Matéria: Biologia Assunto: Hipóteses de origem da vida Prof. Enrico Blota

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1 Matéria: Biologia Assunto: Hipóteses de origem da vida Prof. Enrico Blota

2 Biologia Origem e evolução da vida Hipóteses de origem da vida O método científico O método científico é definido como um conjunto de regras básicas para desenvolver uma experiência a fim de produzir novo conhecimento, bem como corrigir e integrar conhecimentos pré-existentes. Observação de um fato biológico, levantamento de hipóteses sobre esse fato, experimentação e elaboração de uma teoria são algumas regras relacionadas ao método. Um exemplo de fato biológico é a presença de larvas no interior de frutos. Podemos criar uma hipótese de que insetos depositam ovos nos frutos e as larvas penetram posteriormente para se alimentarem, conforme abaixo: Após a criação da hipótese poderemos elaborar experimentos para identificar se a hipótese criada é verdadeira ou falsa. Assim, a ciência elabora diversas teorias ao longo da história. 2

3 Biologia Prof. Enrico Blota Origem da vida Diversas são as formas de pensamentos sobre a origem da vida e muitos pensadores de diversas áreas contribuíram de forma a desenvolver idéias de como teria surgido o primeiro ser vivo. Para alguns, as primeiras moléculas orgânicas teriam sido sintetizadas próximas às fontes hidrotermais, pequenas chaminés que expelem água aquecida pela lava do subsolo a cerca de 2500 m de profundidade em certas regiões do oceano Pacífico. Essa água contém gás sulfídrico, que é oxidado por bactérias quimiossintetizantes, que funcionam como os produtores de uma comunidade de organismos. Nessas regiões, as primeiras moléculas orgânicas estariam protegidas contra choques de grandes meteoritos, que promoveriam a evaporação de água, esterilizando a superfície dos mares. Para outros cientistas, muitas moléculas orgânicas poderiam ter caído na terra juntamente com meteoritos e cometas. O criacionismo acredita que um ser superior (Deus) foi o criador de todos os organismos e estruturas da Terra. Assim, como vamos usar explicações baseadas no método científico, vamos dar mais ênfase ao panspermismo, à teoria da evolução química e à geração espontânea. Panspermismo A vida se originou a partir de germes ou esporos extraterrestres (Pan = todo; sperma = semente). Uma variante dessa teoria defende a idéia de que a vida surgiu não desses germes ou esporos, mas sim de compostos orgânicos trazidos por cometas, meteoritos ou asteróides. O interior desses corpos celestes poderia estar protegido do intenso calor produzido pela fricção com a atmosfera. Evolução química de Oparin e Haldane da década de 1920 e o experimento de comprovação de 1953: Oparin e Haldane imaginaram que uma atmosfera gasosa primitiva de mais de 4 bilhões de anos poderia ter dado origem a estruturas moleculares de modo lento e gradual, obedecendo ao seguinte raciocínio: As chuvas lavavam as rochas e conduziam as proteínas para os mares. Surgia uma sopa de proteínas nas águas mornas dos mares primitivos. As proteínas dissolvidas em água formavam colóides. Os colóides se interpenetravam e originavam os coacervados. 3

4 Os coacervados englobavam moléculas de nucleoproteínas. Depois, organizavam-se em gotículas delimitadas por membrana lipoprotéica. Surgiam as primeiras células. Essas células pioneiras eram muito simples e ainda não dispunham de um equipamento enzimático capaz de realizar a fotossíntese. Eram, portanto, heterótrofas. Só mais tarde, surgiram as células autótrofas, mais evoluídas. Entravam no palco da Natureza os seres autótrofos fotossintetizantes. E, como esses seres passaram a eliminar oxigênio para a atmosfera, isso abriu caminho para que surgisse um novo tipo de organismo - o dos seres de respiração aeróbia (que respiram o oxigênio do ar). Até então, todos os organismos existentes eram anaeróbios (seres que não utilizam o oxigênio para a sua respiração). Hoje, a grande maioria dos seres vivos se enquadra entre os organismos aeróbios. Anos mais tarde essa hipótese foi testada e comprovada, ou seja, moléculas orgânicas podem ser originadas a partir de gases de uma possível atmosfera primitiva. As figuras mostram a atmosfera primitiva de Oparin e Haldane e o experimento de Stanley Miller de Anotações: 4

5 Biologia Prof. Enrico Blota Abiogênese (ou geração espontânea) x Biogênese Até meados do século XIX os cientistas acreditavam que os seres vivos eram gerados espontaneamente do corpo de cadáveres em decomposição; que rãs, cobras e crocodilos eram gerados a partir do lodo dos rios. Essa interpretação sobre a origem dos seres vivos ficou conhecida como hipótese da geração espontânea ou da abiogênese (a= prefixo de negação, bio = vida, genesis = origem; origem da vida a partir da matéria Bruta). Mesmo Aristóteles, um filósofo grego que viveu de 384 a 322 a.c. e cujas idéias influenciaram diversas áreas do conhecimento, acreditava que um princípio ativo ou vital teria a capacidade de transformar a matéria em um ser vivo. Jan Baptist van Helmont ( ), um cientista belga, chegou a dar uma receita para produzir seres vivos. Ele ensinava a produzir ratos a partir de uma camisa suada suja colocada com grãos de trigo em um local protegido. Francesco Redi ( ) foi um dos pioneiros a investigar algo contrário à geração espontânea, a suposta origem de vermes em corpos em decomposição. Ele observou que moscas são atraídas pelos corpos em decomposição e neles colocam seus ovos. Desse ovos surgem as larvas, que se transformam em moscas adultas. Como as larvas são vermiformes, os vermes que ocorrem nos cadáveres em decomposição nada mais seriam que larvas de moscas. Redi concluiu, então, que essas larvas não surgem espontaneamente a partir da decomposição de cadáveres, mas são resultantes da eclosão dos ovos postos por moscas atraídas pelo corpo em decomposição. Os experimentos de Redi conseguiram reforçar a hipótese da biogênese (ideia contrária a da abiogênese) até a descoberta dos seres microscópicos, quando uma parte dos cientistas passou novamente a considerar a hipótese da abiogênese para explicar a origem desses seres. Segundo esses cientistas, os microorganismos surgem espontaneamente em todos os lugares, independentemente da presença de outro ser vivo. Já outro grupo de pesquisadores não aceitava essas explicações. Para eles os microorganismos somente surgiam a apartir de sementes presentes no ar, na água ou no solo. Essas sementes, ao encontrarem locais adequados, proliferavam (interpretação coerente com a hipótese da biogênese). Vários outros pesquisadores debateram os fatos de origem por abiogênese ao longo do século XVII e XVIII, porém, somente no século XIX houve a verdadeira queda da geração espontânea, com Louis Pasteur e seu experimento com frasco em pescoço de cisne. 5

6 Ele demonstrou experimentalmente que os seres microscópicos presentes em caldos nutritivos sempre resultam da contaminação por microorganismos ou por seus esporos presentes no ar. De acordo com a biogênese todo o ser vivo provém de outro pré-existente. Hipóteses quanto ao metabolismo dos primeiros seres vivos 1. Metabolismo Heterotrófico Segundo essa hipótese os primeiro seres foram heterótrofos, ou seja, não tinham capacidade de produzir energia/alimento. Esse modo de nutrição é atualmente encontrado em muitas bactérias, fungos, protozoários e animais. Mais recentemente alguns cientistas propuseram a hipótese autotrófica. 2. Metabolismo autotrófico Ganhou adeptos nos últimos anos. A principal evidência foi a descoberta de bactérias primitivas, que obtém energia a partir de reações inorgânicas simples em ambientes inóspitos, tais como fontes termais e fendas submarinas, em cavidades de rochas. Essas bactérias foram chamadas de Quimiolitoautotróficas ( comedoras de rochas ) porque usam a energia liberada por reações entre componentes inorgânicos da crosta terrestre para fabricar as moléculas orgânicas que lhes servem alimentos. A teoria baseia-se no fato de que seus mecanismos de obtenção de energia são bem mais simples que os utilizados por todos os outros seres. A partir desses seres quimiolitoautotróficos teriam se originado os demais tipos de organismos, primeiramente os fermentadores, depois os fotossintetizantes e, por último, os respiradores aeróbios. 6

7 Biologia Prof. Enrico Blota Origem das mitocôndrias e dos cloroplastos- Teoria simbiogênica ou endossimbiose 7