Módulos 1 e 2: ORIGEM DO UNIVERSO FORMAÇÃO DA TERRA ORIGEM DA VIDA NA TERRA EVOLUÇÃO QUÍMICA. Profa. Ângela Dauch

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1 Módulos 1 e 2: ORIGEM DO UNIVERSO FORMAÇÃO DA TERRA ORIGEM DA VIDA NA TERRA EVOLUÇÃO QUÍMICA Profa. Ângela Dauch

2 Georges Lemaître George Gamow

3 Há 13,7 bilhões de anos:

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5 A imagem ao lado mostra uma jovem estrela se formando a partir de gases e vapor expandidos de uma nebulosa gigante. Young stars, Hubble Space Telescope, NASA.

6 Young stars, Hubble Space Telescope, NASA. O telescópio espacial Huble tem nos revelado muitos fenômenos astronômicos. As imagens ao lado mostram fragmentos de matéria ao redor de estrelas recém formadas e que poderiam originar novos planetas.

7 Nebulosas = poeira cósmica em estado de agregação

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9 Cerca de 100 bilhões de estrelas

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12 Um grande número de fragmentos de matéria mais densa começaram a formar o Sistema Solar. Estes blocos de matéria originaram os planetas e os outros corpos celestes que existem hoje. O nosso Sistema Solar se formou a partir da nuvens de gás e vapor remanescentes da formação do Sol, cerca de 5 a 6 bilhões de anos atrás.

13 Sol Mercúrio Vénus Terra Marte Júpiter Saturno Urano Neptuno Plutão

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15 Acredita-se que a Terra tenha começado a se formar há cerca de 4,56 bilhões de anos.

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21 Início turbulento Altíssimas temperaturas Rochas fundidas no interior e na superfície Contínuo bombardeio por asteroides Colisões agregação de mais matéria A maior parte da ÁGUA e do elemento CARBONO presentes na Terra hoje chegou aqui a bordo de asteroides que se incorporaram à Terra em formação.

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24 Gradual resfriamento da crosta ÁGUA LÍQUIDA começa a se acumular nas áreas mais baixas: áreas alagadas = precursoras dos oceanos matriz da vida.

25 Em rochas fósseis (os estromatólitos) formada por atividades de microorganismos em ambientes aquáticos datadas de 2,7 bi de anos provavelmente ancestrais de cianobactérias. PORÉM: acredita-se que a vida tenha surgido muito antes por volta de 3,5 bi de anos.

26 Estromatólitos do Lago Thetis, na Austrália Ocidental.

27 Criacionismo: a vida teria sido criada por uma força suprema ou Ser Superior. Panspermia: a vida na Terra teria se originado a partir de substâncias precursoras da vida ou mesmo seres vivos provenientes de outros locais do universo e trazidas pelos meteoritos que bombardeiam continuamente nosso planeta. Evolução de sistemas químicos: a vida teria surgido na Terra de forma espontânea, pela combinação química casual entre substâncias inorgânicas que teriam formado materiais cada vez mais complexos (aa, açúcares, bases nitrogenadas, ácidos graxos etc) até culminar no evento vida.

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29 Aristóteles elaborou uma dessas teorias, cuja aceitação se manteve durante séculos, com a ajuda da Igreja Católica, que a adotou. Esta teoria considerava que a Vida era o resultado da ação de um princípio ativo sobre a matéria inanimada, a qual se tornava, então, animada. Deste modo, não haveria intervenção sobrenatural no surgimento dos organismos vivos, apenas um fenômeno natural, a geração espontânea.

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31 Estas ideias perduraram até a era moderna, pois Van Helmont ( ) ainda considerava que os cheiros dos pântanos geravam rãs e que a roupa suja gerava ratos, adultos e completamente formados. Também era considerado acertado pelos naturalistas que os intestinos produzissem espontaneamente vermes e que a carne putrefata gerasse moscas. Todas estas teorias até meados do século 17 consideravam possível o surgimento de Vida a partir de matéria inanimada, fosse qual fosse o agente catalisador dessa transformação, daí o estarem englobadas na designação geral de Abiogênese.

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35 No século XVII Francisco Redi, naturalista e poeta, pôs em cheque as ideias de Aristóteles, negando a existência do princípio ativo e defendendo que todos os organismos vivos surgiam a partir de inseminação por ovos e nunca por geração espontânea.

36 Anton van Leeuwenhoeck A geração espontânea parecia adequada para explicar a origem destes seres minúsculos - os animacula.

37 Esta situação manteve-se até ao final do século XVIII, quando o assunto foi novamente debatido por dois famosos cientistas da época, Needham e Spallanzani. John Needham Lazzaro Spallanzani

38 Needham utilizou várias infusões, que colocou em frascos. Esses frascos foram aquecidos e deixados ao ar durante alguns dias. Observou que as infusões rapidamente eram invadidas por uma infinidade de microrganismos. Interpretou estes resultados pela geração espontânea de microrganismos, por ação do princípio ativo de Aristóteles.

39 Spallanzani usou nas suas experiências 16 frascos. Ferveu durante uma hora diversas infusões e colocou-as em frascos. Dos 16 frascos, 4 foram selados, 4 fortemente rolhados, 4 tapados com algodão e 4 deixados abertos ao ar. Verificou que a proliferação de microrganismos era proporcional ao contato com o ar. Interpretou estes resultados com o fato de o ar conter ovos desses organismos, logo toda a Vida proviria de outra, pré-existente.

40 A polêmica manteve-se até 1862, quando o francês Louis Pasteur, pôs definitivamente termo à idéia de geração espontânea com uma série de experiências.

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42 Fundamentada no princípio de que todo ser vivo é originado de outro, pré-existente.

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45 Retomando: Substâncias precursoras da vida teriam vindo do espaço a bordo de asteroides e cometas (PANSPERMIA). A combinação química de substâncias inorgânicas gasosas presentes na atmosfera da Terra primitiva poderia ter originado moléculas orgânicas.

46 1953 Stanley Miller, aluno do químico Harold Urey construiu um simulador recriando as condições da Terra primitiva. Urey acreditava que a atmosfera terrestre primitiva era constituída fundamentalmente por METANO AMÔNIA GÁS HIDROGÊNIO VAPOR D ÁGUA

47 O bioquímico Stanley Miller tentou reproduzir em laboratório, algumas das condições previstas por Oparin para a atmosfera da Terra primitiva.

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49 Análise do líquido acumulado: diversos tipos de aminoácidos ácidos graxos simples Ureia Na fase gasosa foram detectados: CO monóxido de carbono CO 2 dióxido de carbono N 2 gás nitrogênio

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51 Biólogo inglês Thomas Huxley ( ) Retomada em 1920 por: John Haldane + Aleksandr I. Oparin

52 O cientista russo Alekandr Ivanovich Oparin, foi o primeiro a reunir dados que lhe permitiram, em 1936, propor uma hipótese de surgimento da vida por evolução espontânea das moléculas existentes na Terra primitiva.

53 Formação de coacervatos (coacervados): agregados moleculares maiores resultantes de choques entre as moléculas primitivas a partir do momento que água líquida passou a existir.

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55 A primeira molécula informacional pode ter sido o RNA, que, como já se sabe atualmente, pode atuar como catalisador de reações.

56 Thomas Cech Em 1980: Constatou de diversos tipos de reações químicas biologicamente importantes (LIGAÇÃO PEPTÍDICA, por exemplo) são diretamente controladas por moléculas de RNA:

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58 Questão geradora de DÚVIDAS entre os pesquisadores. Possibilidades: seres AUTOTRÓFICOS e HETEROTRÓFICOS TEORIAS

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60 FONTE DE ALIMENTO DOS PRIMEIROS SERES VIVOS: Moléculas orgânicas produzidas de modo abiogênico acumuladas nos mares primitivos. COMO EXTRAIAM ENERGIA DAS MOLÉCULAS NUTRITIVAS: Por processos bioquímicos muito simples = FERMENTAÇÃO. ESGOTAMENTO DOS RECURSOS / SURGIMENTO DE LINHAGENS CAPAZES DE CAPTAR A ENERGIA LUMINOSA E UTILIZÁ-LA NA PRODUÇÃO DE MOLÉCULAS ORGÂNICAS: Origem dos seres autotróficos fotossintetizantes.

61 TERRA PRIMITIVA = NÃO HAVIA MOLÉCULAS ORGÂNICAS EM QUANTIDADE SUFICIENTE PARA SUSTENTAR A MULTIPLICAÇÃO DOS PRIMEIROS SERES. OS PRIMEIROS ORGANISMOS TERIAM SIDO QUIMIOLITOAUTOTRÓFICOS = PRODUZIAM SUAS PRÓPRIAS SUBSTÂNCIAS ALIMENTARES PELO APROVEITAMENTO DE ENERGIA LIBERADA POR REAÇÕES QUÍMICAS ENTRE COMPONENTES INORGÂNICOS DA CROSTA. POSSIBILIDADE: UTILIZAÇÃO DE COMPOSTOS DE Fe E S, SUPOSTAMENTE ABUNDANTES NA TERRA PRIMITIVA. ARGUMENTO: FISIOLOGIA DAS ARQUEAS.

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63 Some of the first archaea were discovered in the hot springs of Yellowstone National Park.

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65 A PARTIR DOS SERES QUIMIOLITOAUTOTRÓFICOS TERIAM SURGIDO OS OUTROS TIPOS DE SERES VIVOS: 1º OS FERMENTADORES 2º OS FOTOSSINTETIZANTES 3º OS CAPAZES DE REALIZAR RESPIRAÇÃO AERÓBICA

66 ORIGEM DA FOTOSSÍNTESE ACREDITA-SE QUE, INICIALMENTE: 6 CO H 2 S + E. lum. C 6 H 12 O 6 + 6S 2 + 6H 2 O (ocorrem em SULFOBACTÉRIAS atuais) PRIMEIROS SERES CAPAZES DE UTILIZAR A ÁGUA COMO FORNECEDOR DE HIDROGÊNIOS PARA A SÍNTESE DE CARBS = 3 bi de anos. 6 CO H 2 O + E. lum. C 6 H 12 O 6 + 6O 2 + 6H 2 O Abundância de água na Terra = permitiu que estes seres se espalhassem por todo o planeta.

67 O HOLOCAUSTO DO OXIGÊNIO

68 NÍVEIS DE O 2 NA ATMOSFERA AO LONGO DO TEMPO Living things have altered the earth's oceans, land surfaces, and atmosphere. For example, photosynthetic organisms are responsible for the oxygen that makes up about a fifth of the earth's atmosphere. The rapid accumulation of atmospheric oxygen about 2 billion years ago led to the evolution of more structured eucaryotic cells, which in turn gave rise to multicellular plants and animals

69 ORIGEM DA CÉLULA EUCARIÓTICA ROBERTSON Ao longo da evolução, a membrana lipoproteica pode ter se dobrado para fora, de forma cada vez mais intensa. Assim, o material genético teria ficado no centro, envolvido por uma membrana (a membrana nuclear) formando uma estrutura semelhante ao núcleo dos eucariontes. Do lado externo teria surgido o correspondente ao citoplasma atual.

70 TEORIA ENDOSSIMBIÔNTICA LYNN MARGULIS Célula procariótica inicial Ácido nucléico Bactérias aeróbicas Invaginações da membrana plasmática Cianobactéria dá origem ao cloroplasto Cianobactéria Bactéria aeróbica em simbiose mutualística Bactéria aeróbica dá origem à mitocôndria Membrana nuclear Célula eucariótica fotossintetizante: alguns protistas e plantas Célula eucariótica nãofotossintetizante: alguns protistas, os fungos e os animais

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73 Bactérias Evolução da célula e os reinos de seres vivos REINO MONERA REINO PROTISTA REINO ANIMALIA Cianobactérias Algas Protozoários Plantas Animais Reino Plantae Cloroplasto REINO FUNGI Fungos Mitocôndrias Núcleo Ancestral eucarionte Surgimento de organelas membranosas e núcleo Surgimento do citoesqueleto Perda de parede celular Ancestral procarionte

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