terça-feira, 28 de maio de 2013

1º anos:2º BIM/2013- ORIGEM DA VIDA E DOS SERES VIVOS- TEXTOS COMPLEMENTARES



A origem da Vida e dos Seres Vivos

A Terra Primitiva




Possíveis condições da Terra primitiva.



Estima-se que o planeta Terra surgiu há aproximadamente 4,6 bilhões de anos e que, durante muito tempo, permaneceu como um ambiente inóspito, constituído por aproximadamente 80% de gás carbônico, 10% de metano, 5% de monóxido de carbono, e 5% de gás nitrogênio. O gás oxigênio era ausente ou bastante escasso, já que sua presença causaria a oxidação e destruição dos primeiros compostos orgânicos – o que não ocorreu, propiciando mais tarde o surgimento da vida.

Nosso planeta foi, durante muito tempo, extremamente quente em razão das atividades vulcânicas, jorrando gases e lava; ausência da camada de ozônio; raios ultravioletas, descargas elétricas e bombardeamento de corpos oriundos do espaço. Sobre isso, inclusive, sabe-se que a maioria do carbono e de moléculas de água existentes hoje foi parte constituinte de asteroides que chegaram até aqui.

Foi esta água que permitiu, ao longo de muito tempo, o resfriamento da superfície terrestre, em processos cíclicos e sucessivos de evaporação, condensação e precipitação. Após seu esfriamento, estas moléculas se acumularam nas depressões mais profundas do planeta, formando oceanos primitivos.

Agregadas a outras substâncias disponíveis no ambiente, arrastadas pelas chuvas até lá; propiciaram mais tarde o surgimento de primitivas formas de vida. Muitas destas substâncias teriam vindo do espaço, enquanto outras foram formadas aqui, graças à energia fornecida pelas descargas elétricas e radiações.

Um cientista que muito contribuiu para a compreensão de alguns destes aspectos foi Stanley Lloyd Myller, que, em 1953, criou um dispositivo que simulava as possíveis condições da Terra primitiva; tendo como resultado final a formação de moléculas orgânicas a partir de elementos químicos simples.
Por Mariana Araguaia
Graduada em Biologia
Equipe Brasil Escola



Formas de vida na Terra

Duas hipóteses tentam explicar como os primeiros seres vivos conseguiram obter e quebrar o alimento para sua sobrevivência.

 O surgimento do primeiro ser vivo na superfície terrestre ainda é cercado de mistérios

Depois de muitas experiências feitas por vários cientistas, Louis Pasteur finalmente conseguiu provar a Teoria da biogênese, na qual a vida se origina de outra preexistente. Com a aceitação da biogênese, outra questão passou a atormentar os cientistas da época: “Se os seres vivos se originam de outro preexistente, como se originou o primeiro ser vivo?”.
Embora não tenhamos um retrato exato dos seres vivos mais primitivos, podemos imaginar que eles eram microscópicos, envoltos por uma membrana e que em seu interior ocorriam diversas reações químicas que eram ordenadas e controladas por informações genéticas. Essas reações transformavam o alimento, do qual esses seres vivos se alimentavam, em componentes do seu corpo, o que lhes permitiam crescer e se reproduzir. Mas você deve estar se perguntando: do que esses seres vivos se alimentavam? Por essa também ser uma questão que divide a opinião dos cientistas, duas hipóteses são aceitas, a hipótese heterotrófica e a hipótese autotrófica.
Hipótese heterotrófica
Como dissemos anteriormente, acredita-se que os seres vivos primitivos eram muito simples, assim como as reações químicas de suas células. Por esse motivo, cientistas acreditam que esses organismos apresentavam nutrição sapróbia, isto é, conseguiam seu alimento pela absorção de moléculas orgânicas simples dos mares primitivos, pois a produção do próprio alimento envolve a capacidade de produzir substâncias, o que esses organismos não apresentavam.
Nessa atmosfera primitiva não havia oxigênio, e, por isso, esses organismos primitivos deviam retirar a energia das moléculas de alimento através de mecanismos mais simples que a fermentação, que é realizada atualmente por alguns fungos e bactérias. Com a grande oferta de alimento, esses organismos obtinham energia e conseguiam se reproduzir, mas, com o passar do tempo, o alimento tornou-se escasso para o número de organismos. Dessa forma, teria se iniciado uma competição, levando à morte de muitos organismos. Segundo os defensores dessa hipótese, nessa época, alguns organismos vivos já teriam evoluído a tal ponto que já conseguiam captar a energia luminosa do Sol e empregá-la para produzir moléculas orgânicas usadas como alimento.
Hipótese autotrófica
Os defensores dessa hipótese acreditam que na Terra primitiva não havia quantidade suficiente de matéria orgânica para sustentar a multiplicação dos primeiros seres vivos até o aparecimento da fotossíntese. Eles defendem também que os seres vivos surgiram em locais mais protegidos, como o assoalho dos mares primitivos, já que a superfície terrestre era muito instável. Segundo esses cientistas, os primeiros organismos vivos eram quimiolitoautotróficos, ou seja, produziam seu alimento a partir da energia liberada por reações químicas entre componentes inorgânicos, como o enxofre e compostos de ferro.
Essa possibilidade consolidou-se após a descoberta de vida nas fontes termais submarinas, que se encontram no fundo dos oceanos. Muitas bactérias que vivem nesses locais são autótrofas, mas realizam um processo diferente da fotossíntese.
De acordo com essa hipótese, a partir dos primeiros seres quimiolitoautotróficos surgiramos seres que realizam a fermentação, depois os seres fotossintetizantes, e por fim os seres aeróbicos (que realizam a respiração).

Por Paula Louredo
Graduada em Biologia


OS SERES VIVOS
 
A origem da vida
           O planeta Terra formou-se há cerca de 4,6 bilhões de anos. Sua aparência inicial era completamente diferente da aparência que tem hoje. Não havia nele qualquer tipo de ser vivo.
Supõe-se hoje, através do estudo de fósseis, que os primeiros seres vivos surgiram provavelmente há cerca de 3,5 bilhões de anos.
Ao longo dos tempos, várias hipóteses foram elaboradas na tentativa de responder como os planetas apareceram - como a hipótese da geração espontânea, a hipótese extraterrestre entre outras.

HIPÓTESES SOBRE A ORIGEM DA VIDA E DOS SERES VIVOS

A hipótese da geração espontânea
Até o século XIX, imaginava-se que os seres vivos poderiam surgir não só a partir da reprodução de seres preexistentes, mas também a partir de matéria sem vida, de uma forma espontânea. Essa ideia, proposta há mais de 2.000 anos por Aristóteles, filósofo grego, é conhecida como geração espontânea. 
Segundo aqueles que acreditavam na geração espontânea, determinados objetos poderiam conter um “princípio ativo”, isto é, uma espécie de “força” capaz de transformá-los em seres vivos.
Através da geração espontânea, explicava-se, por exemplo, o aparecimento de vermes no intestino humano, como a lombriga, ou o surgimento de ”vermes” no lixo ou na carne em putrefação.
Logicamente, quem assim pensava desconhecia o ciclo de vida de uma lombriga ou uma de mosca. Hoje, sabe-se que as lombrigas surgem no intestino humano a partir da ingestão de água e de alimentos contaminados por ovos fecundados de lombrigas preexistentes. Sabe-se também que os “vermes” que podem aparecer no lixo e na carne em decomposição são, na verdade, larvas de moscas que se desenvolvem a partir de ovos depositados nesses materiais por moscas fecundadas.
A hipótese extraterrestre
            Svante Arrhenius (1859-1927), um físico e químico sueco, supunha que, em épocas passadas, poeiras espaciais e meteoritos caíram em nosso planeta trazendo certos tipos de microrganismos, provavelmente semelhantes a bactérias. Esses microrganismos, então, foram se reproduzindo, dando origem à vida na Terra.
  A hipótese de Oparin
            Até chegar à forma que tem hoje, com seu relevo, rios, oceanos, campos, desertos e seres vivos, a Terra passou por diversas transformações.
            Quando se formou admite-se, o planeta era tão quente que era impossível a vida desenvolver nele. O surgimento da vida só se tornou possível com algumas mudanças ocorridas, por exemplo, no clima e na composição dos gases atmosféricos. 
Atmosfera primitiva
Atmosfera atual
  Hidrogênio (H2)
  Nitrogênio (N2)
  Metano (CH4)
  Oxigênio (02)
  Amônia (NH3)
  Gás carbônico (CO2)
  Vapores de água
  Vapores de água

  Gases nobres
            Os vapores de água foram um dos componentes mais importantes da atmosfera primitiva. Admite-se que eles resultaram da grande atividade dos vulcões. Esses vapores de água foram se acumulando na atmosfera durante séculos.
            Nas altas camadas da atmosfera, os vapores de água, na forma de densas nuvens, resfriavam-se e, condensando-se, começaram a cair como chuva. Era o início do ciclo da água, que ocorre até hoje (evaporação => condensação => chuva). Como a superfície da Terra era quentíssima, a água evaporava-se quase imediatamente, voltando a formar nuvens. Por milhões de anos, imagina-se, houve essa sequência de chuvas e evaporação antes que os oceanos fossem formados. Somente quando a superfície da Terra se resfriou muito, começou a haver acumulo de água líquida em regiões mais baixas, formando lagos, mares e oceanos.
            Foi nos oceanos primitivos que a vida deve ter se originado. Pelo menos é o que até agora os cientistas têm aceito como hipótese mais provável. Um deles, o bioquímico russo de nome Aleksandr Ivanovitch Oparin (1894-1980), procurou explicar a formação do primeiro ser vivo a partir de moléculas orgânicas complexas.
Das moléculas orgânicas aos coacervados
            Oparin acreditava que as moléculas orgânicas foram produzidas a partir de reações ocorridas entre os gases existentes na atmosfera primitiva. Essas reações teriam sido provocadas pela energia do raios ultravioletas do Sol e pelas descargas elétricas dos raios durantes as tempestades, então muito frequentes.
            Entre as diversas moléculas orgânicas supostamente produzidas a partir de gases primitivos, destacam-se os aminoácidos. Os aminoácidos formados devem ter combinado entre si dando origem a outras substâncias mais complexas, chamados proteínas. Ao longo de milhões de anos, as proteínas foram se acumulando nos mares primitivos e se juntando em minúsculos aglomerados, que Oparin chamou de coacervados.
Dos coacervados às células
            A ciência atual admite que muitas substâncias presentes nos mares primitivos foram lentamente se juntando aos coacervados, tornando-os cada vez mais complexos. Admite também que no interior dos coacervados ocorreram muitas reações entre substâncias inexistentes, até que, depois de milhões de anos, surgiram os ácidos nucleicos.
            Os ácidos nucléicos organizam o material genético de uma célula e comanda suas atividades diversas, inclusive a reprodução. Assim, com o surgimento dessas moléculas muito especiais, os coacervados puderam se transformar em seres unicelulares.
            Os primeiros seres vivos da Terra, eram unicelulares, heterotróficos e alimentavam-se de substâncias existentes nos oceanos.
            Com o passar do tempo, o número desses seres primitivos aumentou muito. Os alimentos existentes no oceanos foram lentamente se tornando insuficiente para todos. Mas milhões de anos depois, após muitas modificações acorridas no material genético, alguns desses seres tornaram-se capazes de produzir clorofila e fazer fotossíntese. Surgiram, então os primeiros seres autotróficos, que produziam o alimento necessário para manter a vida na Terra.
            Foi a partir desses dois tipos de seres que se desenvolveu a vida na Terra. Eles foram se diferenciando cada vez mais e lentamente originando todos os seres vivos que conhecemos hoje, inclusive o homem.

Francesco Redi


Francesco Redi, adepto da BIOGÊNESE

Francesco Redi, cientista italiano, foi um dos primeiros biogenistas a questionar a teoria da geração espontânea. Através de suas observações e estudos com cadáveres de animais e a ocorrência de vermes, propôs em 1668, a partir de métodos empíricos simplificados, a hipótese que principiou a queda dos preceitos abiogenistas.

Em seu experimento, Redi colocou pedaços de carne em dois frascos abertos, cobrindo um deles com uma fina camada de gaze.

Após instantes da preparação, analisou que os dois frascos ficaram rodeados por moscas, mas elas só podiam pousar no pedaço de carne contida no frasco descoberto.

O experimento proposto por Redi.

Transcorridos alguns dias, com a matéria orgânica decomposta, notou o surgimento de larvas apenas no frasco aberto, concluindo então que as larvas surgiram do desenvolvimento de ovos colocados pelas moscas, e não da carne em putrefação, dotada de fonte de vida. Mas que a carne somente contribuía com um meio propício para atração de moscas, deposição de ovos e eclosão de larvas.

Com este teste provou que a vida não surge espontaneamente em qualquer circunstância, mas atestando que a vida somente se origina de outro ser vivente.

Por Krukemberghe Fonseca
Graduado em Biologia
Equipe Brasil Escola

Louis Pasteur

 O experimento de Louis Pasteur.

Adepto da teoria biogênica, Louis Pasteur em 1861, através de um experimento, conseguiu demonstrar conclusivamente a impossibilidade da geração espontânea da vida (hipótese tão defendida pelos abiogenistas), ou seja, a origem da vida somente é possível a partir da matéria viva, de um ser vivo preexistente.

No experimento, Pasteur adicionou um caldo nutritivo a um balão de vidro com gargalo alongado. Em seguida aqueceu o gargalo, imprimindo a esse um formato de tubo curvo (pescoço de cisne). Após a modelagem prosseguiu com a fervura do caldo, submetendo-o a uma temperatura até o estado estéril (ausência de micro-organismo), porém permitindo que o caldo tivesse contato com o ar.

Depois da fervura, deixando o balão em repouso por muito tempo, percebeu que o líquido permanecia estéril. Isso foi possível devido a dois fatores:

O primeiro foi consequente ao empecilho físico, causado pela sinuosidade do gargalo. O segundo ocasionado pela adesão de partículas de impureza e micro-organismos às gotículas de água formadas na superfície interna do gargalo durante a condensação do vapor, emitido pelo aquecimento e resfriado quando em repouso.

Depois de alguns dias, ao verificar a não contaminação, Pasteur quebrou o gargalo, expondo o caldo inerte aos micro-organismos suspensos no ar, favorecendo condições adequadas para a proliferação de germes.

Esse cientista além de contribuir para o fim do equívoco abiogenista, também desenvolveu, a partir da aplicação do aquecimento e resfriamento simultâneo, a técnica de pasteurização largamente utilizada para conservação dos alimentos.



Em síntese, Louis Pasteur enfatizava a importância de práticas higiênicas como: ferver ou filtrar a água, lavar e armazenar adequadamente os alimentos, evitando a contaminação por bactérias patogênicas

Origem dos Seres Vivos


O caos reinante na Terra Primitiva.
A origem dos seres vivos em nosso planeta ainda é uma questão polêmica que envolve desde a hipótese criacionista às teorias evolucionistas propostas pelas diferentes linhas de pensamento no campo científico.
No entanto, fundamentada na teoria da evolução molecular, acredita-se que a vida tenha surgido a partir da complexidade das combinações entre os elementos químicos, que constituíam o cenário da Terra Primitiva, conforme sugerido pelo biólogo Thomas Huxley (1825 – 1895), retomada posteriormente por John Haldane (1892 – 1964) e aperfeiçoado pelo bioquímico Aleksander Oparin (1894 – 1980).

Há mais ou menos 4,6 bilhões de anos, suposta época que o planeta Terra se formou em consequência da condensação (fusão) de partículas oriundas de uma grande explosão no cosmo (Big Bang), estaria a Terra sob fortes condições de pressão e temperatura.

Nesse período não existia uma camada de ozônio (O3) retentora de radiações. Além da radiação ultravioleta, o planeta também era frequentemente bombardeado por asteroides.

Segundo eles, ocorriam constantes erupções vulcânicas, emitindo grande quantidade de gases (moléculas): metano – CH4, amônia – NH3, gás hidrogênio – H2 e água H2O, suspensos na atmosfera primitiva.

O ambiente era extremamente redutor, consequente da inexistência ou baixa concentração do gás oxigênio (O2).

Contudo, os gases formados, submetidos a fortes descargas elétricas, tiveram seus arranjos inorgânicos reordenados. Tais substâncias colaboraram com a gradativa alteração da situação atmosférica e “climática”. A temperatura global foi amenizando a ponto de ocasionar chuvas que precipitavam as substâncias, se concentrando nos mares que se formavam.

Nos mares, as moléculas aumentavam em grau de complexidade, surgindo então as substâncias orgânicas, transformando os mares em um imenso caldeirão nutritivo.

Eventualmente, as condições da sopa nutritiva que se formou nos mares, deram origem aos coacervados (junção de moléculas complexas circundadas por uma película de água).

Evolutivamente, com o abrandamento da turbulenta situação do planeta, os coacervados (sistemas semi-isolados), tiveram suas reações químicas complementadas, efetivando trocas com o meio externo. Cada vez mais elaborados, os coacervados, provavelmente foram se aperfeiçoando a ponto de adquirir composição lipídica, proteica e até ácido nucleico.

Em 1953, através de uma simulação realizada pelo cientista Stanley Miller, experimentalmente reproduzindo em laboratório o ambiente atmosférico da Terra primitiva, obteve como resultado a formação de diversas substâncias orgânicas, entre elas os aminoácidos alanina e glicina.
Por Krukemberghe Fonseca
Graduado em Biologia

 

Experiências de Miller, Fox e Calvin


Esquema do Experimento de Miller. Os gases foram introduzidos ao sistema (1),
recebendo descargas elétricas (2). A mistura era esfriada, com o auxílio de um
condensador (3), se acumulava (4) e era, depois, aquecida (5), evaporando.
Depois, recebia novamente descargas elétricas, seguindo o ciclo.
 


Em 1953, o norte-americano Stannley Lloyd Miller construiu um aparelho contendo metano, amônia, hidrogênio e vapor de água, segundo o modelo de Oparin, que simulava as possíveis condições da Terra primitiva. Essa mistura gasosa foi submetida a descargas elétricas, como forma de simular os raios que deveriam ter ocorrido. Com a presença de um condensador no sistema, o produto era resfriado, se acumulava e depois era aquecido. Esse último processo fazia o líquido evaporar, continuando o ciclo.

Após uma semana funcionando, observou-se o acúmulo de substâncias orgânicas de cor castanha numa determinada região do aparelho, entre as quais encontrou vários aminoácidos.

A pesquisa de Miller foi pioneira no sentido de levantar questões acerca da possibilidade da matéria precursora da vida ter se formado espontaneamente, pelo conjunto de condições existentes ali. Hoje se sabe que a atmosfera terrestre primitiva continha 80% de gás carbônico, 10% de metano, 5% de monóxido de carbono e 5% de gás nitrogênio.

Poucos anos depois (1957), seguindo a mesma linha, o bioquímico estadunidense Sidney Fox aqueceu uma mistura seca de aminoácidos e constatou a presença de moléculas de natureza proteica, constituídas por alguns poucos aminoácidos. O experimento evidenciou que estes poderiam ter se unido através de ligações peptídicas, numa síntese por desidratação.

Melvin Calvin, outro cientista norte-americano, realizou experiências, bombardeando os gases primitivos com radiações altamente energéticas e obteve, entre outros, compostos orgânicos do tipo carboidrato.

Todas essas experiências demonstraram a possibilidade da formação de compostos orgânicos antes do surgimento da vida na Terra. Isso favoreceu a hipótese heterotrófica, uma vez que a existência prévia de matéria orgânica é um requisito básico não só para a alimentação dos primeiros heterótrofos, como também para sua própria formação.

Por Mariana Araguaia
Graduada em Biologia
Equipe Brasil Escola

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