Origem da vida

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Origem da vida

  1. 1. Criado e Desenvolvido por: Todos os direitos são reservados ©2013. www.tioronni.com.br
  2. 2. Origem da vida Prof. Ronnielle Cabral Biologia I
  3. 3. Origem da vida  Até meados do séc. XIX, acreditava-se que seres podiam surgir espontaneamente da matéria não-viva.  Hoje, sabe-se que um ser vivo surge somente através da reprodução.  Biogênese versus abiogênese
  4. 4. Origem da vida  Defensores da abiogênese  Helmont  Needham  Aristóteles  William Harvey  Isaac Newton  René Descartes  Críticos da abiogênese  Redi  Joblot  Spallanzani  Louis Pasteur
  5. 5. Origem da vida  Jan Baptista van Helmont(1577-1644) “(...) coloca-se, num canto sossegado e pouco iluminado, camisas sujas. Sobre elas espalham-se grãos de trigo, e o resultado será que, em 21 dias, surgirão ratos.”
  6. 6. Origem da vida  Francesco Redi(1626-1697)  Um dos primeiros a empregar o método experimental  Uma das principais evidências da abiogênese era o aparecimento “espontâneo” de “vermes” em carne podre  Hipótese de Redi: “Os seres vermiformes que surgem na carne em putrefação são larvas, um estágio do ciclo de vida das moscas. As larvas devem surgir de ovos colocados por moscas, e não por geração espontânea a partir da putrefação da carne”
  7. 7. Origem da vida  Meados do século XVII: descoberta dos micróbios (Antonie van Leeuwenhoek)  Reanimação da hipótese da geração espontânea  Os abiogenistas achavam que seres tão pequenos e simples como os micróbios não se reproduziam, surgindo por geração espontânea
  8. 8. Origem da vida  Louis Joblot(1645-1723)  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
  9. 9. Origem da vida  John T. Needham (1713-1781)  Hipótese da geração espontânea ganha novo impulso  Colocou caldo nutritivo em diversos frascos, fervendo-os por 30 min e tampou os frascos com rolhas  Depois de alguns dias, os caldos estavam repletos de micróbios. Argumentou então que os seres presentes nos caldos surgiram por geração espontânea.
  10. 10. Origem da vida  Lazzaro Spallanzani (1729-1799)  Realizou experimentos semelhantes aos de Needham, mas obteve resultados diferentes  As infusões preparadas por Spallanzani, muito bem fervidas e cuidadosamente arrolhadas, continuaram livre de micróbios
  11. 11. Origem da vida  Needham versus Spallanzani  Argumento de Spallanzani: Needham não ferveu o caldo por tempo suficiente ou não vedou os frascos de forma eficiente  Resposta de Needham: A fervura por tempo prolongado destruía a “força vital” presente no caldo  François Appert: Aproveitou as experiências de Spallanzani e inventou a indústria de enlatados
  12. 12. Origem da vida  Em fins do século XVIII: descoberta do gás oxigênio e seu papel essencial à vida  Novo ponto de apoio para os abiogenistas, que argumentavam que o aquecimento prolongado e a vedação hermética excluíam o oxigênio necessário à geração espontânea e à sobrevivência dos seres.
  13. 13. Origem da vida  Nova disputa travada entre biogenistas e abiogenistas  Abiogenistas: A presença de ar fresco era fundamental para a geração espontânea da vida  Biogenistas: O ar era a fonte de contaminação dos caldos  Academia Francesa de Ciências: prêmio para quem apresentasse um experimento definitivo sobre essa questão
  14. 14. Origem da vida  Louis Pasteur (1822-1895)  Experiência nos Alpes – Pasteur Levou frascos de vidro fechados completamente contendo caldo nutritivo até as altitudes dos Alpes  Abriu os frascos para que os caldos ficassem expostos ao ar das montanhas; depois, foram novamente derretidos e fechados  De volta ao laboratório, verificou que apenas um 1 dos vinte frascos abertos nas montanhas havia se contaminado
  15. 15. Origem da vida  Argumento de Pasteur: O ar das montanhas continha muito menos “sementes” de organismos microscópicos do que o ar da cidade, onde qualquer frasco aberto sempre se contaminava  Na presença de membros da academia, quebrou o gargalo de alguns frascos, expondo os caldos ao ar da cidade; 3 dias depois, todos os frascos haviam sido contaminados  Comissão julgadora solicitou mais provas
  16. 16. Origem da vida  Os frascos com pescoço de cisne: novo experimento  Pasteur amoleceu os gargalos no fogo, esticando-os e curvando-os em forma de pescoço de cisne; em seguida ferveu os caldos até que saísse vapor pela extremidade dos gargalos  À medida que esfriava, o ar penetrava pelo gargalo, mas as partículas do ar ficavam retidas nas paredes do gargalo em forma de pescoço; Nenhum frasco se contaminou  Derrubada definitiva da hipótese da geração espontânea
  17. 17. Exercício 1. Dentre os cientistas abaixo, aquele que foi defensor da biogênese: a) Aristóteles b) Helmont c) Needham d) Spallanzani e) Albert Einstein
  18. 18. Exercício 1.Needham 2.Joblot 3. Louis Pasteur 4. Redi I. Realizou experimentos com com caldos nutritivos e forte adepto da abiogênese II. Realizou o célebre experimento com frascos de pescoço de cisne III. Afirmou que os seres vermiformes que surgiam das carnes em putrefação eram larvas e não surgiam por geração espontânea IV. Biogenista que realizou experimentos com caldos nutritivos
  19. 19. Oparin, (1894 - 1980) TEORIA DA “SOPA PRIMORDIAL” Ou NATURALISTA possuía conhecimentos em geologia, biologia, astronomia e bioquímica. Publicou o livro A Origem da Vida. Por volta de 1930 - cientista russo
  20. 20. Atmosfera primitiva: metano (CH4), amônia (NH3), hidrogênio (H2) e vapor de água (H2O). TEORIA DA “SOPA PRIMORDIAL”
  21. 21. temperatura era muito alta e a atmosfera seria cheia de raios ultravioletas e centelhas elétricas, que teriam alterações nos gases da atmosfera. Estas alterações, teriam originado moléculas orgânicas compostas e complexas, que poderiam ter originado os aminoácidos
  22. 22. o primeiro ser vivo a partir da combinação de elementos químicos presentes na Terra primitiva chuvas arrastavam moléculas de aminoácidos que ficavam sobre o solo aminoácidos que eram depositados pelas chuvas não retornavam à atmosfera com o vapor de água e assim permaneciam sobre as rochas quentes as moléculas de aminoácidos, sob o estímulo do calor, poderiam se combinar por ligações químicas. Assim surgiriam moléculas maiores. Seriam então as primeiras proteínas a existir chuvas por milhares ou milhões de anos acabaram levando ao aparecimento dos primeiros mares da Terra
  23. 23. para estes mares foram arrastadas, com as chuvas, as proteínas e aminoácidos que permaneciam sobre as rochas As moléculas se combinavam e partiam-se e novamente voltavam a combinar- se em nova disposição. E dessa maneira, as proteínas multiplicavam-se É possível que nessa época já existissem proteínas complexas com capacidade catalisadora, como enzimas ou fermentos, que facilitam certas reações químicas, e isso acelerava bastante o processo de síntese de novas substâncias moléculas de proteínas e de lipídios se organizassem na periferia de cada gotícula, formando uma membrana lipoprotéica O coacervado
  24. 24. O coacervado pode interagir com o meio, incorporando moléculas na sua estrutura, crescer e dividir-se Os coacervados se dispersaram pelos oceanos e absorviam mais e mais moléculas orgânicas e inorgânicas. É possível que certas reações químicas que ocorriam dentro desses coacervados liberassem energia o suficiente para formação de outras estruturas químicas que tornavam estes proto-organismos mais e mais estáveis. Talvez neste momento alguns coacervados tenham absorvido moléculas de ácidos nucleicos carregadas pelos rios até os mares, possibilitando que estes proto-organismos se replicassem e transmitissem as suas características aos seus descendentes Oparin obteve coacervados ao misturar ácido a uma solução de proteínas em água. O coacervado que tivesse aprisionado proteínas enzimáticas e uma molécula de ácido de nucléico seria considerado o primeiro ser vivo. Ele seria capaz de realizar metabolismo, de reproduzir-se, de apresentar hereditariedade e evoluir
  25. 25. VAMOS TESTAR AS IDEIAS DE OPARIN Será que o russo está certo?
  26. 26. Stanley Miller químico 1953 o estudante de química Stanley L. Miller e seu professor Harold C. Urey da Universidade de Chicago Comprovando a teoria de Oparin EXPERIÊNCIA DE UREY - MILLER
  27. 27. Comprovando a teoria de Oparin EXPERIÊNCIA DE UREY MILLER
  28. 28. O EXPERIMENTO DE MILLER - UREY RESULTADOS - Substâncias como aldeídos, aminoácidos e açúcares
  29. 29. A análise (por cromatografia) da água demonstrou ser uma mistura complexa de aminoácidos (alanina, ácido aspártico e glutamato – os aminoácidos são os "tijolos" moleculares que compõem as proteínas dos seres vivos) e ácidos orgânicos simples (fórmico, acético, propiónico, láctico e succínico) usuais nos seres vivos. O cenário exótico ganhou o apelido de "sopa primordial" Comprovando a teoria de Oparin EXPERIÊNCIA DE UREY MILLER O químico Friedrich Wöhler, ainda em 1828, demonstrou que compostos orgânicos podem formar- se a partir de substâncias inorgânicas em laboratório
  30. 30. 1957, Sidney Fox submeteu uma mistura de aminoácidos secos a aquecimento prolongado e demonstrou que eles reagiam entre si, formando cadeias peptídicas, com aparecimento de moléculas proteicas pequenas Os aminoácidos obtidos por Urey e Miller não eram de todos 20 tipos existentes, e até hoje nenhuma mistura de gases em testes do estilo "sopa primordial" foi capaz de produzir sozinha todas as variedades PROBLEMAS Comprovando a teoria de Oparin EXPERIÊNCIA DE UREY MILLER
  31. 31. formação de ácidos nucleicos, a partir de açúcares e fosfatos em DNA e RNA não foi possível Experimento De Juan Oro produziu aminoácidos e bases nitrogenadas O ambiente usado no teste de Miller era inspirado na atmosfera de planetas gigantes, que tem uma composição diferentemente da Terra primitiva. É bem possível que alguns aminoácidos tenham vindo de outros planetas já foi comprovada a existência de moléculas orgânicas no espaço, como o formaldeído, álcool etílico e alguns aminoácidos PROBLEMAS
  32. 32. O RNA é hoje uma espécie de intermediário entre o DNA e a síntese de proteínas, mas os cientistas acreditam que nem sempre ele teve esse papel secundário RNA tem uma estrutura semelhante ao DNA, por isso também é capaz de guardar informação genética. Na verdade ele é quem "lê" a informação do DNA e a transporta para sintetizar proteínas. Além disso, ele é capaz de atuar como alguns tipos de enzimas, proteínas que controlam reações químicas da célula bioquímico Leslie Orgel, do Instituto Salk (Califórnia) - fim da década de 60: caso uma enzima de RNA fosse capaz de se auto-replicar, poderia ao mesmo tempo guardar informação genética e sustentar o metabolismo de um ser vivo - tudo isso sem precisar do DNA e da polimerase. Orgel previa um mundo de micróbios de RNA, que só foram desbancados pela seleção natural após surgir o primeiro ser vivo com DNA, molécula muito mais eficaz na tarefa de guardar informação genética No início era DNA ou RNA
  33. 33. Em 1999, Stanley Miller (na Universidade da Califórnia em San Diego) realizou em um experimento semelhante ao de 1953 (mas com ingredientes diferentes) gerando uma molécula batizada de "PNA" (sigla de ácido nucleico peptídico, em inglês). Outra molécula candidata a precursora do RNA também foi criada artificialmente na Califórnia, pelo Instituto Scripps. Ela se encaixa no RNA, mas é bem mais estável
  34. 34. o planeta tem 4.6 bilhões de anos e há 3.8 bilhões de anos surgiu a vida intervalo de tempo de 800 milhões de anos. Por quê????
  35. 35. Autótrofos ou Heterótrofos FAGOCITOSE FOTOSSÍNTESE cianobactériaalga Heterótrofos
  36. 36. TEORIA DA PANSPERMIA Fred Hoyle e Chandra Wickramasinghe maiores defensores da Panspermia. "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 Estudos realizados sobre o meteorito de nome EETA79001 (de origem provável de Marte), está ainda longe de nos dar resultados conclusivos já foi comprovada a existência de moléculas orgânicas no espaço, como o formaldeído, álcool etílico (álcool comum) e alguns aminoácidos Anaxágoras (filósofo grego do período pré-socrático; c. 500 a.C. - 428 a.C.) "Panspermia", que é a hipótese segundo a qual as “sementes de vida” são prevalentes em todo o Universo e que a vida na Terra começou quando uma dessas sementes aqui
  37. 37. TEORIA DA PANSPERMIA Em agosto de 1996 foi encontrado o meteorito marciano ALH84001 (nome: meteorito número 001, coletado em 1984, na região chamada Allan Hills, na Antártica). Este meteorito é um dos 30 meteoritos já coletados na Terra que acredita-se foram arrancados de Marte por colisões de asteroides. Ele mostra traços de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos e depósitos minerais parecidos com os causados por bactérias na Terra 1,9 kg cristalizou-se no magma de Marte há 4,5 bilhões de anos caiu na Antárctica 13 mil anos atrás
  38. 38. problemas Meteoritos queimam ao entrar na atmosfera Como a vida se originou em outro local do universo? TEORIA DA PANSPERMIA
  39. 39. HABITABILIDADE : ONDE PROCURAR VIDA ? Zona habitável: temperatura adequada para que o planeta tenha água em forma líquida, para permitir o movimento das partículas e a eventual formação de moléculas orgânicas complexas fontes de energia (luz estelar, calor interno ou energia química ) para manter o metabolismo
  40. 40. Procura de vida em Europa (satélite de Júpiter) TEORIA DA PANSPERMIA - superfície coberta de gelo (60 km de espessura) - evidências de água líquida abaixo da superfície - fonte de aquecimento: forças de maré produzidas por Júpiter
  41. 41. Paradoxo de Fermi: Onde estão todos os outros? Enrico Fermi (1950): se de fato existem muitas civilizações inteligentes em nossa Galáxia, por que nunca detectamos seus sinais? Muitas delas seriam sem dúvida mais avançadas do que nós, teriam se "espalhado" pela Galáxia. Algumas respostas propostas: - Nossa civilização é a única da Galáxia. As condições para desenvolvimento da vida inteligente são muito raras. - As civilizações se auto-destroem - Os aliens existem mas estão escondidos - Os aliens vieram e nós somos seus descendentes - Os aliens existem, mas não podem se comunicar porque estão muito distantes VIDA EXTRATERRESTRE – Será???

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