ORIGEM DA VIDA 16/05/2014. Terra primitiva. Atmosfera primitiva

Transcrição

1 Terra primitiva ORIGEM DA VIDA Planeta Terra: 4,55 bilhões de anos; Radiação solar: 30% menor que a atual, contudo a Terra era extremamente quente; Primeiro bilhão de anos: lugar inóspito, constantes bombardeios de meteoritos; o forte impacto destes com a superfície terrestre, fazia com que derretessem e adicionasse massa ao nosso planeta em crescimento; A energia em forma de calor era grande suficiente para transformar a água da superfície em vapor, não existia água em forma líquida, condição necessária para a vida; A gravidade, oriunda da massa crescente do planeta, fazia com que elementos químicos mais pesados como ferro, se acumulassem no centro do núcleo terrestre. Outros, um pouco mais leves, como sílica, magnésio e outros, flutuavam até a superfície do novo planeta. E alguns, mais leves ainda, como hidrogênio, oxigênio, nitrogênio e carbono, eram lançados na atmosfera terrestre. Atmosfera primitiva Formação de compostos orgânicos necessários à vida: atmosfera anaeróbia, oxigênio dificulta as reações de polimerização, pois retira o hidrogênio para formação de dióxido de carbono (CO2) e água (H2O); Atmosfera primitiva tinha a composição de H2O (vapor d'água), CO2, (gás carbônico), N2 (nitrogênio), CH4 (metano), H2S (sulfeto de hidrogênio) e NH3 (amônia). Sopa primordial: com cerca de 4 bilhões de anos, a Terra começou esfriar e o vapor d'água se transformou em água líquida, formando os imensos oceanos primitivos e com as fortes chuvas os compostos foram precipitados; Ambiente anaeróbio: moléculas orgânicas simples (elemento central = carbono), formaram anéis e cadeias, deram origem a toda gama de compostos orgânicos, como aminoácidos, açúcares, purinas e pirimidinas, requeridas para formar os nucleotídeos que dão origem aos ácidos nucléicos e proteínas. Gás oxigênio: 21% da atmosfera atual, não foi formado até que os organismos vivos aparecessem e iniciassem a fotossíntese. Stanley Miller (1953), propôs uma atmosfera constituída de amônia, metano, hidrogênio e vapor de água. No seu experimento conseguiu produzir aminoácidos e bases nitrogenadas. Em seu modelo não existia O2 na atmosfera. 1

2 A origem da vida parece... Quase um milagre, tantas são as condições que teriam de ter sido satisfeitas para fazê-la acontecer. (Francis Crick) 100 milhões de anos depois a Terra passou a ter condições ambientais um pouco mais favoráveis à vida. Tanto o elemento carbono quanto aos seus compostos simples eram relativamente abundantes, em forma de gotículas, semelhantes às gotas formadas pelo óleo na água. A célula viva precisa de proteínas (enzimas) para catalisar reações do metabolismo. As proteínas têm sua seqüência de aminoácidos determinada com base nos ácidos nucléicos. No final da década de 60, formulação da teoria mundo do RNA. O RNA tem uma diversidade de funções celulares: RNA - mensageiro, RNA - transportador e RNA - ribossômico. Isso indica uma especialização, possivelmente devido à antiguidade da molécula; RNA atua nos processos celulares mais antigos, como a síntese de proteínas; a ribose (açúcar presente no RNA) pode ser formada espontaneamente a partir da polimerização do formaldeído, mas a desoxirribose (açúcar presente no DNA) não; o RNA pode servir de material hereditário. Alguns, vírus, os chamados vírus de RNA o vírus Influenza que causa a gripe e o vírus HIV que causa AIDS possuem RNA, em vez de DNA, como material hereditário; o DNA é mais estável que o RNA, e, portanto, uma substituição de um pelo outro, ou seja, o do RNA pelo DNA, seria naturalmente favorecida mais tarde pela seleção natural, originando o material genético da maior parte dos organismo vivos hoje em dia. LUCA (last universal common ancestor) último antepassado comum universal A primeira célula viva com a capacidade de reproduzir seu código genético. Há muitas incertezas quando viajamos para trás no tempo evolucionário, talvez tudo que podemos estar certos é de que, em um ponto na história da terra (provavelmente a 3 bilhões anos atrás), as células surgiram com a capacidade de armazenar uma receita para fazer proteínas e RNA e uma terceira molécula, DNA. Microfósseis semelhantes a cianobactérias de 3,5 bilhões de anos atrás encontrados em estromatólitos no Noroeste da Austrália. 2

3 Protocélulas Funcionamento de um organismo simples: bactéria. Os elementos básicos são: a) membrana celular semipermeável, também delimitadora do indivíduo; b) material genético (genes) organizado na forma de um cromossomo circular; c) proteínas e enzimas para adquirir energia e nutrientes necessários para seu funcionamento e sobrevivência, e para eliminar seus resíduos; Chances de sobrevivência: seriam muito poucas para as moléculas de ácidos nucléicos e proteínas soltas em um oceano primitivo; Seleção Natural: sistema que fosse minimamente isolado (fechado) em relação ao ambiente e que protegesse uma única molécula da degradação; Membrana celular Bicamada lipídica: grandes cadeias de ácidos graxos (fosfolipídios), moléculas lineares com uma parte hidrofóbica e outra hidrofílica. A terminação hidrofóbica nunca se mistura com água e a terminação hidrofílica dos ácidos graxos é a região que permite o contato com a água. Depositando moléculas de fosfolipídios em água, a bicamada lipídica seria formada espontaneamente. A formação colocaria os ácidos graxos enfileirados com as porções hidrofílicas voltadas para fora e em contato com á água, e as porções hidrofóbicas ficariam voltadas umas para as outras, isoladas do contato com a água. As grandes cadeias de ácidos graxos que formam a membrana celular estão ausentes em simulações semelhantes a de Stanley Miller. A formação de monômeros pode ser relativamente simples, mas a formação de compostos maiores e mais complexos, como os ácidos graxos, se sustenta na argila, composto inorgânico que possui estrutura mineral frouxamente arranjado em folhas. Entre eles, átomos de outros elementos podem se agrupar e acumular, e assim concentrados podem vir a reagir formando moléculas mais complexas. 3

4 Fotossíntese e o aparecimento do oxigênio atmosférico Moléculas orgânicas: formaram as primeiras células e serviram também como fonte de energia para as formas primitivas de vida; Células heterotróficas: satisfazem suas necessidades energéticas ao consumirem compostos orgânicos produzidos por fontes externas, como fungos ou animais e diversos organismos unicelulares a maioria das bactérias e alguns protistas. O aumento do número de organismos heterotróficos fez com que reduzisse as moléculas orgânicas em solução (fora de uma célula). Os mais bem sucedidos organismos autotróficos foram aqueles que desenvolveram um sistema capaz de usar diretamente a luz solar, isto é, o processo da fotossíntese ou quimiossíntese. Evidências da atividade de organismos fotossintetizantes: rochas de 3,4 bilhões de anos, aproximadamente 100 milhões de anos após o primeiro registro fóssil na Terra. Eficiência da fotossíntese envolve a quebra da molécula de água (H 2 O) e conseqüente liberação de seu oxigênio, com duas conseqüências importantes: formação da camada de ozônio (O 3 ), que filtra os raios ultravioletas; aumento do oxigênio livre abriu o caminho para uma utilização mais eficiente da energia livre da molécula que contém carbono formado pela fotossíntese, isto permitiu que os organismos quebrassem estas moléculas por respiração, que libera mais energia do que a que pode ser obtida por qualquer processo anaeróbio. Clorofila a: presentes em BACTERIA (em parte), PROTISTAS e PLANTAS; a unidade dos grupos evolutivos assim definidos encontra apoio na hipótese de que uma substância complexa como a clorofila a, que teve um impacto tremendo na história do nosso planeta, está presente em todos os organismos fotossintetizantes que desprendem O 2, sem exceção, e deve ter-se originado uma única vez na história da vida. Isto nos levaria a supor que todos os organismos que a possuem devem ter tido uma origem comum; 4

5 De todos os organismos na Terra só as bactérias são indivíduos. Lynn Margulis Antes que a atmosfera acumulasse oxigênio e se tornasse aeróbia, as únicas células que existiam na Terra eram procarióticas, em 1,5 bilhões de anos bactérias hetero e/ou autotróficas dominaram o planeta; Margulis afirma: À parte as bactérias, todos os organismos, absolutamente todos, são o resultado da associação de vários organismos individuais, que se encontraram no passado longínquo, uniram-se por interesses mútuos, misturaram os seus genes, e deram lugar a organismos complexos cada vez mais vantajosos favorecendo a sua sobrevivência num ambiente em mudança. O registro fóssil nos mostra que com o aumento relativo da concentração do oxigênio livre este foi acompanhado pelo aparecimento das células eucarióticas estas células têm envelope nuclear, cromossomos complexos e organelas envolvidas por membranas. Organismos eucariontes, nos quais as células individuais são geralmente maiores que aquelas das bactérias, apareceram em torno de 1,5 bilhões de anos atrás e já estavam bem estabelecidos e diversificados por volta de 1 bilhão de anos atrás. Todos os sistemas vivos, com exceção das bactérias, são compostos por uma ou mais células eucarióticas. DIVERSIDADE BIOLÓGICA 5