Origem da vida - Biologia Evolutiva

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Aula de Biologia Evolutiva
Hipóteses sobre a origem da vida
"Mundo RNA"
Período Pré-Cambriano
Principais eventos para a evolução biológica

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Origem da vida - Biologia Evolutiva

  1. 1. Biologia Evolutiva B8BEV Origem da Vida
  2. 2. Conceitos e Objetivos • A atmosfera primitiva • Períodos do Pré-cambriano • A vida é a fusão de moléculas orgânicas • O mundo RNA e a origem da fotossíntese • Estromatólitos, as primeiras células e a origem do sexo • A árvore da vida universal reconstruída: 3 domínios
  3. 3. ORIGEM DA VIDA – INTRODUÇÃO Paleontologia
  4. 4. IntroduçãoAtmosfera Primitiva
  5. 5. IntroduçãoAtmosfera Primitiva
  6. 6. IntroduçãoAtmosfera Primitiva
  7. 7. IntroduçãoAtmosfera Primitiva Período Hadeano (4.5 B.a – 4.0 B.a) PRÉ-CAMBRIANO HADEANO ARQUEANO PROTEROZÓICO 4.4 B.a – Zircão (ZrSiO4)
  8. 8. IntroduçãoAtmosfera Primitiva Éon Hadeano (4.5 B.a – 4.0 B.a) PRÉ-CAMBRIANO HADEANO ARQUEANO PROTEROZÓICO • É improvável que a água tenha aparecido em forma de líquido. • Durante o Hadeano, componentes voláteis que estavam presos nas crostas juvenis foram liberados na atmosfera primitiva. (atividades vulcânicas) • Ex. CH4, NH3, H2 • Ajuda dos impactos de meteoros na liberação dos gases • Desenvolvimento da atmosfera entre 4.4 a 3.8 Ba
  9. 9. IntroduçãoAtmosfera Primitiva Éon Hadeano (4.5 B.a – 4.0 B.a) PRÉ-CAMBRIANO HADEANO ARQUEANO PROTEROZÓICO • A atmosfera foi dominada por moléculas oxidadas como CO2, CO e N2. • Oxidações provocadas por raios UV. • As radiações seriam 30% menores do que são hoje. • A atmosfera rica em CO2 durou até o começo do Arqueano. • O que resultou num efeito estufa evitando o congelamento da Terra.
  10. 10. IntroduçãoAtmosfera Primitiva Período Arqueano (3.9 B.a – 2.5 B.a) PRÉ-CAMBRIANO HADEANO ARQUEANO PROTEROZÓICO INÍCIO DA VIDA TERRESTRE ESTROMATÓLITOS 
  11. 11. Introdução Modelos mitológicos Modelos científicos 1.Geração espontânea (finada por Pasteur) 2.Modelo inorgânico (Cairns-Smith) 3.Origem extraterrestre (Panspermia) 4.Modelo Hidrotérmico 5.Modelo bioquímico (Oparin-Haldane)
  12. 12. Introdução Modelos mitológicos Modelos científicos 1.Geração espontânea (finada por Pasteur) 2.Modelo inorgânico (Cairns-Smith) 3.Origem extraterrestre (Panspermia) 4.Modelo Hidrotérmico 5.Modelo bioquímico (Oparin-Haldane)
  13. 13. Introdução Modelos mitológicos Modelos científicos 1.Geração espontânea (finada por Pasteur) 2.Modelo inorgânico 3.Origem extraterrestre (Panspermia) 4.Modelo Hidrotérmico 5.Modelo bioquímico
  14. 14. Cairns-Smith (1985) As moléculas orgânicas complexas surgiram gradualmente numa plataforma de replicação pré-existente, não-orgânico de cristais de silicato em solução. Cristais de silicatos, minerais de argila, foram submetidos a pressões de seleção no leito do mar primitivo, e as moléculas orgânicas, em seguida, teriam se desenvolvido e uma seleção de compostos inorgânicos tornou-se orgânica. Modelo não testado até 2007 (sem resultados conclusivos) Modelo inorgânico (Cairns-Smith) Introdução
  15. 15. Introdução Modelos mitológicos Modelos científicos 1.Geração espontânea 2.Modelo inorgânico 3.Origem extraterrestre (Panspermia) 4.Modelo Hidrotérmico 5.Modelo bioquímico
  16. 16. Introdução Modelos mitológicos Modelos científicos 1.Geração espontânea 2.Modelo inorgânico 3.Origem extraterrestre (Panspermia) 4.Modelo Hidrotérmico 5.Modelo bioquímico (Oparin-Haldane)
  17. 17. IntroduçãoAtmosfera Primitiva H2O, N2, CO, H2S Moléculas pequenas a médias: Açúcares, purinas, pirimidinas, aminoácidos, lipídeos Grandes Moléculas Polissacarídeos, Ácidos Nucleicos, Proteínas Protocélulas Procariotos Eucariotos Organismos Multicelulares membrana Mecanismo genético Sistema ATP organelas Tecidos diferenciados
  18. 18. IntroduçãoAtmosfera Primitiva H2O, N2, CO, H2S Moléculas pequenas a médias: Açúcares, purinas, pirimidinas, aminoácidos, lipídeos Grandes Moléculas Polissacarídeos, Ácidos Nucleicos, Proteínas Protocélulas Procariotos Eucariotos Organismos Multicelulares membrana Mecanismo genético Sistema ATP organelas Tecidos diferenciados ETAPAS CONSEGUIDAS EM LABORATÓRIOS
  19. 19. IntroduçãoAtmosfera Primitiva Stanley Lloyd Miller 1930-2007 A primeira demonstração da possível síntese de componentes orgânicos sob condições prebióticas foi realizada em 1953 por Stanley Lloyd Miller. Miller investigou a ação de descargas elétricas agindo em uma semana em uma mistura de CH4, NH3, H2, e H2O. Misturas como proteínas e aminoácidos foram produzidas, assim como ácidos e hidróxidos, ureia e outras moléculas orgânicas.
  20. 20. IntroduçãoAtmosfera Primitiva
  21. 21. IntroduçãoAtmosfera Primitiva PROBLEMA: Miller não encontrou purinas nem pirimidinas, as moléculas bases para DNA e RNA Joan Oró i Florensa 1923 - 2004  Meteorito Murchinson Rico em compostos orgânicos (Condrito Carbonáceo)  Formação de Adenina a partir de Cianeto de Amônia
  22. 22. IntroduçãoOrigem da Vida POLIMERIZAÇÃO PREBIÓTICA •Como esses simples elementos abióticos constituintes foram reunidos em polímeros dando origem à vida? •Polímeros são compostos de ao menos 20 a 100 unidades de monômeros para ter catalise e funções de replicação. •Não há evidência de produção desses polímeros em meteoritos, então reações de condensação claramente devem ter sido realizadas na Terra primitiva.
  23. 23. IntroduçãoOrigem da Vida
  24. 24. IntroduçãoOrigem da Vida PRIMEIRA REPLICAÇÃO •A vida como ela nós conhecemos não poderia evoluir na ausência de mecanismos de replicação genética. •O aparecimento da primeira molécula capaz de replicar, catalisar e multiplicar teria marcado a origem tanto da vida como da evolução.
  25. 25. IntroduçãoOrigem da Vida PRIMEIRA REPLICAÇÃO •Moléculas RNA autocatalíticas (ribozima) •Amplamente aceita, mas não teria sido diretamente um produto de evolução prebiótica.
  26. 26. IntroduçãoOrigem da Vida PRIMEIRA REPLICAÇÃO ÁCIDOS NUCLEICOS PROTEINAS by Escher
  27. 27. IntroduçãoMundo RNA
  28. 28. IntroduçãoMundo RNA
  29. 29. IntroduçãoMundo RNA R18 (até 14 “letras”)  tC19Z (95 “letras”)
  30. 30. IntroduçãoMundo RNA
  31. 31. IntroduçãoMundo RNA “mundo proteico”  RNA  DNA Estágio Gatilho evolutivo Evidências Tendências Evolutivas Impacto ecológico I. Protovida Origem da Vida Não há (>3.5 B.a.) a) Estabelecimento de Sistemas vivos; b) Código genético; c) Eficiência nos processos vitais Primeiros heterótrofos  Grafita (SW Groenlândia): C13 /C12 : 3,830 M.a  Estromatólito ~ 3,500 M.a
  32. 32. MUNDO PRÉ-CAMBRIANO Paleontologia
  33. 33. • A árvore da vida Universal • O evento de grande oxigenação • Fauna de Ediacara e Varanger Mundo Pré- Cambriano
  34. 34. Mundo Pré- Cambriano Procariotos Estágio Gatilho evolutivo Evidências Tendências Evolutivas Impacto ecológico I. Protovida Origem da Vida Não há (>3.5 B.a.) a) Estabelecimento de Sistemas vivos; b) Código genético; c) Eficiência nos processos vitais Primeiros heterótrofos II. Procariotos Ancestral comum Estromatólitos, microfósseis, quimiofósseis Desenvolvimento Metabólico Autotrófos e Decompositores
  35. 35. Evidências
  36. 36. Evidências
  37. 37. Evidências
  38. 38. Mundo Pré- Cambriano Eucariotos Estágio Gatilho evolutivo Evidências Tendências Evolutivas Impacto ecológico I. Protovida Origem da Vida Não há (>3.5 B.a.) a) Estabelecimento de Sistemas vivos; b) Código genético; c) Eficiência nos processos vitais Primeiros heterótrofos II. Procariotos Ancestral comum Estromatólitos , microfósseis, quimiofósseis Desenvolvimento Metabólico Autotrófos e Decompositores III. Eucariotos unicelulares Endossimbiose; Aumento do O2 atmosférico Quimiofósseis; MIcrofósseis a) Variedade funcional; b) Aumento do tamanho. Adição de consumidores
  39. 39. Mundo Pré- Cambriano Endossimbiose
  40. 40. Mundo Pré- Cambriano Grande evento de Oxigenação Estágio 1 (3.85 B.a – 2.45 B.a): Praticamente não havia O2
  41. 41. Mundo Pré- Cambriano Grande evento de Oxigenação Estágio 2 (2.45 B.a – 1.85 B.a): Produção de O2, absorvido pelos oceanos
  42. 42. Mundo Pré- Cambriano Grande evento de Oxigenação Estágio 3 (1.85 B.a – 0.85 B.a): O2 absorvido pelas superfícies terrestres
  43. 43. Mundo Pré- Cambriano Grande evento de Oxigenação Estágio 4 & 5 (0.85 B.a – presente): O2 é acumulado
  44. 44. Mundo Pré- Cambriano Eucariotos Estágio Gatilho evolutivo Evidências Tendências Evolutivas Impacto ecológico IV. Eucariotos Multicelulares Integração celular Grypania (2.1 B.a) Algas vermelhas (1.2 Ba – 1 Ba) a) Tecidos e Órgãos; b) Alternância de gerações; c) Aumento do tamanho Cadeias alimentares complexas; vida se torna parte física
  45. 45. Mundo Pré- Cambriano Multicelularidade Grypania (2.1 Ba)
  46. 46. Mundo Pré- Cambriano Multicelularidade e Sexo Bangiomorpha (1.2 Ba). a) filamentos; b) transição de filamento simples para filamento multiplo
  47. 47. Mundo Pré- Cambriano Eucariotos Estágio Gatilho evolutivo Evidências Tendências Evolutivas Impacto ecológico IV. Eucariotos Multicelulares Integração celular Grypania (2.1 B.a) Algas vermelhas (1.2 Ba – 1 Ba) a) Tecidos e Órgãos; b) Alternância de gerações; c) Aumento do tamanho Cadeias alimentares complexas; vida se torna parte física V. Conquista Terrestre Adaptação à vida aérea Quimiofósseis (2.6 Ba) Microfósseis (1.2 Ba) Briófitas (~450 Ma) Sobrevivência em ambientes em mudanças constantes Produtores primátios nos continentes
  48. 48. Questões I. Quais são as vantagens e as desvantagens do sexo e da multicelularidade? Descreva um mundo em que não haja e nunca houve sexo e multicelularidade. II. Por que são tão raros os fósseis do período Pré-Cambriano?

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