SEMINÁRIO ORIGEM DA VIDA

Prévia do material em texto

ORIGEM DA VIDA EM FALHAS TECTÔNICAS DE PROFUNDO-
ALCANCE 
 
 
Autores do artigo: Ulrich Schreiber; 
Oliver Locker-Grütjen e Christian 
Mayer 
Quando e onde se originou a vida? 
Figura 1: A) Modernos estromatólitos da Austrália. B) Uma das fontes hidrotérmicas no fundo do oceano 
A B 
Fonte: www.ib.usp.br/evosite/evo101/IIE2aOriginoflife.shtml 
Resumo 
A discussão mundial sobre a origem da vida encontra dificuldades quando se 
vem estimar as condições da Terra Primitiva e para definir plausíveis 
ambientes para o desenvolvimento das primeiras moléculas orgânicas 
complexas. Até agora, o papel da crosta terrestre tem sido de certa forma 
ignorado. Mas, sistemas abertos profundos, interconectando sistemas de 
falhas tectônicas, podem fornecer possíveis hábitat de reação para a 
formação de moléculas pré-bióticas. Um modelo hipotético para a origem da 
vida é o proposto que será usado para projetar experimentos cruciais para a 
verificação de um modelo. Uma vez que todos os processos propostos ainda 
podem ocorrer em falhas tectônicas no tempo presente. 
Introdução 
 Investigações mais recentes indicam a existência de fontes hidrotermais 
submarinas; 
 
 Além disso, estudos recentes suportam a visão de que um grupo de 
proteínas que era ativo em condições relativamente ácidas também esteve 
em ambientes quentes. 
 
 Com base nesses resultados, foi apresentado um modelo para a origem da 
vida no sistema aberto de falhas tectônicas (principalmente falhas 
transcorrentes) que servem geoquimicamente como possível hábitat reativo 
dentro das primeiras estruturas da antiga crosta continental. 
Sistemas abertos de falhas tectônicas: 
 Principalmente preenchidos com água supercrítica e subcrítica de alta salinidade e 
gases supercríticos e subcríticos; 
 
 Existência de elementos necessários; 
 
 Condições de pressão e temperatura variando periodicamente mudando os valores 
de pH; 
 
 Superfícies metálicas, minerais de argila e catalisadores; 
 
 Radiação cósmica UV; 
 
 Presença crucial de CO2 quase puro a supercrítico. 
 Na superfície, gases com altas concentrações de CO2 são encontrados em 
sistemas hidrotermais de baixa temperatura com forte fluxo de gás na crosta 
continental. 
 
 Dentro de falhas transcorrentes, um sistema de duas fases formado por CO2 
supercrítico (scCO2) em água líquida fornece o meio ambiente para a 
condensação e polimerização de cianeto de hidrogênio, nucleobases, 
nucleotídeos e aminoácidos. 
 
 Além disso a presença de todas as matérias-primas necessárias, como fosfato, 
condições de pressão e de temperatura variável, sugere-se que scCO2 
supercrítico como um solvente não polar pode ter desempenhado um papel 
importante. 
 
Com base nisso, as moléculas pré-bióticas poderiam 
ter sido condensadas para moléculas de cadeia longa, 
a partir da qual as primeiras estruturas celulares 
poderiam ter sido formadas por evolução química. 
A crosta continental da Terra Primitiva 
 Os crátons da Terra Primitiva eram compostos por muito SiO2; 
 
Minerais de Zircão encontrados, continham inclusões de quartzo, 
Muscovita, feldspato e monazita que são típicos em crostas continental; 
 
 Formação de falhas verticais transcorrentes era devido a um aumento 
crítico de tensão; 
 
 Liberação de gases: CO2, N2, vapor de água, SO2, H2S, H2, NH3 e 
gases traços. 
 
 Atividades hidrotermais levaram a um elevado grau de mineralização de 
quartzo e minérios de sulfetos de Pb, Cu, e Zn, outros metais 
juntamente com enxofre, fosfato, halogenetos e elementos radioativos. 
 
 Formação de minerais de Apatita, a qual é uma importante fonte de 
fosfato (PO4
3-) para a química pré-biótica. 
 
 
A crosta continental da Terra Primitiva 
Características de falhas transcorrentes 
 O material que flui das profundezas das falhas à superfície dependem 
de gradientes de temperatura, gases ascendentes e pressão 
decrescente; 
 
 Há formação de áreas de vácuo; 
 
 Promovendo processos de condensação e reações de poli 
condensação; 
 
 Formação de polímeros; 
 
 
 Falhas tectônicas antigas possuem diques de quartzo; 
 
 Formação de correntes pizoéletricas; 
 
 Correntes elétricas + área de vácuo com gás, resulta em descargas 
elétricas. 
 
Características de falhas transcorrentes 
Síntese da experiência de Miller-Urey 
Fonte: https://crentinho.wordpress.com/2008/07/15/as-origens-da-vida/ 
Figura 2: A) Esquema 
do simulador utilizado 
por Miller em seu 
experimento sobre a 
origem da vida. B) 
Miller ao lado de seu 
aparelho. 
CH4 
NH3 
H2O 
H2 
Condições comprovadas para a formação 
de moléculas pré-bióticas 
 A representação básica do ambiente tectônico indica que as condições 
básicas para a formação de moléculas pré-bióticas em termos das 
substâncias iniciadoras, condições físico-químicas, mudanças periódicas e 
compartimentação espacial poderiam ter sido cumpridos dentro da crosta 
terrestre. 
 
 O modelo do presente trabalho, destina-se propor um ambiente potencial 
para estas reações. 
 
 
Modelo proposto 
Correntes 
pizoelétricas 
devido a 
mineralizaçã
o de quartzo. 
Zona de transição 
Depende do gradiente 
geotermal e causas por 
marés e terremotos, etc. 
Disponibili
zação de 
espaço 
no vácuo 
Ruptura da 
crosta 
como 
resultados 
de sismo 
Absorção e 
transporte de 
moléculas 
pré-bióticas 
em bolha 
Formação de 
aminoácidos 
e 
nucleobases 
e outros 
precursores 
E
sp
e
ss
u
ra
 d
a
 c
ro
st
a
 
(g
ra
d
ie
n
te
 d
e
 T
 v
a
ri
á
v
e
l)
 
Fonte: SCHREIBER, U.; LOCKER-GRÜTJEN,O. 
e MAYER, C. 
 
Figura 3: Parâmetros de um 
perfil hipotético da crosta com 
campos de estabilidade de H2O 
e CO2 em diferentes estados de 
fase e áreas possíveis para 
formação de moléculas pré-
bióticas. 
7. Alta concentração de moléculas pré-
bióticas em nanoporos. 
6. Enriquecimento de moléculas na parte 
superior da coluna de água. 
5. Liberação de moléculas pré-bióticas na 
parte superior da coluna de água. 
4. Explosão de bolhas em pequenos 
fragmentos que se acumulam na superfície 
da água. 
3. Bolhas atingindo interface de água-gás 
2. Bolhas parcialmente estabilizadas por 
uma única camada membrana lipídica 
1. Bolhas expandindo lentamente 
 
3. Ascensão de CO2 em bolhas em CO2 
saturado em H2O. 
2.Condensação de moléculas pré-bióticas 
e ligação de cadeia. 
1. Enriquecimento de moléculas. 
4. Microbolhas permanecem 
intactas e podem servir 
como micro compartimento 
para enriquecer as 
moléculas pré-bióticas. 
3. Finalização de única 
camada membrana lipídica. 
2.Encolhimento das bolhas. 
1. Difusão de CO2 para H2O 
3. Ascensão de CO2, 
bolhas em CO2 
subsaturada em H2O 
2. Condensação de 
moléculas pré-bióticas e 
ligação de cadeia. 
1.Enriquecimento de 
moléculas. 
Ambientes de 
reação em 
cavidades ou 
microfissuras 
(nm-cm) 
E
sp
e
ss
u
ra
 d
a
 c
ro
st
a
 
(g
ra
d
ie
n
te
 d
e
 T
 
v
a
ri
á
v
e
l)
 
Ascensão a partir do manto superior: scH2O, scN2?, traços de H2, CH4, NH3, gases nobres: He, 
Ne, etc. 
Fonte: SCHREIBER, U.; LOCKER-
GRÜTJEN,O. e MAYER, C. 
 
Figura 4: Seção detalhada do 
perfil da crosta, relativa ao 
desenvolvimento de processos 
postulados que conduzem para 
o enriquecimento de moléculas 
pré-bióticas. 
Zona de transição 
Depende do gradiente 
geotermal e causas por 
marés e terremotos, etc. 
Formação 
de diques 
de quartzoMinerais 
silicatos e 
superfícies 
metálicas 
Conclusão 
 No modelo apresentado, assumiu-se que uma produção contínua de 
moléculas pré-bióticas ocorreu em grande escala. 
 
 A partir das inúmeras moléculas que podem ter sido formados, os compostos 
mais estáveis poderiam ter sido selecionados ao longo de períodos geológicos, 
levando ao desenvolvimento de uma variedade de protocélulas. 
 
 Após evolução química, a evolução biológica iniciou-se com a formação de 
moléculas autorreplicantes em conjunto com as estruturas celulares. 
 Propõe-se também que as condições descritas ainda existem hoje em 
algumas partes da crosta continental. 
 
 A detecção de vestígios de química orgânica pré-biótica avançada 
seria uma das descobertas científicas mais emocionantes na busca da 
origem da vida biológica. 
 
Conclusão 
Referências Bibliográficas 
 DE Sopa a Células – A Origem da Vida. Disponível em: 
<http://www.ib.usp.br/evosite/evo101/IIE2aOriginoflife.shtml> Acesso em: 10 Jun. 
2016. 
 
 SCHREIBER, U.; LOCKER-GRÜTJEN,O.; MAYER, C. Hypothesis: Origin of Life 
in Deep-Reaching Tectonic Faults. Orig Life Evol Biosph (2012) 42:47–54. 
 
 SCHREIBEr, U. ; C. MAYER, C. Deep Reaching Gas-permeable Tectonic Faults 
of the Early Earth as Habitats for the Origin of Life. Disponível em: 
<https://www.uni-due.de/imperia/md/content/fb10_geologie/egu2012-
3495_poster_origin_hp.pdf> Acesso em: 11 Jun. 2016.