AULA A ORIGEM DA VIDA

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16/05/2014
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ORIGEM DA VIDA
Terra primitiva
 Planeta Terra: 4,55 bilhões de anos;
 Radiação solar: 30% menor que a atual, contudo a
Terra era extremamente quente;
 Primeiro bilhão de anos: lugar inóspito, constantes
bombardeios de meteoritos; o forte impacto destes
com a superfície terrestre, fazia com que
derretessem e adicionasse massa ao nosso planeta
em crescimento;
 A energia em forma de calor era grande suficiente
para transformar a água da superfície em vapor, não
existia água em forma líquida, condição necessária
para a vida;
 A gravidade, oriunda da massa crescente do planeta,
fazia com que elementos químicos mais pesados
como ferro, se acumulassem no centro do núcleo
terrestre. Outros, um pouco mais leves, como sílica,
magnésio e outros, flutuavam até a superfície do
novo planeta. E alguns, mais leves ainda, como
hidrogênio, oxigênio, nitrogênio e carbono, eram
lançados na atmosfera terrestre.
Atmosfera primitiva
 Formação de compostos orgânicos necessários à vida:
atmosfera anaeróbia, oxigênio dificulta as reações de
polimerização, pois retira o hidrogênio para formação
de dióxido de carbono (CO2) e água (H2O);
 Atmosfera primitiva tinha a composição de H2O
(vapor d'água), CO2, (gás carbônico), N2 (nitrogênio),
CH4 (metano), H2S (sulfeto de hidrogênio) e NH3
(amônia).
 Sopa primordial: com cerca de 4 bilhões de anos, a
Terra começou esfriar e o vapor d'água se
transformou em água líquida, formando os imensos
oceanos primitivos e com as fortes chuvas os
compostos foram precipitados;
 Ambiente anaeróbio: moléculas orgânicas simples
(elemento central = carbono), formaram anéis e
cadeias, deram origem a toda gama de compostos
orgânicos, como aminoácidos, açúcares, purinas e
pirimidinas, requeridas para formar os nucleotídeos
que dão origem aos ácidos nucléicos e proteínas.
 Gás oxigênio: 21% da atmosfera atual, não foi
formado até que os organismos vivos aparecessem e
iniciassem a fotossíntese.
Stanley Miller (1953), propôs uma
atmosfera constituída de amônia,
metano, hidrogênio e vapor de água.
No seu experimento conseguiu
produzir aminoácidos e bases
nitrogenadas. Em seu modelo não
existia O2 na atmosfera.
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 No final da década de 60, formulação da teoria “mundo do RNA”. O RNA tem uma
diversidade de funções celulares: RNA - mensageiro, RNA - transportador e RNA -
ribossômico. Isso indica uma especialização, possivelmente devido à antiguidade da
molécula;
 RNA atua nos processos celulares mais antigos, como a síntese de proteínas;
 a ribose (açúcar presente no RNA) pode ser formada espontaneamente a partir da
polimerização do formaldeído, mas a desoxirribose (açúcar presente no DNA) não;
 o RNA pode servir de material hereditário. Alguns, vírus, os chamados vírus de RNA – o
vírus Influenza que causa a gripe e o vírus HIV que causa AIDS – possuem RNA, em vez
de DNA, como material hereditário;
 o DNA é mais estável que o RNA, e, portanto, uma substituição de um pelo outro, ou
seja, o do RNA pelo DNA, seria naturalmente favorecida mais tarde pela seleção natural,
originando o material genético da maior parte dos organismo vivos hoje em dia.
“A origem da vida parece... Quase um milagre, tantas são as
condições que teriam de ter sido satisfeitas para fazê-la
acontecer.” (Francis Crick)
 100 milhões de anos depois a Terra passou a ter condições
ambientais um pouco mais favoráveis à vida. Tanto o elemento
carbono quanto aos seus compostos simples eram relativamente
abundantes, em forma de gotículas, semelhantes às gotas
formadas pelo óleo na água.
 A célula viva precisa de proteínas (enzimas) para catalisar
reações do metabolismo. As proteínas têm sua seqüência de
aminoácidos determinada com base nos ácidos nucléicos.
LUCA (last universal common ancestor)
último antepassado comum universal
 A primeira célula viva com a capacidade de reproduzir seu
código genético.
 Há muitas incertezas quando viajamos para trás no tempo
evolucionário, talvez tudo que podemos estar certos é de que,
em um ponto na história da terra (provavelmente a 3 bilhões
anos atrás), as células surgiram com a capacidade de armazenar
uma receita para fazer proteínas e RNA e uma terceira
molécula, DNA.
Microfósseis semelhantes a cianobactérias de
3,5 bilhões de anos atrás encontrados em
estromatólitos no Noroeste da Austrália.
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Protocélulas
 Funcionamento de um organismo simples:
bactéria. Os elementos básicos são:
 a) membrana celular semipermeável,
também delimitadora do indivíduo;
 b) material genético (genes) organizado na
forma de um cromossomo circular;
 c) proteínas e enzimas para adquirir energia
e nutrientes necessários para seu
funcionamento e sobrevivência, e para
eliminar seus resíduos;
 Chances de sobrevivência: seriam muito
poucas para as moléculas de ácidos
nucléicos e proteínas soltas em um oceano
primitivo;
 Seleção Natural: sistema que fosse
minimamente isolado (fechado) em relação
ao ambiente e que protegesse uma única
molécula da degradação;
Membrana celular
 Bicamada lipídica: grandes cadeias de
ácidos graxos (fosfolipídios), moléculas
lineares com uma parte hidrofóbica e
outra hidrofílica. A terminação
hidrofóbica nunca se mistura com água
e a terminação hidrofílica dos ácidos
graxos é a região que permite o contato
com a água.
Depositando moléculas de fosfolipídios em água, a bicamada
lipídica seria formada espontaneamente. A formação colocaria
os ácidos graxos enfileirados com as porções hidrofílicas
voltadas para fora e em contato com á água, e as porções
hidrofóbicas ficariam voltadas umas para as outras, isoladas do
contato com a água.
As grandes cadeias de ácidos graxos que formam a membrana
celular estão ausentes em simulações semelhantes a de Stanley
Miller. A formação de monômeros pode ser relativamente
simples, mas a formação de compostos maiores e mais
complexos, como os ácidos graxos, se sustenta na argila,
composto inorgânico que possui estrutura mineral frouxamente
arranjado em folhas. Entre eles, átomos de outros elementos
podem se agrupar e acumular, e assim concentrados podem vir a
reagir formando moléculas mais complexas.
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Fotossíntese e o aparecimento do 
oxigênio atmosférico
 Moléculas orgânicas: formaram as primeiras células e
serviram também como fonte de energia para as formas
primitivas de vida;
 Células heterotróficas: satisfazem suas necessidades
energéticas ao consumirem compostos orgânicos
produzidos por fontes externas, como fungos ou animais
e diversos organismos unicelulares – a maioria das
bactérias e alguns protistas.
 O aumento do número de organismos heterotróficos fez
com que reduzisse as moléculas orgânicas em solução
(fora de uma célula).
 Os mais bem sucedidos organismos autotróficos foram
aqueles que desenvolveram um sistema capaz de usar
diretamente a luz solar, isto é, o processo da fotossíntese
ou quimiossíntese.
Evidências da atividade de organismos
fotossintetizantes: rochas de 3,4 bilhões de anos,
aproximadamente 100 milhões de anos após o
primeiro registro fóssil na Terra.
 Eficiência da fotossíntese envolve a quebra da
molécula de água (H2O) e conseqüente liberação
de seu oxigênio, com duas conseqüências
importantes:
 formação da camada de ozônio (O3), que filtra
os raios ultravioletas;
 aumento do oxigênio livre abriu o caminho para
uma utilização mais eficiente da energia livre da
molécula que contém carbono formado pela
fotossíntese, isto permitiu que os organismos
quebrassem estas moléculas por respiração, que
libera mais energia do que a que pode ser obtida
por qualquer processo anaeróbio.
 Clorofila a: presentes em BACTERIA (em
parte), PROTISTAS e PLANTAS; a unidade
dos grupos evolutivos assim definidos encontra
apoio na hipótese de que uma substância
complexa como a clorofila a, que teve um
impactotremendo na história do nosso planeta,
está presente em todos os organismos
fotossintetizantes que desprendem O2 , sem
exceção, e deve ter-se originado uma única vez
na história da vida. Isto nos levaria a supor que
todos os organismos que a possuem devem ter
tido uma origem comum;
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“De todos os organismos na Terra só as bactérias são indivíduos.”
Lynn Margulis 
 Antes que a atmosfera acumulasse oxigênio e se
tornasse aeróbia, as únicas células que existiam na
Terra eram procarióticas, em 1,5 bilhões de anos
bactérias hetero e/ou autotróficas dominaram o
planeta;
 Margulis afirma: “À parte as bactérias, todos os
organismos, absolutamente todos, são o resultado da
associação de vários organismos individuais, que se
encontraram no passado longínquo, uniram-se por interesses
mútuos, misturaram os seus genes, e deram lugar a
organismos complexos cada vez mais vantajosos favorecendo
a sua sobrevivência num ambiente em mudança.”
 O registro fóssil nos mostra que com o aumento
relativo da concentração do oxigênio livre este foi
acompanhado pelo aparecimento das células
eucarióticas – estas células têm envelope nuclear,
cromossomos complexos e organelas envolvidas
por membranas. Organismos eucariontes, nos
quais as células individuais são geralmente maiores
que aquelas das bactérias, apareceram em torno de
1,5 bilhões de anos atrás e já estavam bem
estabelecidos e diversificados por volta de 1 bilhão
de anos atrás. Todos os sistemas vivos, com
exceção das bactérias, são compostos por uma ou
mais células eucarióticas.
DIVERSIDADE BIOLÓGICA