO DO ENSINO MÉDIO


Evolução histórica do conhecimento sobre a

origem da Vida

Algumas questões

A vida surge de outra vida ou pode surgir de coisas inanimadas?

Se a vida surge da vida, como surgiu o primeiro ser vivo que originou os demais?

Como esse ser primitivo evoluiu até os humanos?


Trabalho em grupo

Reúnam-se em grupos

Assistam às apresentações com atenção

Durante a semana façam novas pesquisas sobre a aula e postem no Face:

◦ https://www.facebook.com/groups/ensinomedio3.pedralva2013/


https://www.facebook.com/groups/ensinomedio3.pedralva2013/

Referências e fontes de pesquisa

Sonia Lopes e Sérgio Rosso. Bio. Vol. 01. Ensino Médio, Cap. 07.

Sonia Lopes e Sérgio Rosso. Biologia. Volume único. Cap. 01.

Algumas fontes para pesquisas e aprofundamento: ◦ http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=43991

◦ http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Evolucao/evolucao.php

◦ http://www.brasilescola.com/biologia/origem-vida.htm

◦ http://rived.mec.gov.br/atividades/biologia/experimentos_de_redi_spallanzan_pasteur/

◦ http://www.mundoeducacao.com.br/biologia/experimentos-redi.htm

◦ http://www.superdocumentarios.com/2011/09/como-funciona-o-universo.html

Palavras-chave: origem da vida, surgimento da vida, evolução química, panspermia, criacionismo, design inteligente, evolução, formação da Terra, Redi, Spallanzani, Needham, Pasteur


http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=43991

http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Evolucao/evolucao.php

http://www.brasilescola.com/biologia/origem-vida.htm

http://rived.mec.gov.br/atividades/biologia/experimentos_de_redi_spallanzan_pasteur/

http://www.mundoeducacao.com.br/biologia/experimentos-redi.htm

http://www.superdocumentarios.com/2011/09/como-funciona-o-universo.html

Biogênese x Abiogênese

Bio = vida; genesis = origem


Biogênese x Abiogênese

Biogênese x Abiogênese◦ Biogênese: geração a partir de outro ser vivo

◦ Abiogênese: geração espontânea (sapo da lama, mosca da carne, rato da roupa suada).

Evolução histórica do pensamento, conhecimento, Ciência◦ Aristóteles – geração espontânea de ratos

◦ 1668, Francesco Redi – carne e moscas

◦ 1745, John T. Needham – “força vital”

◦ 1770, Lazzaro Spallanzani – fervura hermética

◦ 1860, Louis Pasteur – frasco “pescoço de cisne”


AristótelesEvandro Sanguinetto-2013

Francesco Redi

Francesco Redi (1668)◦ Moscas atraídas por carne em decomposição onde colocam ovos

◦ Dos ovos surgem larvas que se transformam em moscas

Conclusão: os vermes são resultado da eclosão de ovos postos pelas moscas◦ No entanto, Redi continuou acreditando que microrganismos surgiam de seres ou coisas inanimadas, independente da presença de outro ser vivo


Experimento de Francesco Redi


Needham e Spallanzani

Needham (1745), inglês◦ Fervura de frascos contendo substâncias nutritivas

◦ Fechamento dos frascos com rolhas

◦ Repouso por uns dias

◦ Observação ao microscópio

◦ Presença de microrganismos

Conclusão: geração espontânea por obra de uma “força vital”



Spallanzani (1770), italiano◦ Repetição dos experimentos de Needham

◦ Substâncias nutritivas em balões de vidro

◦ Fervura e selagem hermética dos recipientes

◦ Descanso por uns dias

◦ Observação ao microscópio

◦ Sem presença de microrganismos

Conclusão: Needham não fervera a solução por tempo suficiente para matar os microrganismos



Needham retrucou:◦ Ao ferver por muito tempo, Spallanzanidestruíra a “força vital”

◦ O ar ficou desfavorável para o surgimento da vida

A corrente predominante do pensamento na época aceitava a “força vital” (Vitalismo) e por isso Needham saiu fortalecido da discussão


Pasteur

Louis Pasteur, 1860, francês◦ Líquido nutritivo dentro de balões com pescoço longo

◦ Alongamento do pescoço dos tubos (pescoço de cisne)

◦ Fervura prolongada, esterilizando a solução

◦ Um dos pescoços é quebrado

◦ Descanso por uns dias

◦ Análise ao microscópio

◦ Nos frascos “pescoço de cisne” inexistem microrganismos


Experimento de PasteurEvandro Sanguinetto-2013

Pasteur

Conclusão: ◦ Presença de microrganismos no ar contaminam a solução do frasco com o pescoço quebrado, encontrando nutrientes para sua proliferação

◦ Não existe a “força vital”

Derrubada a teoria da Abiogênese ou geração espontânea

(Pasteurização)


Internet

Acesse o link abaixo e refaça os experimentos descritos de modo a reforçar o aprendizado:




Novos questionamentos


Novas questões

Se a vida tem origem em uma vida pré-existente, como surgiu o primeiro ser vivo?


Hipóteses

Três grandes hipóteses

Criacionismo – origem por criação divina

Panspermia – origem extraterrestre

Evolução química – hipótese de Oparin e Haldane



Criacionismo

Mitologia Grega

Epimeteu gerou o Homem repleto de imperfeições, sem vitalidade, a partir de um modelo de barro

Seu irmão Prometeu, com o sacrifício próprio, roubou o fogo dos deuses para trazer à Humanidade a vida tão desejada


Cristianismo

O Gênesis, primeiro livro do Antigo Testamento, narra a origem do mundo e do Homem com metáforas e símbolos muito parecidos com os das narrativas mesopotâmicas.

Deus criou o céu, a terra e toda a vida.

A Humanidade foi modelada no barro, que ganha a vida através do sopro divino, exalado em suas narinas.


Criacionismo

Atualmente o Criacionismo está mais conectado à crença do protestantismo norte-americano◦ Esforços para introduzir nas aulas de Ciências a teoria criacionista

◦ “Análise crítica da evolução”

Design Inteligente◦ http://pt.wikipedia.org/wiki/Design_inteligente

◦ http://www.youtube.com/watch?feature=player_profilepage&v=BKMFVg_VqC0

◦ http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=3Y3LGLuIErk


http://pt.wikipedia.org/wiki/Design_inteligente

http://www.youtube.com/watch?feature=player_profilepage&v=BKMFVg_VqC0

http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=3Y3LGLuIErk


Panspermia

Panspermia

Anaxágoras, 5 sec. aC

Vários cientistas modernos◦ Berzelius (1834), Kelvin (1871), Arrhenius (1903)

Terra inseminada por microrganismos, chegando ao planeta por meio de poeira cósmica ou meteoritos◦ Presença de matéria orgânica em meteoritos

encontrados na Terra

◦ Porém tais moléculas podem se arranjar de maneira natural no ambiente, sem ter, para isso, qualquer influência biológica

http://en.wikipedia.org/wiki/Panspermia (inglês)

http://www.infoescola.com/biologia/panspermia/


http://en.wikipedia.org/wiki/Panspermia

http://www.infoescola.com/biologia/panspermia/

Panspermia

Nova Panspermia◦ Cientistas Fred Hoyle e ChandraWickramasinghe

◦ Vida disseminada não só pela Terra, mas por todo o Universo

◦ Vírus como organismos vindos do espaço, de outros planetas

◦ Poeira interestelar: polímeros orgânicos semelhantes à celulose


Panspermia

Panspermia Dirigida◦ Cientistas Francas Circo e Lesei Orle

◦ Seres de outras galáxias, dotados de inteligência superior, teriam colonizado a Terra e vários outros planetas, deixando em cada uma dessas colônias, determinadas moléculas orgânicas e elementos como o molibdênio, raro na Terra e de grande importância para o bom funcionamento das enzimas essenciais ao metabolismo dos seres vivos.

◦ http://www.youtube.com/watch?v=Zju0HRuZUWI


http://www.youtube.com/watch?v=Zju0HRuZUWI

Evandro Sanguinetto-2013 Evolução química

Haldane e Oparin

Cientista russo Aleksander Oparin(1894-1980) e o cientista inglês John Burdon S. Haldane (1892 – 1964)◦ Trabalhos independentes, década de 1920

◦ Primeiros seres vivos surgiram a partir de moléculas orgânicas que teriam se formado na atmosfera primitiva e depois nos oceanos, a partir de substâncias inorgânicas

◦ Atmosfera terrestre primitiva: metano (CH4), amônia (NH3), gás hidrogênio (H2) e vapor d’água (H2O)


Haldane e Oparin

Descargas elétricas e radiações fornecem energia para a síntese de moléculas mais complexas

A chuva carreia essas moléculas para mares rasos e quentes

O acúmulo dessas moléculas forma a “sopa primordial” ou sopa pré-biótica


Haldane e OparinEvandro Sanguinetto-2013

Haldane e Oparin

Interações químicas espontâneas são facilitadas pela proximidade das moléculas formando coacervados

Isoladas do meio por membrana simples, as reações se intensificam e há trocas com o meio

Os coacervados se nutrem de compostos absorvidos do meio, crescem e se dividem



Experimento de Miller e Urey

Proposto para testar a hipótese de Haldane e Oparin

Universidade de Chicago, 1953

Experiência clássica sobre a origem da vida

Sistema fechado simulando as condições da Terra primitiva

Síntese de compostos orgânicos e aminoácidos como alanina e glicina



Mas será que foi assim mesmo?

Atualmente acredita-se que na atmosfera primitiva não havia metano ou amônia pois seriam logo degradados pelos raios ultravioleta do Sol, já que não havia ainda a camada atmosférica protetora do ozônio

A atmosfera então seria rica em gás carbônico, vapor d’água e nitrogênio gasoso (N2)

Experimentos semelhantes aos de Miller resultam em compostos orgânicos sem a presença de amônia e metano


Mas será que foi assim mesmo?

Moléculas orgânicas complexas podem ter-se formado sobre rochas e argila e depois carreadas para os oceanos

Há poucas décadas foram descobertas formas de vida complexas no fundo dos oceanos, junto a falhas tectônicas, sem a presença de luz, obtendo energia de compostos de enxofre

Extremófilos são seres que conseguem viver em ambientes extremos de temperatura, pH, etc


Questões de referência

Trabalho em grupo◦ Resumo e apresentação multimídia

Video: NATGEO O Inicio da Vida◦ Panspermia◦ Moléculas orgânicas em cometas◦ Estromatólitos ◦ Extremófilos◦ Experimentos de Miller ◦ Meteorito de Murchison, Austrália

aromas e membranas semelhantes a células

◦ Chaminés hidrotérmicas no fundo oceânico aromas e membranas semelhantes a células

◦ Metabolismo ◦ Bioengenharia ◦ Construção de sistema vivo – transição da química para a vida

NATGEO – O início da Vida


Evolução do metabolismo energético

Imagem: Extremófilos do Rio Tinto, Espanha

Matéria e energia

Todo ser vivo necessita de um fluxo constante de matéria e energia para manter suas funções vitais como metabolismo, locomoção, reprodução

Dado que as condições planetárias primitivas eram muito diferente das atuais, como os primeiros seres vivos obtinham matéria e energia para suas funções vitais?


Hipótese heterotróficaAlimentação à partir do meio externo ao organismo


Heterótrofos

Primeiros seres vivos◦ Organismos simples

◦ Metabolismo simples

◦ Meio aquoso rico em substâncias nutritivas

Com disponibilidade de alimento, esses seres retiravam do meio os nutrientes que precisavam

Eram portanto heterótrofos◦ Não produzem seu próprio alimento

◦ Necessitam de fonte externa de alimento

Ingerido o alimento, faz-se necessário sua degradação


Fermentação

Sem a presença de oxigênio no meio, os organismos estavam sob condições anaeróbias

Para degradar os alimentos ingeridos, o caminho mais simples é a fermentação◦ Açúcares como a glicose são degradados em álcool etílico (etanol) e gás carbônico liberando energia para as funções metabólicas

C6H12O6 2 C2H5OH + 2CO2 + energia


Fotossíntese

Com o passar do tempo e aumento das populações microbianas, os compostos pré-bióticos ficaram escassos, ampliando a competição pelos mesmos

Nova via metabólica, a fotossínteseutilizou pigmentos como a clorofila na presença de luz para a síntese de alimentos (açúcares)

Os autótrofos fotossintetizantes não precisavam competir por alimentos e se desenvolveram rapidamente


Fotossíntese

Na fotossíntese, o O2 é produzido como resíduo e começou a “poluir” a atmosfera

Bactérias fotossintetizantes são até hoje, as responsáveis por 21% de O2 na atmosfera

Na presença de clorofila e luz:

6 CO2 + 12 H20 C6H12O6 + 6 O2 + 6 H20


Respiração

Sendo altamente reativo, o O2 virou uma ameaça para seres anaeróbios

Novo salto evolutivo aconteceu, com o surgimento de seres aeróbios, capazes de utilizar o O2 em seus processos metabólicos

Respiração: açúcares como a glicose (sintetizados na fotossíntese) são degradados por heterótrofos

C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H20 + energia


Resumindo

Ainda hoje estão presentes na Terra, seres que utilizam essas três vias para o metabolismo energético

Fermentação Fotossíntese Respiração


Hipótese autotróficaProdução do próprio alimento


Quimiossíntese

Ambiente primitivo muito instável

Bombardeamento constante da superfície por cometas e meteoritos

Dificuldades para a vida se manter, como proposto por Haldane e Oparin

Alguns cientistas propõem o fundo dos mares como local de surgimento da vida

As fontes termais reúnem as condições para um mecanismo autotróficochamado quimiossíntese


Quimiossíntese

Extremófilos◦ Bactérias autotróficas

◦ Vivem em fontes termais

◦ Temperaturas entre 60 ºC e 105 ºC

◦ Evidências de gás sulfídrico (H2S, sulfeto de hidrogênio) e compostos de ferro na Terra primitiva

◦ Obtenção de energia envolvendo esses compostos para a síntese de carboidratos

FeS + H2S FeS2 + H2 + energia Sulfeto ferroso + gás sufídrico pirita + gás hidrgênio


Resumindo

Ainda não se sabe ao certo a via metabólica inicial

Os debates continuam

A hipótese autotrófica vem ganhando força

Quimiossíntese Fermentação

Fotossíntese Respiração


Para saber mais

The History Channel: A Origem da Vida (9 partes)◦ http://www.youtube.com/watch?v=PGyarFWOetw

◦ O vídeo está dividido em partes de mais ou menos 10 minutos, totalizando uma hora de documentário e traz um bom resumo para estudo

Lista de exercícios do ENEM◦ BA.26 Hipóteses sobre a origem da vida

http://www.biologianoenem.com.br/contate-nos/


http://www.youtube.com/watch?v=PGyarFWOetw

http://www.biologianoenem.com.br/contate-nos/

Contatos

Gaia Terranova◦ www.gaiaterranova.com.br

◦ https://www.facebook.com/gaiaterranova2017

Evandro Sanguinetto◦ [email protected]

◦ Cel: (35) 9191-1017

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