Origem da vida

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Origem da vida 
Teorias sobre a origem da vida 
Panspermia cósmica 
- O surgimento da vida aconteceu em outro planeta e 
cosmozoários (formas de vida vindas do espaço) teriam 
alcançado a Terra por meio de meteoritos 
 
Criação divina (criacionismo ou fixismo) 
- Ser supremo gerou todos os seres vivos 
 
Abiogênese 
- Teoria da Geração espontânea 
- Acreditava-se que um princípio ativo ou vital conseguiria 
transformar a matéria bruta em um ser vivo 
 
“Todos os seres vivos originam-se espontaneamente 
de matéria bruta” 
 
Jan Baptista van Helmont 
“Coloca-se, num canto sossegado e pouco iluminado, 
camisas sujas. Sobre elas, espalham-se grãos de trigo, e 
o resultado será que, e 21 dias, surgirão ratos” – Receita 
para se obter ratos 
 
 
John Needham 
Ferveu caldo de carne por 30 minutos, vedou o frasco 
com uma rolha e após alguns dias encontrou muitos 
micro-organismos (reanimação da abiogênese) 
 
“Geração espontânea se aplica à vida microbiana” 
“Seres microscópicos não se reproduzem, mas podem 
surgir por geração espontânea” 
 
 
Biogênese 
- Surgiu para contrapor a ideia da abiogênese 
“Só é possível haver vida a partir de vida preexistente” 
 
Francesco Redi 
“Os seres vermiformes que surgem na carne e 
putrefação são larvas, um estágio do ciclo de vida das 
moscas. As larvas devem surgir de ovos colocados por 
moscas, e não por geração espontânea a partir da 
putrefação da carne” – Contra a abiogênese 
 
 
Lazzaro Spallanzani 
Ferveu caldos nutritivos por mais tempo que Needham 
e utilizou um maçarico para derreter o gargalo do frasco 
(vedação) → Resultou-se na ausência de micro-
organismos e a geração espontânea foi refutada 
 
 
Argumentos de Needham: 
• Fervura demorada destruiu a “força vital” 
• Vedação hermética tornou o ar impróprio (sem 
O2) para o surgimento da vida – Abiogenistas 
acreditavam que a presença de ar fresco é 
fundamental para a geração espontânea da vida, 
enquanto os biogenistas percebiam que o ar é a 
fonte de contaminação dos caldos 
 
Louis Pasteur 
Refuta definitivamente a abiogênese, uma vez que os 
micro-organismos surgiam de outros micro-organismos 
preexistentes no ar e por isso não há geração 
espontânea (pasteurização: esterilização de alimentos) 
fotossíntese 
respiração 
celular 
 
fermentação 
quimiossíntese 
ferm
entação 
fotossíntese 
 
 
 
Evolução química (molecular) 
- A vida é resultado de um processo químico, no qual 
compostos orgânicos se combinam, formando moléculas 
e dando origem a estruturas com capacidade de 
autoduplicação → “células” 
 
Hipótese de Oparin e Haldane 
“Primeiros seres vivos teriam surgido de moléculas 
orgânicas que teriam se formado na atmosfera primitiva 
e depois dos mares, a partir de substâncias inorgânicas” 
 
Composição química da atmosfera primitiva: Metano (CH4), 
amônia (NH3), hidrogênio (H2) e vapor de água (H2O) 
 
Experimento de Miller e Urey 
Desenvolveram um aparelho que simulava as condições 
da Terra primitiva 
 
- Balão de vidro → Oceano primitivo 
- Metano, hidrogênio e vapor de água → Atmosfera primitiva 
- Aquecimento prolongado → Radiação ultravioleta (UV) e 
atividade vulcânica 
- Centelhas elétricas de alta tensão → Descargas elétricas 
(relâmpagos) 
- Condensador para resfriamento → Chuvas 
- Aparecimento de ureia, hidrocarbonetos e aminoácidos 
Coacervados 
Aglomerados de moléculas proteicas circundadas por 
uma camada de água que possivelmente são as formas 
mais próximas dos primeiros seres vivos 
 
Proteinoides → Coacervados → “Célula primitiva” 
 
 
 
Tendência atual 
A composição da atmosfera primitiva era diferente do 
que acreditava Oparin 
• Componentes: CO, CO2, H2, N2 e vapor de água 
• Ausência de metano e amônia 
• Fontes de carbono (CO e CO2) e fonte de nitrogênio 
(N2) 
• H2O (vapor) e CO2 produzidos pela intensa atividade 
vulcânica 
 
Evolução dos processos energéticos 
- Hipótese heterotrófica: A fonte de alimento dos 
primeiros seres seria constituída de moléculas que se 
acumulavam nos mares e lagos primitivos 
 
 organismo heterótrofo organismo 
 anaeróbico autótrofo 
 
 
 seres atuais organismo 
 heterótrofo 
 aeróbico 
• Fermentação: glicose → CO2 + álcool 
• Fotossíntese: CO2 + H2O → glicose + CO2 
• Respiração celular: glicose + O2 → CO2 + H2O 
+ energia 
 
 
- Hipótese autotrófica: Os primeiros seres produziam seu 
alimento a partir da energia liberada por reações químicas 
anteriores (oxidação de ferro e enxofre) da Terra 
 
organismo autótrofo heterótrofo 
 quimiossintetizante anaeróbico 
 seres atuais 
 heterótrofo autótrofo 
 aeróbico fotossintetizante 
Evolucionismo 
Evidências de evolução 
Evolução biológica (transformismo) 
- Modificações das características hereditárias de uma 
população ao longo das gerações → descendência com 
modificações 
- Ideia oposta ao fixismo (noção de que o número de 
espécies no planeta é fixo, não havendo alterações ao 
longo do tempo) 
 
Fósseis 
- Objeto de estudo da paleontologia 
- Restos de seres vivos 
- Partes duras: Ossos, dentes, conchas etc. 
- Partes moles: Músculos, nervos, vísceras (menor 
preservação) 
- Vestígios de seres vivos: Marcas, pegadas, fezes, 
contornos etc. 
 
Embriologia comparada 
- Semelhanças em embriões podem indicar parentesco 
evolutivo 
 
 
“A ontogenia recapitula a filogenia” – Busca por 
ancestrais comuns 
 
Estruturas vestigiais 
- Órgãos ou estruturas reduzidos/atrofiados em algumas 
espécies, demonstrando perda de função ao longo do 
processo evolutivo 
 
 
 
 
Semelhanças bioquímicas 
- Comparação de moléculas (DNA, aminoácidos, 
proteínas etc.) de espécies diferentes 
- Parentesco evolutivo é indicado pela quantidade de 
moléculas comuns evidenciando modificações a partir de 
um ancestral comum 
 
 
Anatomia comparada 
- Semelhanças internas ou externas podem evidenciar 
parentesco 
- Duas explicações: 
• Homologia ou divergência adaptativa: 
Semelhança de estrutura e origem embrionária 
entre organismos, podendo haver funções 
diferentes 
 
 
As estruturas homólogas derivam de um ancestral 
comum e as diferentes funções são explicadas pela 
divergência adaptativa (uma população ocupa diversos 
hábitats e se especializa de acordo com as 
particularidades de cada ambiente) 
 
• Analogia e convergência adaptativa: Órgãos 
análogos são aqueles que apresentam diferentes 
anatomias e origens embrionárias, mas possuem 
mesma função 
 
 
 
Analogias que surgem a partir de convergências 
adaptativas → semelhanças externas, morfológicas ou 
comportamentais resultantes de uma mesma pressão 
seletiva, exercida pelo ambiente em que vivem 
 
Adaptações evolutivas 
- Adaptação é a capacidade de uma espécie de se 
ajustar ao ambiente 
- Organismos mais adaptados têm mais chance de 
sobrevivência e podem transmitir essas características 
adaptativas a seus descendentes 
• Camuflagem: O organismo é semelhante ao 
ambiente em que vive (homocromia é ter a 
mesma cor do ambiente e homotipia é ter cor, 
formato, comportamento e semelhança ao 
ambiente 
 
 
 
 
 
 
• Mimetismo: Espécies diferentes apresentam 
semelhanças, envolvendo um indivíduo modelo 
e outro mímico (mimético) → Mimetismo 
batesiano é quando uma espécie inofensiva imita 
outra perigosa 
 
 
 
 
 
 
 População de organismos-modelo deve ser mais 
 numerosa do que a população de mímicos 
 
• Coloração de advertência (aposematismo): 
Coloração marcante e chamativa que sinaliza aos 
predadores perigo em fontes alimentares que 
devem ser evitadas 
 
 
 
 
 
 
 Há vantagens para os predadores, uma vez que 
 estes são prevenidos de capturar presas que 
 podem lhes causar prejuízos ou levá-losà morte 
 
 
Teorias evolutivas 
Lamarckismo 
- Primeiro cientista a propor ideias contrárias ao 
pensamento fixista (defende a ideia de que seres tendem 
a um aumento de complexidade ao longo do tempo) 
- O ambiente gera a necessidade de adaptação: Ocorrem 
alterações/modificações nas estruturas a partir do 
esforço ou da atrofia delas 
 
O ambiente induz/força modificações nos seres vivos que 
respondem ativamente e se adaptam → adaptação ativa 
 
- Lei do uso e desuso: O uso contínuo de determinadas 
partes do corpo pode levar seu desenvolvimento e a 
falta de uso pode atrofiar a estrutura 
- Lei da transmissão dos caracteres adquiridos: 
Características transmitidas aos descendentes através da 
reprodução 
- Lamarck não sabia da existência de dois tipos diferentes 
de células: Somáticas (formam todo o corpo, exceto os 
gametas e não podem ter alterações que sejam 
hereditárias) e germinativas (formação de gametas) 
 
 
Darwinismo 
- Uma população ancestral comum sofre diversas 
pressões seletivas em cada ambiente, através de 
irradiação adaptativa, originando diferenças (seleção 
natural) 
 
A variabilidade é submetida à seleção natural, e os seres 
mais aptos sobrevivem, sendo os menos aptos eliminados 
 
- Seleção artificial: Cruzamentos seletivos de animais e 
vegetais para aprimorar características desejáveis, 
descartando os resultados desfavoráveis 
 
 
Teoria moderna da evolução biológica 
Contexto histórico 
- Teoria de Darwin sobre a existência de variabilidade nas 
características hereditárias não conseguiu explicar as 
causas 
- Os trabalhos com genética e biologia celular permitiram 
o preenchimento das lacunas deixadas pelo Darwinismo, 
especialmente graças à estudos de Gregor Mendel com 
ervilhas 
- Surgimento da Teoria moderna da evolução 
(Neodarwinismo) 
 
Mutações 
- Modificações que ocorrem no material genético de um 
organismo → raras e aleatórias (ao acaso) 
- Podem ser espontâneas ou induzidas por fatores 
ambientais (mutagênicos) 
- Podem ocorrer tanto em células somáticas quanto nas 
germinativas, mas apenas as que ocorrem nas células 
germinativas que podem ser herdadas 
• Mutações gênicas: Alterações na sequência de 
bases nitrogenadas de um gene (segmento de 
DNA para uma certa característica) que 
permitem o surgimento de novas versões dos 
genes que podem determinar novas 
características (se for uma mutação benéfica e 
trouxer vantagens, tenderá a se manter nos 
descendentes) – ex: heterocromia, polidactilia 
 
 
 
• Mutações cromossômicas: Afetam o número ou 
a estrutura dos cromossomos de um indivíduo 
(cromossomos são formados pelo arranjo de 
moléculas de DNA associadas a proteína) – ex: 
síndrome de Down, síndrome de Turner 
 
 
Recombinação gênica 
- Durante o processo de reprodução sexuada, ocorre 
mistura de alelos entre indivíduos parentais 
- Antes dessa mistura, pode haver troca de segmentos 
entre cromossomos na formação dos gametas, 
chamadas de permutação ou crossing over 
- As mutações são a única forma de gerar novos genes 
ou alelos, e as recombinações permitem que esses alelos 
se organizem em novos arranjos nos descendentes 
(ampliando a variabilidade genética) 
 
 
 
Exemplos clássicos explicados pelo Neodarwinismo: 
Resistência de insetos ao uso de DDT, anemia falciforme e 
malária, resistência de bactérias aos antibióticos etc. 
 
Tipos de mecanismos de seleção natural 
- Seleção estabilizadora: Preserva as características 
médias da população, favorecendo os indivíduos com 
fenótipo intermediário 
 
 
 
- Seleção direcional: Preserva determinada característica 
extrema da população da população, favorecendo os 
indivíduos com determinado fenótipo extrema 
 
 
 
- Seleção disruptiva: Preserva ambas as características 
extremas da população, favorecendo indivíduos com 
fenótipos extremos 
 
 
 
 
Seleção sexual 
- Algumas características foram selecionadas não por 
serem mais adaptativas ao ambiente, mas porque os 
ajudam a conseguir parceiros sexuais 
• Intrassexual: Competição entre machos por 
acesso às fêmeas (chifres, garras, força física) 
• Intersexual: Machos competem para serem 
escolhidos pelas fêmeas e prevalecem 
características que tornam os machos mais 
atraentes (cor das penas, canto, ritual de dança) 
 
Deriva genética 
- Processo aleatório em que a frequência de alelos e 
fenótipos de uma população é alterada sem ter relação 
com maior ou menos adaptabilidade → populações 
pequenas 
 
Migração 
- Movimentação de entrada (imigração) ou de saída 
(emigração) de indivíduos de uma população 
- Populações são conjuntos de organismos da mesma 
espécie que habitam uma certa área geográfica 
- A inclusão ou exclusão de indivíduos de uma população 
pode interferir nos fenótipos observados naquele grupo 
e no padrão de descendência ao longo do tempo 
 
Especiação 
Conceito biológico de espécie 
Conjunto de indivíduos geneticamente semelhantes, 
capazes de cruzar entre si e gerar descendentes férteis 
(limitação do conceito para organismos com reprodução 
assexuada e fósseis) 
• Intrafertilidade: Dois organismos que pertencem 
à mesma espécie 
• Interesterilidade: Entre espécies diferentes, não 
havendo geração de descendentes 
 
Espécies artificiais 
Obtidas por intervenção humana, são fruto do 
cruzamento entre seres semelhantes, porém de 
espécies diferentes → Resulta-se em organismos 
híbridos estéreis (inférteis), incapazes de gerar 
descendentes 
 
Raças ou subespécies 
Variações fenotípicas dentro da mesma espécie em que 
indivíduos apresentam diferenças, mas permanecem 
férteis quando cruzados 
 
 
Isolamento reprodutivo 
Se duas espécies não conseguem se reproduzir e gerar 
prole fértil, então ocorreu isolamento reprodutivo entre 
elas (pode surgir por mecanismos pré-zigotos ou pós-
zigotos) 
 
Mecanismos pré-zigóticos 
Impedem o encontro dos gametas ou de casais → Não 
há formação de zigoto 
 
Isolamento ecológico ou de hábitat 
- Indivíduos de populações diferentes vivem na mesma 
área geográfica, mas em hábitats distintos 
 
Isolamento mecânico 
- Diferenças anatômicas (forma e tamanho) impedem o 
cruzamento de indivíduos 
 
Isolamento temporal, sazonal ou estacional 
- Populações que vivem no mesmo hábitat amadurecem 
suas estruturas reprodutivas em momentos/épocas 
diferentes 
 
Isolamento comportamental ou etológico 
- Populações apresentam diferentes comportamentos 
reprodutivos → Rituais de acasalamento (corte nupcial) 
 
Isolamento gamético 
- Incompatibilidade entre os gametas 
 
Mecanismos pós-zigóticos 
Manifestam-se depois da fecundação, impedem 
desenvolvimento do embrião ou provocando a 
esterilidade dos descendentes → Há formação do zigoto 
 
Inviabilidade do híbrido 
- Híbrido não consegue completar seu desenvolvimento 
embrionário ou morre antes de atingir a maturidade 
reprodutiva (aborto) 
 
Esterilidade do híbrido 
- Híbrido é saudável (viável), mas não consegue gerar 
descendentes → Incompatibilidade genética entre as 
espécies cruzadas 
 
Especiação 
Formação de novas espécies por acúmulo de diferenças 
genéticas entre populações → Se o fluxo gênico for 
interrompido, haverá isolamento reprodutivo 
 
Especiação alopátrica 
- Isolamento geográfico de subpopulações, através de 
uma barreira geográfica 
- Pressão seletiva diferencial e acúmulo de diferenças 
genéticas entre indivíduos das subpopulações → Ação 
de fatores evolutivos 
- Formação de raças e acúmulo de mais diferenças ao 
longo do tempo, até que se atinja o isolamento 
reprodutivo e se complete a formação de novas 
espécies 
 
 
Especiação simpátrica 
- Acúmulo de diferenças genéticas sem isolamento 
geográfico (evento raro → só ocorre isolamento 
reprodutivo) 
- Ocorre por seleção disruptiva ou através de mutações 
cromossômicas