Origem da Vida na Terra

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Origem e Evolução 
Biologia Geral I
Anna BorgesAnna BorgesAnna BorgesAnna Borges
Origem e Evolução 
dos Seres Vivos
Origem e Evolução dos Seres 
Vivos
⇒ Estudos de fósseis pontuam evidências de que:
⇒ Vida na Terra →→→→ 3,5 bilhões de anos
⇒ Células eucariontes →→→→ 2 bilhões - 1,4 bilhão de anos
⇒ Organismos multicelulares →→→→ cerca de 700 milhões de anos
⇒ Seres eucariontes surgiram dos seres procariontes
Primeiros humanos
Extinção dos dinossauros
Colonização da terra 
pelas plantas
Primeiros fósseis animais
Origem dos eucariontes 
pluricelulares
Primeiros fósseis de 
eucarióticos
O O2 produzido pelas 
cianobactérias começa a 
aparecer na atmosfera
Primeiros fósseis de 
eucarióticos
Primeira evidência 
química dos eucariontes
Primeiros fósseie de 
procariontes
Evidência química da vida
Origem da vista
Solidificação da crosta 
terrestre
Origem da terra
A Origem da Vida
⇒ Até o século XIX, muitos acreditavam que todos os seres vivos
sempre teriam sido como são hoje
⇒ Não teriam evoluído
⇒ Uma entidade máxima, poderosa, criou toda a vida como ela é
⇒ Criacionismo
⇒ Esta explicação não era totalmente aceita mesmo na antiga Grécia
Origem da Vida
(Biogênese x Abiogênese)
Abiogênese
⇒Teoria de Aristóteles - séc. IV - única e imutável verdade por séculos
⇒ Vida resultado da ação de um “princípio ativo” sobre a
matéria inanimada
⇒ Tornando-a animada⇒ Tornando-a animada
⇒ Não haveria qualquer intervenção sobrenatural
⇒ Haveria um fenômeno natural, geração expontânea
⇒ Adeptos até a “era moderna”
⇒ Van Helmont (1557-1644) → “cheiros dos pântanos geravam rãs” e
“roupa suja gerava ratos”
⇒ Os naturalistas da época → “intestinos produziam vermes” e “carne em
decomposição produzia moscas”
Biogênese
⇒ No século XVII Aristóteles teve suas idéias contestadas pelo naturalista 
Francisco Redi
Origem da Vida
(Biogênese x Abiogênese)
⇒ Idéia de que todos os organismos vivos surgiam à partir de
inseminação por ovos
⇒ Para provar sua teoria, realizou um dos experimentos mais
notáveis da história das Ciências
⇒ Primeiro de que se tem registro a utilizar um método
Biogênese
Francisco Redi - 1668
⇒ Colocou carne em 8 frascos⇒ Colocou carne em 8 frascos
⇒ Selou 4 e deixou 4 abertos
⇒ Após dias 
→→→→ Haviam moscas e vermes nos frascos abertos
→→→→ Os frascos fechados estavam “livres de
contaminação”
⇒ A experiência foi aceita pelos naturalistas 
como uma prova infutável contra a abiogênese.
Abiogênese foi em parte 
reabilitada
⇒ Invenção do microscópio (sec. XVI)→→→→ uso cescente em XVII
⇒ abiogênese em parte reabilitada
⇒ Explica a existência e desenvolvimento de microorganismos
⇒ Final do século XVIII, Needham e Spallanzani, debatem o assunto:
⇒ Needham utilizou-se de infusões, colocadas em frascos aquecidos
e deixados no ar
⇒ As infusões foram invadidas por microorganismos →→→→ interpretou
que tais microorganismos surgiam devido a geração espontânea
(ação do princípio ativo)
Abiogênese foi em parte 
reabilitada
⇒ Spallanzani usou infusões fervidas durante 1 hora
⇒ as distribuiu em 16 frascos
⇒ 4 lacrados
⇒ 4 fortemente arrolhados
⇒ 4 tapados com algodão⇒ 4 tapados com algodão
⇒ 4 deixados abertos ao ar)
⇒ a proliferação de microorganismos era proporcional ao contato com
ar
⇒ Needham contestou os resultados obtidos por Spallanzani
⇒ Alegando que as infusões teriam sido fervidas por tempo demasiado
⇒ “princípio ativo” teria sido destruído
Luis Pasteur Destruiu Definitivamente 
a Idéia da Geração Espontânea
⇒ 1862, Luis Pasteur destruiu, em definitivo, a idéia de geração espontânea
⇒ Infusões em balões de vidro, em contato com o ar
⇒ Aqueceu e alongou o “pescoço” de cada balão
⇒ Formando o “pescoço de cisne”
⇒ Ferveu de forma que o vapor saísse das extremidades dos balões
⇒ Após esfriar→ os líquidos não apresentavam qualquer alteração
⇒ odor ou sabor→ Não pareciam estar contaminados⇒ odor ou sabor→ Não pareciam estar contaminados
⇒ Quebrou o “pescoço” de alguns balões
⇒ Constatou que os líquidos ficavam infestados de organismos
⇒ Microorganismos se formavam à partir de partículas do ar
⇒ Nos balões que permaneceram com o “pescoço” intacto,
⇒ Entrada lenta e gradual do ar pelos caminhos estreitos e curvos
⇒ deposição das partículas, impedindo a contaminação
⇒ Ficou provado que a vida surge sempre de outra vida, pré-existente
⇒Terminar de vez com a idéia da abiogênese
Luis Pasteur Destruiu Definitivamente 
a Idéia da Geração Espontânea
Origem da Vida na Terra
⇒ Teoria Cosmozóica→ esporos resistentes, em meteoritos
(Liebig, Richter e Helmholtz - Final do século XIX)
⇒Teoria da Panspermia → esporos impelidos por uma energia (onda luminosa)
(Arrhenius, físico sueco - Final do século XIX)
⇒Teoria da Panspermia Dirigida → colônias de microorganismos chegado à
Terra em uma nave espacial não tripulada - (Crick e Orgel - Final do século XX)
⇒Teoria de Oparin - A partir do ambiente primitivo da terra 4,7 bilhões de anos
(russo Oparin Final do século XX)
⇒ A teoria atualmente mais aceita pela comunidade científica mundial
Origem da Vida na Terra
⇒ Sol e os planetas do sistema solar se formaram simultaneamente à partir de uma
nuvem de gás e poeira cósmica, à cerca de 4,7 bilhões de anos
⇒ A atmosfera primitiva da Terra
⇒ Metano, amônia, hidrogênio e vapor d´água + altas temperaturas +
centelhas elétricas + radiação ultra-violeta
⇒ Aminoácidos - vapor d'água
⇒ Surgimento das chuvas sobre os aminoácidos desidratados⇒ Surgimento das chuvas sobre os aminoácidos desidratados
⇒ Proteínas
⇒ Esfriamento da crosta terrestre e o acúmulo de água nas reentrâncias dos leitos
dos oceanos
⇒ Os primeiros colóides
⇒ Primeiros coacervados e as nucleoproteínas
⇒ Esboços de cromossomos envoltos pela massa de coacervados
⇒ “pré-células”
⇒ As “pré-células” com membrana lipoproteica
⇒ autonomia e reprodução⇒ células vivas
Origem da Vida na Terra
⇒1953 - Miller e Urey
⇒ Simularam em um sistema fechado, livre de organismos vivos, as circunstâncias 
presumidas existirem na superfície da terra primitiva
⇒ Misturando gases (vapor de água, hidrogênio, metano e amônia) à energia
⇒ variedade de aminoácidos e compostos orgânicos foram sintetizados
Fixismo
⇒ Fixismo – Doutrina ou teoria filosófica do século XVIII → as espécies foram criadas tal
como são, permanecendo imutáveis, por toda a existência.
⇒ Defensor - o naturalista francês Georges Cuvier, pai da paleontologia
⇒ Criacionismo - Uma ou mais entidades inteligentes originaram o Universo e as
espécies
⇒ Oposição, em diferentes graus, às teorias científicas sobre fenômenos
relacionados à origem do Universo, da vida e da evolução das espécies
⇒"criacionista" x "acreditar em criação divina”⇒"criacionista" x "acreditar em criação divina”
⇒ evolucionistas teístas → aceitam as teorias evolucionistas e acreditam que
estas descrevam o método com que seu Deus tenha criado todas as coisas.
⇒ Espontaneísmo - Segundo Aristóteles, autor desta teoria, afirmava que as espécies
surgem por geração espontânea, a partir de uma massa inerte segundo um princípio
ativo
⇒ Catastrofismo - Pensamento geológico explica as alterações que ocorrem na Terra
em consequências de fenônemos súbitos causados por acontecimentos catastróficos →
por vezes considerados manifestações da intervenção divina.
⇒ A idéia foi mais aceita até meados do século XVIII
⇒ Cuvier explicava com base nessas catástrofes e no
criacionismo, a presença em certos estratos de fósseis de seres
vivos que não existem na atualidade e que seriam únicos nessas
sequências sedimentares.
Fixismo x Evolução
⇒ Atualmente, é discutido se a Evolução Biológica ocorre de maneira
gradual ou se as catástrofes, como as grandes extinções,são a causa da
evolução
⇒ Richard Dawkins é um importante defensor do gradualismo
⇒ Stephen Jay Gould é um importante defensor do Equilíbrio pontual
O princípio que afirma que as espécies 
Evolução
O princípio que afirma que as espécies 
não permaneceram imutáveis ao longo 
dos milênios e que, portanto, evoluíram
Lamarckismo
⇒ Teoria do biólogo francês Jean-Baptiste Lamarck (século XIX),
para explicar a evolução das espécies→ base duas teorias
⇒ A lei do “Uso e Desuso” – órgãos utilizados constantemente⇒ A lei do “Uso e Desuso” – órgãos utilizados constantemente
tendem a se desenvolver, enquanto órgãos inutilizados
podem sofrer atrofia
⇒ “Transmissão dos caracteres adquiridos” – as
características obtidas em decorrência do “uso e desuso”
seriam herdadas por gerações seguintes
⇒ Alfred Russel Wallace não aceitava a idéia de herança de
características adquiridas
Darwinismo
⇒ Teoria do naturalista inglês Charles Darwin
⇒ Publicada no livro On the origin of species (A origem das espécies), em
1859, após cinco anos a bordo do Beagle
⇒ Evolução através da selecção natural a partir de ancestral comum
⇒ Observação em população de tentilhões na Ilha de Galápagos:
1 - Rápido crescimento populacional está relacionado com o potencial reprodutivo
das espécies.das espécies.
2 - Relativa estabilidade quanto ao contingente populacional é limitada pelas
condições ambientais ao longo do tempo: disponibilidade de alimento, predação,
parasitismo e locais de procriação.
3 - Organismos de uma mesma população manifestam capacidades diferenciadas
para uma mesma condição (reprodutiva, alimentar, defesa, e outras intrínsecas de
cada espécie→ situação favorável ou desfavorável à sua existência.
4 - Boa parte das aptidões são transferidas hereditariamente.
Darwinismo
⇒ Darwin propôs 3 conclusões fundamentadas em observações e evidências
biológicas
⇒ 1 Durante a transição de gerações inúmeros indivíduos falecem, antes de
procriarem
⇒ 2 Os que sobrevivem e geram descendentes, são aqueles seleccionados e
adaptados ao meio, relações com os de sua espécie e ao ambienteadaptados ao meio, relações com os de sua espécie e ao ambiente
⇒ 3 A cada geração, a seleção natural favorece a permanência das
características adaptadas, constantemente aprimoradas e
constantemente melhoradas.
⇒ Acordo com estudo de fósseis, caracteres da natureza morfológica e
funcional e, mais recentemente, com estudos genéticos e de biologia
molecular, envolvendo um número crescente de espécies.
⇒ Não foi demonstrada a existência de espécie cuja evolução viole a tese
darwiniana
http://www.sobiologia.com.br/figuras/Seresvivos/lamarck.jpg
O Darwinismo é utilizado por 
biólogos, filósofos, matemáticos e 
cientistas para descrever processos 
evolucionários semelhantes à 
evolução da vida, como o 
desenvolvimento de software com 
algoritmos genéticos.
Prova que o darwinismo transcende à biologia e é desua natureza algorítmica,
→ Pesquisadores da Universidade Estadual de Michigan e do Caltech (Instituto
de Tecnologia da Califórnia), nos EUA→ publicado na revista “Nature”
→ mostra através do software Avida (dllab.caltech.edu/avida) como estruturas
mais complexas podem emergir de estruturas mais simples.
Mutacionismo
⇒ Mecanismo de evolução do geneticista pioneiro Hugo de Vries, 1901
⇒ As mutações genéticas sozinhas, pudessem representar o principal
mecanismo dirigindo a evolução das espécies
⇒ Confrontando com a seleção natural sobre variantes contínuas
⇒ A genética mendeliana no início enfatizava variações descontínuas
⇒ em contraste com as variações contínuas, tênues, nas quais a teoria
da seleção natural se baseavada seleção natural se baseava
⇒ Sustentadas por hipóteses como a pangênese de Darwin
⇒ ou na de herança sangüínea de Francis Galton
⇒ Pangênese - até o século XIX
⇒ Todas as partes do organismo produziam "gêmulas" que eram 
direcionadas para as células germinativas. 
⇒ Na reprodução sexuada → mistura das partículas do macho e da fêmea 
⇒ Novo organismo com características de ambos os progenitores
⇒ Modificação do organismo durante a vida → alterações nas gêmulas 
→ poderiam ser transmitidas para as gerações seguintes
⇒ G. Udny Yule → a maioria dos caracteres determinados por múltipos
fatores mendelianos (genes)→ variação contínua de caracteres
⇒ Década de 1930, Fisher descreveu complexos modelos estatísticos
pelos quais a evolução mendeliana poderia ocorrer
Teoria Sintética da 
Evolução ou Neodarwinismo
pelos quais a evolução mendeliana poderia ocorrer
⇒ Primórdios da Teoria Sintética da Evolução ou Neodarwinismo
⇒ Reconciliação do mecanismo da seleção natural com a genética
mendeliana, somados a outros fatores de genética populacional
⇒ Continuou a se desenvolver e ser refinada, trabalhos de W. D.
Hamilton, George C. Williams, John Maynard Smith e outros
⇒ A teoria neodarwinista diz que MUTAÇÕES (gênicas e cromossômicas
devido a erros durante a replicação) e RECOMBINAÇÕES GENÉTICAS
(devido ao cruzamento de cromossomos homólogos durante a meiose)
causam as VARIAÇÕES entre indivíduos sobre as quais age a
SELEÇÃO NATURAL
Teoria Sintética da 
Evolução ou Neodarwinismo
SELEÇÃO NATURAL
⇒ A evolução consiste primariamente em modificações na freqüência dos
alelos entre uma e outra geração → devido a de deriva genética
(genetic drift), fluxo gênico (gene flow) e seleção natural.
⇒ A especiação ocorre gradualmente quando populações são isoladas
reprodutivamente, por exemplo, por barreiras geográficas
⇒ Uma interpretação particular do neo-Darwinismo mais comumente 
associada com Richard Dawkins afirma que o gene é única verdadeira 
unidade de seleção
Teoria Sintética da 
Evolução ou Neodarwinismo
⇒Síntese como ela existe hoje ampliou a abrangência da idéia de Darwin 
de seleção natural especialmente para contemplar descobertas científicas 
subsequentes 
⇒ Como o DNA e a genética que permitem análises rigorosas, em 
muitos casos matemáticas, de fenômenos tais como a seleção 
consangüínea, o altruísmo, e a especiação.
Anatômicas
⇒ Anatomia comparada→ espécies diferentes com estruturas semelhantes
⇒ Mesmo plano básico de organização
⇒ a) baleia, cachalote e golfinhos: no interior das nadadeiras encontramos os
mesmos ossos dos membros anteriores dos quadrúpedes e dos membros
superiores dos primatas (escápula, úmero, rádio, ulna e falanges)
⇒ b) anfíbios, répteis, aves e mamíferos (tretrápodas): membros pentadáctilos
⇒ c) coração: peixes (2 cavidades), anfíbios (3 cavidades), répteis (3 cavidades,
com ventrículo começando a se dividir) e mamíferos (4 cavidades)
Provas da Evolução
com ventrículo começando a se dividir) e mamíferos (4 cavidades)
⇒⇒⇒⇒ Órgãos Homólogos → órgãos que em animais diversos podem ter aspecto, nome 
e funções diferentes, mas que na realidade, internamente, possuem a mesma estrutura e 
a mesma formação embrionária, pois derivam de um mesmo ancestral comum.
“patas” dos mamíferos ser humano, cachorro, 
cavalo e baleia. 
Fonte: http://biodidac.bio.uottawa.com
http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Seresvivos/Ciencias/bioevolucao.php
Provas da Evolução
Genéticas
⇒Cada vez mais estudos de genes e genomas estão indicando que uma 
considerável transferência horizontal tem ocorrido entre procariontes
⇒ Evolução molecular de genes
Embrionárias
Embriões de espécies diferentes (em diferentes níveis de evolução) se 
assemelham – irradiação adaptativa
http://sti.br.inter.net/rafaas/biologia-ar/images/491.jpg
Órgãos Vestigiais
⇒ Vestígios ou rudimentos de órgãos existentes no corpo dos animais
⇒ Representam indícios destas mesas estruturas ou órgãos que são
desenvolvidos e funcionais em outros animais.
⇒ Exemplos: apêndice cecal, cóccix, músculos do pavilhão auditivo,...
Paleontológicas⇒ Determinação da “idade” de um fóssil
⇒
Provas da Evolução
⇒ Grandes répteis (dinossauros) – 200 a 130 milhões de anos (Era Mezozóica);
⇒ Grandes mamíferos – 50 a 20 milhões de anos (Era Cenozóica);
⇒ Ortogênese – tipos de transição entre forma primitiva e forma atual – escala
Zoogeográficas
⇒Faunas do Hemisfério Norte (América do Norte, Europa e Ásia) ursos, cervídeos,
lobos, castores
⇒Faunas do Hemisfério Sul
⇒(América do Sul, África e Oceania) – onças, pequenos primatas, pássaros, tatu,
preguiça
⇒(América do Sul), leão, tigre, rinoceronte, gorila, zebra, girafa (África), canguru,
ornitorrinco (Oceania).
Órgãos Análogos
⇒ Não servem como prova de evolução.
⇒ Órgãos que em espécies diferentes, por acaso, possuem o 
mesmo nome e a mesma função nas estruturas e formação 
diversas
Considerações
Asa de inseto, de morcego, de ave e de Pterossauro
Fonte: http://biodidac.bio.uottawa.com
colegioweb.com.br
Conceito de 
Convergência Adaptativa
⇒ Processo genético aonde espécies
diferentes e sujeitas a critérios comuns de
sobiologia.com.br
diferentes e sujeitas a critérios comuns de
seleção acabam exibindo características
adaptativas semelhantes (órgãos ou
moléculas), que contribuem para sua
sobrevivência e reprodução em ambientes
igualmente semelhantes
⇒ Independente de sua descendência e de
um ancestral comum
Conceito de Irradiação 
Adaptativa e de Especiação
Irradiação Adaptativa
⇒ Organismos com parentesco
evolutivo, mas que vivem em
regiões diferentes, acabaramregiões diferentes, acabaram
sofrendo adaptação dos órgãos
ao ambiente onde vivem
ESPECIALIZAÇÃO - A Formação de Novas Espécies
⇒ A maioria das espécies surgiu depois de cumprir pelo menos três etapas: 
1- isolamento geográfico, 2- diversificação gênica e 3- isolamento reprodutivo
⇒ A partir daí, essas sub-populações são consideradas espécies distintas.
biologiacesaresezar.editorasaraiva.com.br
Responda
Mariposa EscuraMariposa Clara
Tronco das árvores sem poluição
Tronco das árvores com poluição
Mariposa EscuraMariposa Clara
Origem da Célula Eucarionte
Proposta em 1918,
⇒ aceitação acadêmica devido às pesquisas de Lynn Margulis 1970 - 1980
Organelas tais como os peroxissomos, mitocôndrias, cloroplastos, e,
talvez, o citoesqueleto (ex. cílios e flagelos) evoluíram de organismos
procarióticos simbiontes
que se associados eucariontes hospedeiros
Teoria da EndossimbioseTeoria da Endossimbiose
MARGULIS, L., SCHWARTZ K. V. (1998) Five Kingdoms : An Illustrated Guide
To The Phyla Of Life On Earth, 3rd edition, W.H. Freeman,
Ancestrais 
procarióticos
Evolução do 
núcleo
Evolução da 
mitocôndria a partir 
do endossimbionte 
aeróbico (a)
Evolução do 
cloroplasto a partir 
do endossimbionte 
fotossintetizante 
(b)
1 2 3 4
envelope 
nuclear
a
Origem da COrigem da Céélula Eucarilula Eucarióóticatica
DNA
b
FUNGOS
ANIMAIS
PROTISTAS
PLANTAS
PROTISTAS
Adaptação de Campbell, 1996
Aumento da fotossíntese aeróbica →→→→
aumento da concentração do O2 atmosférico
→→→→ fator seletivo que deve ter tido grande
importância na evolução da endossimbiose
Teorias da origem do núcleo:
1 - a partir da célula hospedeira (Margulis)
2 - Por endossimbiose
→ a partir de procariontes casualmente
aprisionado na célula hospedeira
Estudos moleculares → célula hospedeira
provável grande aequeobactéria
anaeróbica (Termoplasma).
O citoesqueleto (como flagelos e cílios)
podem ter derivado da endossimbiose de
bactérias do tipo espiroqueta
Fortes evidências de que as mitocôndrias
derivem de bactérias púrpuras, capazes de
utilizar o oxigênio na produção de ATP.
Fortes evidências de que cloroplastos
tenham se originado de cianobactérias.
→ originando os protistas fotossintetizantes
e as plantas.
→ motilidade e evolução da mitose e da
meiose
SEQUÊNCIA EVOLUTIVA DA 
ENDOSSIMBIOSE
CLOROPLASTOCLOROPLASTO
MITOCONDRIA
CITOESQUELETO
NÚCLEO
?