Microorganismos de ambientes extremos: sua relação com a Terra primitiva e as condições de surgimento de vida na Terra

Transcrição

1 Microorganismos de ambientes extremos: sua relação com a Terra primitiva e as condições de surgimento de vida na Terra Prof. Marcelo Nocelle de Almeida

2 O que é vida? De onde surgiu? Como surgiu? Em que condições surgiu?

3 ORIGEM DA VIDA ALGUMAS TEORIAS: a) Teoria da Criação Especial (Criacionismo); b) Teoria da Panspermia Cósmica (Cosmogênese); c) Teoria da Abiogênese (Geração Espontânea); d) Teoria da Evolução química

4 Terra primitiva Idade da Terra: ± 4,5 bilhões de anos; Atmosfera primitiva: 80% de CO 2, 10% de CH 4, 5% de CO e 5% de N 2 ; Ausência de O 2 ; Ausência de água; Temperatura elevada.

5 RESFRIAMENTO TERRESTRE Gradativamente o planeta perdeu calor; Esse resfriamento fez que com as rochas começassem a se solidificar, formando a crosta terrestre; Imensa quantidade de gases foram expelidas do interior da Terra; Forma-se a chamada atmosfera primitiva; Vapores de água favoreceram o surgimento das primeiras chuvas;

6 Forma-se um imenso oceano cobrindo toda a Terra; Os oceanos primitivos possuíam cerca de 20 cm de profundidade e eram muito quentes.

7 EVOLUÇÃO QUÍMICA Formulada por Oparin e Haldane (1930); A vida na Terra teria se originado da matéria inorgânica, numa forma lenta e ocasional ; Metano (CH 4 ), amônia (NH 3 ), hidrogênio (H 2 ) e vapor d água (H 2 O) submetidos a intensas energias (luz ultravioleta do sol, calor, descargas elétricas) se transformariam em elementos orgânicos, provavelmente os nucleotídeos e os aminoácidos;

8 NUCLEOTÍDEOS

9 MATERIAL GENÉTICO

10 AMINOÁCIDOS CARBONO GRUPO AMINO GRUPO CARBOXÍLICO R = RADICAL

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12 PROTEÍNAS

13 RESUMINDO... Um organismo vivo é baseado na célula, onde a informação genética está codificada no DNA (ácido desoxirribonucléico) e se expressa na forma de proteínas.

14 QUANDO SURGIU A VIDA? SERIAM OS ESTROMATÓLITOS????? PRIMEIROS MICROFÓSSEIS 3,5 bilhões de anos

15 UM POUCO DE HISTÓRIA!!! Até bem pouco atrás os organismos vivos eram divididos em Cinco Reinos: 1. Reino Monera 2. Reino Protista 3. Reino Fungi 4. Reino Plantae 5. Reino Animalia PROCARIONTES EUCARIONTES

16 Desenvolvimento da biologia molecular. Sequenciamento do DNA;. Comparação de determinadas sequências de DNA/RNA entre indivíduos de mesma espécie e entre indivíduos de espécies, filos e reinos diferentes.

17 TESTE DE PATERNIDADE

18 SEQUENCIAMENTO DO RNA RIBOSSÔMICO Possibilitou uma nova classificação biológica SISTEMÁTICA FILOGENÉTICA

19 O QUE ESSES ORGANISMOS TEM EM COMUM??? BACTÉRIA ÁRVORE ELEFANTE SUAS FÓRMULAS QUÍMCAS

20 Tree of life web project

21 PÁGINA INICIAL DO SITE TREE OF LIFE

22 TRÊS DOMÍNIOS (Woese, 1995)

23 PROCARIONTES ÚLTIMO ANCESTRAL COMUM

24 ARCHAEA (do grego: antigo, velho) Organismos extremófilos; Toleram e crescem em ambientes inóspitos para qualquer outra forma de vida; Ex.: fontes termais ou temperaturas muito baixas, águas extremamente salgadas e condições extremas de ph;

25 ARCHAEA Crenarchaeota Nanoarchaeota Thaumarchaeota Korarchaeota Euryarchaeota

26 Sulfolobus: encontrada em águas termais e ambientes ricos em ácidos e enxofre. Halococcus salifodinae: encontrada em águas com concentrações elevadas de sal.

27 Methanococcoides burtonii: foi descoberta em 1992, em Ace Lake, Antártica, e pode sobreviver em temperaturas tão baixas como -2,5 C.

28 Dadas as condições geológicas e ambientais na Terra primitiva e por terem características fisiológicas que as classificam como organismos extremófilos, seriam as Archaea os organismos mais primitivos?

29 Provavelmente NÃO As Archaea se adaptaram às altas temperaturas e não se formaram nelas; Altas temperaturas possuem efeito desagregador para o RNA, açúcares e alguns aminoácidos; A 100 o C a meia-vida de diversos compostos é de segundos a horas.

30 MICRO-ORGANISMOS Estão em todos os ambientes da biosfera; Exercem papéis fundamentais nos ciclos biogeoquímicos; Representam mais da metade da biomassa global; Aplicações biotecnológicas.

31 Aplicações biotecnológicas Tecnologia Enzimática: - Biorremediação; - Indústria farmacêutica (Escherichia coli: insulina); - Extremozimas: enzimas produzidas pelas Archaea; - Enzimas estáveis em ambientes extremos: utilização industrial.

32 VANTAGENS DAS EXTREMOZIMAS Enzimas tradicionais são instáveis em altas temperaturas e baixos ph; Extremozimas: alcalofílicas, halofílicas, hipertermófilas/psicrófilias e barofílicas; Enzimas termofílicas: beneficiamento do amido, branqueamento de celulose e reação em cadeia da polimerase (PCR).

33 CONSIDERAÇÕES FINAIS FUTURO PROMISSOR ENSAIOS BIOECOTOXICOLÓGICOS ORGANISMOS NÃO-ALVO VIABILIDADE DE PRODUÇÃO VIABILIDADE OPERACIONAL UTILIZAÇÃO NO CAMPO; FOTODEGRADAÇÃO

34 Ah, e a vida? A vida é como disse o poeta: [...] e a vida, a vida o que é diga lá meu irmão [...]; É BONITA, É BONITA; E É BONITA. (Gonzaguinha, 1982) MUITO OBRIGADO, mnocelle@vm.uff.br