Presentation on the Origin of Life to laymen

1. um prodígio da Natureza?
Jorge Capelo
Clube Carnegiano, Lisboa 22.03.12

2. Como aconteceu?
Que teorias são plausíveis?
Que evidências científicas
existem?

3. A Vida é um conceito que não é fácil
definir.
1.Matéria inanimada
a) Está sujeita ao 2º Princípio da Termodinâmica i.e.,
maioritariamente, os sistemas materiais tendem
espontaneamente para o máximo de entropia, ou
seja para o estado de máxima desordem e
distribuição isotrópica da energia. Este é o seu
estado mais provável.
2.Vida
b) Sistemas anisotrópicos altamente organizados
que armazenam e usam energia útil na
regeneração contínua , reprodução e aumento de
complexidade da sua própria estrutura (ordem) .
São aparentemente sistemas anti-entrópicos.
A Vida seria um estado altamente improvável da
Matéria.

4. Como podemos (tentar) definir a Vida?
Um organismo vivo, possui geralmente as seguintes
características:
1.É separado do seu ambiente, i.e. tem uma fronteira por onde
transitam selectivamente matéria, energia e informação.
2.Possui sistemas de hiper-ciclos químicos que garantem a reconstrução
contínua e o crescimento do sistema (metabolismo). Usa para este
processo a energia ou matéria retiradas do ambiente.
3.Possui a capacidade de registar internamente informação que usa para
determinar os processos internos de auto-perpetuação (informação
genética).
4.Faz cópias, mais ou menos modificadas, de si próprio, i.e. auto-reproduz-
se e transmitindo ás cópias a informação referida em 3.
5.Tem a capacidade de receber informação acerca do ambiente,
processá-la e reagir (c.f. comportamento).
6.Sofre transformações estruturais e funcionais no decurso das gerações
conformando adaptações ao ambiente (i.e. evolui).

5. 1. ‘Tem uma fronteira’: a pré-membrana celular; uma esfera de fosfolípidos.
Funções de isolamento do ambiente selectivo do ambiente.

6. 2. ‘Reconstrução contínua e o crescimento do sistema (metabolismo)’: hiper-ciclos
auto-regulados por retro-alimentação que:
a) Obtêm energia por oxidação lenta e controlada da matéria orgânica.
b) Que sintetizam matéria orgânica a partir de inorgânica e usada para
a) e re-construção e crescimento do organismo.
Principais processos:
i.Respiração
ii.Fotossíntese
iii.Síntese de proteínas
i.Anabolismo.
Exemplo: o Ciclo de Krebs, o
‘motor da respiração.

7. 3. ‘Registar internamente informação que usa para determinar os processos internos
de auto-perpetuação’: RNA, DNA.
Principais funções:
i.Armazenar instruções de
produção de metabolitos e
controlar processos
metabólicos.
ii.Transmitir as suas
características á descendência
4. ‘Faz cópias, mais ou menos modificadas, de si próprio’
Memória de computador

8. ‘Quaisquer dois organismos vivos têm um antepassado
comum’.
Como era e como poderá ter surgido – a partir da matéria inanimada – o
antepassado comum primordial?
?

9. Primeiras EVIDÊNCIAS fósseis
de seres vivos.
Cianobactéria,
ou ‘alga-azul’.
Corte de um
estromatólito
proterozóico. (3.5.
biliões de anos
BP.)
Estromatólitos
actuais (Shark Bay,
Australia).

10. ABIOGÉNESE é ‘AUTO-ORGANIZAÇÃO’
da matéria inanimada em estruturas que
reconhecemos como vivas.
‘Apesar de o Universo globalmente seguir a ‘2ª Lei da
Termodinâmica’ e por ser anisotrópico, fenómenos de
auto-organização acontecem localmente em estruturas
dissipativas (de energia) longe do equilíbrio
termodinâmico’ (Ilya Prigogine & Isabel Stengers).

11. Qual terá sido o mecanismo plausível de complexificação e aumento gradual de
eficiência das primeiras moléculas auto-reprodutoras?
R.– ‘AUTOPOIESE’ seguido de 1. 5 biliões de anos de SELECÇÃO NATURAL.
O que é Evolução por Selecção Natural ? (Darwinismo numa ‘casca-de-noz’…):
Os indivíduos possuindo caracteres que garantem maior sucesso reprodutivo
têm mais descendentes. Assim, indivíduos possuindo esses caracteres tem maior
frequência na geração seguinte.
P.S. Os caracteres em causa podem ser aqueles que são vantajosos para
a sobrevivência até a idade reprodutiva.
Pode-se imaginar que as primeiras moléculas auto-reprodutoras mais eficientes
seriam as que garantiram:
i. Transmissão com menos erros às cópias (descendentes).
ii. Que se associaram , codificando-os, aos pré-hiperciclos metabólicos
mais eficientes.

12. Hipóteses de ABIOGÉNESE, i.e. de surgimento de VIDA a partir de
matéria inorgânica.
Condições pré-bióticas:
‘SOPA PRIMITIVA’:
Blocos moleculares básicos,
livres em meio aquático.
Associação com esferas
fosfolipídicas.
Protocélulas
Primeiras moléculas
auto-reprodutoras:
proto-RNA, DNA
Associação a hiperciclos
metabólicos eficientes, co-evolução.

13. Hipóteses de ABIOGÉNESE, i.e. de surgimento de VIDA a partir de
matéria inorgânica. Hipótese corrente ‘RNA world’.

14. Hipóteses Alternativas de ABIOGÉNESE.
Científicas
1.Origem extraterrestre: cometas, panspermia, Fred Hoyle)*
2.Mecanismo litotrófico auto-catalítico.
3.Moléculas orgânicas associadas a argilas.
4.Modelos de Evolução finalista ou teleológica.
(P. Teillard de Chardin)
Mitológicas, pré-racionais e pré-científicas
1.Geração espontânea
2.Criação especial (‘criacionismo’) *
3.Vitalismo
* ‘biogénese’- vida a partir de vida.

15. Epílogo: esteja
ou não ao alcance
da Ciência o
desvendar do
mistério da sua
origem última,
certo é que
estudá-lo é
celebrar o Mundo
vivo.
OBRIGADO PELA ATENÇÃO