Biologia-01-Moderna-Plus-(com-respostas)-058-060

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Hipótese heterotrófica
Há algumas décadas, a hipótese mais aceita sobre o modo de nutrição dos primeiros seres vivos 
era a hipótese heterotrófica. De acordo com essa hipótese, a fonte de alimento dos primeiros seres 
seria constituída de moléculas orgânicas produzidas de modo abiogênico e acumuladas nos mares e 
lagos primitivos. O principal argumento em favor dessa ideia é que os primeiros seres vivos, por serem 
muito simples, ainda não teriam desenvolvido a capacidade de produzir substâncias alimentares e 
seriam, portanto, heterotróficos, alimentando-se de substâncias orgânicas disponíveis no meio.
Esses primitivos seres heterotróficos deviam extrair energia das moléculas nutritivas por meio 
de processos bioquímicos relativamente simples como a fermentação, por exemplo, realizada 
atualmente por certas bactérias e fungos. Na fermentação, moléculas orgânicas são quebradas 
e originam compostos orgânicos mais simples, liberando energia, utilizada para suprir os gastos 
do metabolismo. Um dos tipos de fermentação bem conhecido é a fermentação alcoólica da 
glicose, em que esse açúcar é transformado em álcool etílico (etanol) e gás carbônico, segundo 
a equação:
1 C6H12O6 ( 2 C2H5OH 1 2 CO2 1 Energia
 Glicose Etanol Gás carbônico
Os defensores da hipótese heterotrófica admitem que, com o passar do tempo, a fonte de 
alimento diminuiria, principalmente devido ao aumento de consumo pela população crescente 
de seres heterotróficos. Supõe-se que, nessa época, algumas linhagens daqueles seres pioneiros 
já teriam evoluído a ponto de captar energia luminosa do Sol e empregá-la para produzir molé-
culas orgânicas, utilizadas como alimento. Essas linhagens originariam os seres autotróficos 
fotossintetizantes.
Hipótese autotrófica
Atualmente, a hipótese mais aceita sobre o modo de nutrição dos primeiros seres vivos é a 
hipótese autotrófica. Seus defensores argumentam que na Terra primitiva não haveria molé-
culas orgânicas em quantidade suficiente para sustentar a multiplicação dos primeiros seres 
vivos até o surgimento da fotossíntese. Os primeiros seres vivos, de acordo com essa hipótese, 
seriam quimiolitoautotróficos (do grego litós, rocha), isto é, produziriam suas próprias substâncias 
alimentares pelo aproveitamento da energia liberada por reações químicas entre componentes 
inorgânicos da crosta terrestre. Uma possibilidade é que eles utilizassem compostos de ferro 
e de enxofre (por exemplo, FeS e H2S), supostamente abundantes na Terra primitiva. Essa ideia 
tem se consolidado devido à descoberta de microrganismos chamados arqueas, alguns dos 
quais vivem em ambientes inóspitos como fontes de água quente e vulcões submarinos, onde 
há liberação contínua de gás sulfídrico (H2S). Essas arqueas obtêm energia a partir de reações 
químicas como a mostrada a seguir:
FeS 1 H2S ( FeS2 1 H2 1 Energia
 Sulfeto Sulfeto de Dissulfeto Gás
 de ferro hidrogênio de ferro hidrogênio
 (gás sulfídrico)
Segundo a hipótese autotrófica, a partir dos primeiros seres quimiolitoautotróficos teriam 
surgido os outros tipos de seres vivos, primeiro os que realizam fermentação, depois os fotos-
sintetizantes e, por fim, os que respiram gás oxigênio (aeróbios).
Origem da fotossíntese
Um passo importante na história da vida na Terra foi o aparecimento da fotossíntese. Esse 
processo, atualmente realizado por algas, plantas e certas bactérias, consiste na produção de 
substâncias energéticas alimentares (geralmente glicídios) a partir de substâncias inorgânicas 
simples como água (H2O) e gás carbônico (CO2), utilizando luz como fonte de energia. Além de 
produzir glicídios, a maioria dos seres autotróficos atuais também produz gás oxigênio (O2), 
liberado para o ambiente.
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Tempo passado (bilhões de anos)
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AMPLIE SEUS 
CONHECIMENTOS
O holocausto do gás oxigênio
Acredita-se que, no início, os reagentes para a fotossíntese eram gás carbônico (CO2) e sul-
feto de hidrogênio (H2S). Ainda hoje, algumas espécies de bactéria, as sulfobactérias, realizam 
fotossíntese utilizando esses dois ingredientes, como se pode ver na equação a seguir:
6 CO2 1 12 H2S 1 Energia luminosa ( C6H12O6 1 6 S2 1 6 H2O
 Gás Sulfeto de Glicose Enxofre Água
 carbônico hidrogênio
As primeiras bactérias fotossintetizantes capazes de utilizar água (H2O) em lugar de gás 
sulfídrico (H2S) teriam surgido há pouco menos de 3 bilhões de anos; a abundância de água na 
Terra permitiu que essas bactérias se espalhassem por todo o planeta. As bactérias fotossinte-
tizantes pioneiras teriam sido ancestrais das cianobactérias atuais, que realizam o processo de 
fotossíntese mostrado na seguinte equação geral:
6 CO2 1 12 H2O 1 Energia luminosa ( C6H12O6 1 6 O2 1 6 H2O
 Gás Água Glicose Gás Água
 carbônico oxigênio
A capacidade de utilizar substâncias simples e energia da luz solar permitiu que as bacté-
rias fotossintetizantes primitivas invadissem os mares e todos os ambientes úmidos do 
planeta. A proliferação foi tanta que o gás oxigênio liberado por essas bactérias teria alterado 
significativamente a composição da atmosfera terrestre. A partir de 2,5 bilhões de anos atrás, a 
concentração de gás oxigênio, praticamente inexistente até então, aumentou progressivamente 
até atingir a porcentagem atual, em torno de 21%. (Fig. 2.13)
Figura 2.13 Gráfico que mostra a variação da 
porcentagem de gás oxigênio (O2) na atmosfera da 
Terra desde sua formação. No início, a atmosfera 
terrestre tinha pouco O2, que era produzido 
principalmente pela decomposição de moléculas 
de água sob ação da radiação ultravioleta do Sol. 
A quantidade de O2 atmosférico aumentou 
exponencialmente devido ao aparecimento de 
seres fotossintetizantes.
Fonte: Vieyra e Souza-Barros, em O que é vida? 
de El-Hani e Videira (Orgs.).
O gás oxigênio liberado na atmosfera devido à 
explosão populacional dos seres fotossintetizantes pro-
vavelmente causou grande impacto ambiental. Muitos 
metais foram oxidados, formando compostos que se 
alojaram no fundo de mares e rios e originaram os 
depósitos de minérios, como a hematita e a pirita, hoje 
explorados pela humanidade. Ao reagir com compostos 
orgânicos, o gás oxigênio provocaria sua degradação. 
Os cientistas acreditam que hoje seria impossível o 
surgimento da vida como ocorreu no passado, devido 
à grande concentração de gás oxigênio na atmosfera: 
ele provocaria a oxidação imediata das substâncias 
essenciais ao processo da vida, destruindo-as.
Segundo a bióloga Lynn Margulis (n. 1938), o 
gás oxigênio, precioso nos dias atuais, foi um terrível 
poluente atmosférico para a maioria dos seres 
que habitavam o planeta há aproximadamente 
2 bilhões de anos. Os seres que ainda não haviam 
desenvolvido processos para se proteger dos efei-
tos nocivos do gás oxigênio extinguiram-se. Hoje, 
todos os seres vivos (exceto bactérias anaeróbias 
obrigatórias) têm eficientes mecanismos quími-
cos de proteção contra os efeitos oxidantes do 
gás oxigênio.
A suposta mortandade causada pela presença 
do gás oxigênio na atmosfera foi, de acordo com 
Margulis, um “holocausto do oxigênio”. O termo 
holocausto vem do grego holókauston e refere-se a 
uma antiga forma de sacrifício em que a vítima era 
inteiramente queimada.
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Origem da respiração aeróbia
A vida, que traz em sua essência a capacidade de se adaptar e se perpetuar,encontrou uma 
saída para o aumento do gás oxigênio na atmosfera. Os seres ancestrais das cianobactérias, além 
de desenvolverem sistemas químicos antioxidantes, passaram a aproveitar o poder oxidante do 
gás oxigênio para quebrar as moléculas orgânicas dos alimentos que elas mesmas produziam 
pela fotossíntese. A oxidação controlada das substâncias orgânicas utilizadas como alimento 
garantiria alta eficiência na obtenção de energia; surgia, assim, a respiração aeróbia, processo 
de obtenção de energia cuja equação simplificada é:
C6H12O6 1 6 O2 ( 6 CO2 1 6 H2O 1 Energia
 Glicose Gás Gás Água
 oxigênio carbônico
Note que a equação da respiração aeróbia é praticamente inversa à da fotossíntese. Assim, 
há cerca de 2 bilhões de anos, começou a se estabelecer, na Terra, um equilíbrio dinâmico entre 
fotossíntese e respiração aeróbia, que perdura até hoje. Na fotossíntese, gás carbônico e água 
são utilizados como reagentes e originam, como produtos, moléculas orgânicas e gás oxigênio 
(O2); na respiração aeróbia, moléculas orgânicas reagem com moléculas de gás oxigênio (O2) e 
originam, como produtos, água (H2O) e gás carbônico (CO2). (Fig. 2.14)
Uma consequência da presença de gás oxigênio na atmosfera terrestre foi a formação de 
uma camada de gás ozônio (O3) na estratosfera, entre 12 e 50 quilômetros de altitude. O ozônio 
origina-se do gás oxigênio (O2) e bloqueia a passagem da maior parte da radiação ultravioleta 
proveniente do Sol, que teria efeito letal sobre os seres vivos. Antes do surgimento da camada 
de ozônio, a vida estava restrita aos ambientes protegidos de lagos e mares. Foi a filtração de 
radiação ultravioleta pela camada de ozônio atmosférica que deu aos seres vivos a possibilidade 
de colonizar ambientes de terra firme, expostos à luz solar.
Energia 
luminosa 
do Sol
Gás carbônico
Água
Fotossíntese, realizada 
por plantas, algas e 
bactérias
Glicídios
Gás oxigênio
Respiração, realizada 
por animais, plantas, 
algas, fungos, 
protozoários e bactérias
Figura 2.14 Representação esquemática do equilíbrio dinâmico entre a fotossíntese e a respiração aeróbia. 
Na fotossíntese, os reagentes gás carbônico (CO2) e água (H2O) originam glicídios e gás oxigênio (O2) como 
produtos. Na respiração aeróbia, ocorre o inverso: os reagentes são gás oxigênio (O2) e substâncias orgânicas 
e os produtos são gás carbônico (CO2) e água (H2O). (Representação sem escala, cores-fantasia.)