evolução pré-biótica

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UNIVERSIDADE DO ESTADO DO PARÁ
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS NATURAIS
CURSO DE LICENCIATURA PLENA EM CIÊNCIAS BIOLÓGICAS
CAMILA VITÓRIA SILVA DA SLVA
EVOLUÇÃO PRÉ-BIÓTICA
SALVATERRA-PA
2021
Sumário
1.	INTRODUÇÃO	3
2.	EVOLUÇÃO MOLÉCULAR/ PRÉ-BIÓTICA OU EVOLUÇÃO QUÍMICA (Oparin/Haldane)	4
2.1.	A síntese pré-biótica de moléculas orgânicas	4
2.2.	Agregação de moléculas	5
2.3.	Evolução	5
3.	EXPERIMENTO DE MILLER E UREY	6
4.	DNA, RNA E PROTEÍNAS	7
5.	Referências	8
 
INTRODUÇÃO
A teoria da evolução molecular, também chamada de teoria da evolução química, é uma das hipóteses mais aceitas pela comunidade científica para explicar a origem da vida. Segundo esta teoria, substâncias químicas existentes na Terra primitiva teriam reagido entre si, originando moléculas orgânicas cada vez mais complexas que teriam sido precursoras dos primeiros seres vivos. De acordo com a teoria da evolução química, os organismos vivos teriam surgido, ao menos alguma vez na história da Terra, a partir de um processo abiogênico.
Na década de 1920, o cientista russo Aleksander Oparin (1894-1980) e o inglês John Haldane (1892-1964) propuseram, independentemente, cenários bastante similares sobre como a vida teria surgido na Terra de forma abiogênica. Embora não exista um consenso sobre qual era a composição química da atmosfera primitiva, acreditava-se inicialmente que ela era formada principalmente por metano (CH4), amônia (NH3), gás hidrogênio (H2) e vapor d’água (H20), com pouquíssimo gás oxigênio (O2), o que tornava o ambiente bastante redutor. Ambientes redutores favorecem a ligação entre átomos de carbono, por isso Haldane e Oparin hipotetizaram que estes ambientes teriam favorecido a formação de compostos orgânicos a partir de moléculas simples.
 Neste período, a Terra também estava passando por um processo de resfriamento, o que teria favorecido o acúmulo de água nas depressões da crosta, originando os mares primitivos. Descargas elétricas e a radiação UV, que eram bastante intensas, teriam sido a fonte de energia para a síntese de moléculas orgânicas a partir da união de moléculas presentes na atmosfera. Levadas pelas chuvas, essas moléculas recém-formadas teriam se acumulado nos mares primitivos, formando uma “sopa primitiva”, extremamente rica em matéria orgânica. Nessa sopa, moléculas orgânicas teriam se agregado, formando coacervados (grupos de moléculas orgânicas envoltos por moléculas de água) que, em algum momento teriam adquirido a capacidade de regular suas próprias reações e de se autoduplicar, dando origem às primeiras formas de vida.
Em 1953, os cientistas Stanley Miller e Harold Urey realizaram um experimento para testar, em laboratório a hipótese de Oparin e Haldane. Para isso eles elaboraram um sistema fechado simulando as condições supostamente existentes na Terra primitiva, incluindo os mares primitivos, os gases atmosféricos, relâmpagos etc. E o resultado foi a formação de moléculas orgânicas, incluindo vários aminoácidos encontrados em organismos atuais.
EVOLUÇÃO MOLÉCULAR/ PRÉ-BIÓTICA OU EVOLUÇÃO QUÍMICA (Oparin/Haldane)
O marco inicial do questionamento científico moderno a respeito da origem da vida, pode ser indicado pelos experimentos de Louis Pasteur, demonstrando que a formação de organismos vivos a partir da matéria inanimada, ou seja, a geração espontânea, não poderia ser um fenômeno trivial.
 A descoberta da composição química das atmosferas dos planetas exteriores, contendo hidrogênio, metano e amônia, gases constituídos pelos mesmos elementos que os compostos orgânicos que integram os seres vivos, sugeriu Oparin, um dos primeiros pesquisadores a se dedicarem a esta questão, que também nosso planeta poderia ter tido uma atmosfera com composição semelhante. Não conteria, por conseguinte, oxigênio, que poderia causar a decomposição dos compostos orgânicos por oxidação.
Mais tarde Haldane aperfeiçoou o modelo sugerindo que, sob ação de relâmpagos ou da radiação ultravioleta estes compostos seriam formados na atmosfera e carregados pelas chuvas aos oceanos, que passariam a ter as características de uma "sopa quente e rala", ou seja, a sopa primordial. Assim, a hipótese de Oparin e Haldane é uma hipótese explicativa da origem da vida, que afirma que a origem dos organismos vivos se encontra no comportamento físico-químico da matéria inanimada. Podemos dividir a hipótese de Oparin e Haldane em 3 partes: 
1. síntese pré-biótica de moléculas orgânicas,
2. a agregação de moléculas 
3. a evolução. 
A síntese pré-biótica de moléculas orgânicas
Síntese pré-biótica é uma etapa do processo de síntese celular onde as moléculas orgânicas são formadas a partir de compostos inorgânicos. Nessa etapa a atmosfera primitiva era formada por amônia, metano, hidrogênio e vapor de água. Com a diminuição da temperatura, o vapor de água condensava-se e caía na crosta terrestre, o que deu início ao ciclo das chuvas em nosso planeta. Apesar disso, essas chuvas que ocorriam eram extremamente ácidas, com elevado PH e nelas continham vários outros elementos químicos além de oxigênio e hidrogênio. Dentre esses elementos podemos citar o enxofre que estava presente na maioria da atmosfera da época. Nesse âmbito, acredita-se que tenha ocorrido a produção de endógena nas moléculas pré- bióticas, fazendo com que elas se dissipassem em grande escala pelo planeta, formando assim a atmosfera terrestre como conhecemos nos dias de hoje
Agregação de moléculas
nessa fase, as moléculas formadas começaram a unir-se e originaram compostos cada vez mais complexos e com um metabolismo primitivo. Quando a temperatura do planeta caiu ainda mais e as rochas resfriaram-se, os mares, lagos e oceanos começaram a formar-se, e as sustâncias lá presentes juntaram-se em estruturas maiores, dando origem aos chamados coacervados. Estes tinham a capacidade de absorver substâncias do meio e transformá-las em seu interior. Eles também eram capazes de reproduzir-se.
Evolução
 É onde os organismos sofreram grandes modificações, e seus aparatos bioquímicos tornaram-se semelhantes aos atuais. Uma contribuição teórica importante foi a de John Desmond Bernal, que levantou a questão da necessidade de concentração destes componentes e sugeriu como fatores importantes as superfícies de evaporação em lagoas costeiras e a capacidade de absorção de compostos minerais em contato com os oceanos primitivos. Elaborou também o conceito de biopoese, sistematizando em etapas progressivas o desenvolvimento da complexidade dos seres vivos. Estas formulações ganharam muita credibilidade depois que em 1953, Stanley Miller, trabalhando sob orientação de Harold C. Urey, obteve num histórico experimento, uma variedade de aminoácidos. A experiência de Miller consistiu basicamente em simular as condições da Terra primitiva postuladas por Oparin e Haldane. Para isso, criou um sistema fechado, sem oxigênio, onde inseriu os principais gases atmosféricos, tais como hidrogênio, amônia, metano, além de vapor d'água. Através de descargas elétricas, e ciclos de aquecimento e condensação de água, obteve após algum tempo, diversas moléculas orgânicas (aminoácidos). Deste modo, conseguiu demonstrar experimentalmente que seria possível aparecerem moléculas orgânicas através de reações químicas na atmosfera utilizando compostos que poderiam estar nela presentes. Estas moléculas orgânicas são indispensáveis para o surgimento da vida. Reanálises publicadas em outubro de 2008 do material original da experiência, mostraram a presença de 22 aminoácidos ao contrário dos 5 que foram criados no aparelho. Antigos resultados mostram uma forte evidência de que estas moléculas orgânicas específicas podem ser sintetizadas de reagentes inorgânicos atmosféricos.
EXPERIMENTO DE MILLER E UREY
A experiência de Miller e Urey foi uma experiência concebida para testar a hipótese de Oparin e Haldane sobre a origem da vida. Segundo o experimento, as condições na Terra primitiva favoreciam a ocorrência de reações químicas que transformavam compostos inorgânicos em compostos orgânicosprecursores da vida. A experiência de Miller e Urey foi uma experiência concebida para testar a hipótese de Oparin e Haldane sobre a origem da vida. Segundo o experimento, as condições na Terra primitiva favoreciam a ocorrência de reações químicas que transformavam compostos inorgânicos em compostos orgânicos precursores da vida.
Figura 1 - modelo do Experimento – Miller e Urey
Fonte: http://www.vidrariadelaboratorio.com.br/
O experimento de Miller e Urey: O frasco de baixo contém o “oceano” de água, que ao ser aquecido força vapor de água a circular pelo aparato. O frasco de cima contém a “atmosfera primitiva”, com metano (CH4), amônia (NH3), hidrogênio (H2) e o vapor de água. Quando uma descarga elétrica (raio) passa pelos gases, eles interagem, gerando amino ácidos (glicina, alanina, ácidos aspático e glutâmico, entre outros). 15% do carbono do metano original combinaram-se em compostos orgânicos.
DNA, RNA E PROTEÍNAS 
A descoberta, no início da década de 80, de que moléculas de RNA também podem desempenhar o papel de catalisadores deu um novo interesse à comunidade científica para a possibilidade de que o código genético talvez tivesse sido a invenção mais antiga. Os defensores do mundo do RNA postulam que o código genético é uma invenção anterior ao metabolismo. O DNA é o responsável pela síntese de RNA que, por sua vez, é o responsável pela síntese de proteínas e algumas enzimas catalisam a síntese de DNA e RNA. 
O DNA é uma molécula bastante complexa em estrutura, tendo uma baixa probabilidade de ter sido o primeiro a surgir de maneira abiótica. Além disso, o DNA não é capaz de fazer cópias dele mesmo sozinho, precisando da ajuda de RNAs e de proteínas para que a informação nele contida se expresse e seja preservada nas moléculas-filhas. Isto torna mais improvável ainda a sua participação inicial na origem da vida. Embora as proteínas se mostrem extremamente versáteis, existe uma grande tendência na comunidade científica em aceitar que o RNA é o mais primordial dos três polímeros. Isto decorre do fato de que RNA pode armazenar informações e catalisar reações.
 Entretanto, diversas objeções têm sido colocadas em relação ao mundo do RNA sendo estas: o fosfato encontrado na Terra está na forma insolúvel, então não está disponível para síntese dos nucleotídeos; as moléculas de nucleotídeos são muito complexas e provavelmente foram produzidas em pequenas quantidades não possibilitando a formação de polímeros e, as impurezas (mistura de muitas moléculas diferentes) existentes na Terra primitiva não possibilitariam as reações do mundo dos RNAs. Atualmente, é consenso na comunidade científica que o mundo dos RNAs não poderia ter ocorrido em condições de química prebiótica, mas sim foi uma invenção posterior, quando um certo grau de complexidade já havia sido atingido pelos primeiros organismos (não vivos). No entanto, os defensores de uma ou de outra possibilidade têm debatido muito, não chegando a algum consenso.
Referências 
SANTOS, Vanessa Sardinha. Hipótese de Oparin e Haldane. Mundo educação, [S. l.], p. 13 16, 14 jan. 2017.
COSTA MONTESANTI, Julia de almeida. Bioquímica. Teoria da evolução molecular, Site infoescola, p. 1, 2, 3, 16 abr. 2016.
Amabis, J.; Martho, G. Biologia moderna Amabis & Martho. Manual do Professor. 1ª Edição. São Paulo: Editora Moderna. 2016.
Grinspoon, D. Planetas solitários. A filosofia natural da vida alienígena. São Paulo: Globo. 2005.
Reece, Jane B. et al. Biologia de Campbell. 10ª Edição. Porto Alegre: Artmed. 2015.
Tirard, S. Origin of Life and Definition of Life, from Buffon to Oparin. Origins of Life and Evolution of Biospheres. 2010.
Cairns-Smith, A. G.; Seven clues to the origin of life, Cambridge University Press: UK, 1985; Cairns-Smith, A. G.; Genetic takeover and the mineral origin of life, Cambridge University Press, UK, 1982.