Profa. Ângela Dauch Módulos 1 e 2: • ORIGEM DO UNIVERSO • FORMAÇÃO DA TERRA • ORIGEM DA VIDA NA TERRA • EVOLUÇÃO QUÍMICA
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