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UNIVERSIDADE REGIONAL DE BLUMENAU – FURB BIOLOGIA CELULAR NUTRIÇÃO CÁTIA FORMIGONI BEZ DÉBORA MEDEIROS GLÜCK ESTER CRISTIANE STARKE AS TEORIAS DA VIDA Professor: Eduardo Lanz BLUMENAU 2020 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO .................................................................................................. 2 2 TEORIAS DA VIDA .......................................................................................... 2 2.1 TEORIA DO BIG BANG – O COMEÇO DE TUDO ...................................... 2 2.2 ABIOGÊSE E BIOGÊNESE ............................................................................. 3 2.3 PANSPERMIA................................................................................................... 5 2.4 CRIACIONISMO .............................................................................................. 6 2.5 EVOLUÇÃO QUÍMICA ................................................................................... 6 2.6 HIPÓTESE AUTOTRÓFICA E HETEROTRÓFICA .................................... 7 2.7 ENDOSSIMBIOSE ............................................................................................ 8 3 CONSIDERAÇÕES FINAIS ........................................................................... 10 REFERÊNCIAS ............................................................................................... 11 2 1 INTRODUÇÃO O Universo tem 13, 5 bilhões de anos. Já a Terra, aproximadamente 4,5 bilhões de anos. As características primitivas da Terra eram de superfície com magma (ainda sem rocha), muito quente, com erupções vulcânicas, descargas elétricas e radiação, ainda sem camada de ozônio, resfriamento, crosta terrestre, água líquida e a vida surge por volta de 3,5 bilhões de anos. Várias são as explicações e hipóteses criadas sobre a origem da vida na Terra. Muitos cientistas e físicos tentaram explicar o surgimento dos seres vivos no planeta envolvendo conceitos científicos e religiosos, porém, até hoje nenhuma hipótese foi completamente comprovada. Vamos falar das principais e mais conhecidas teorias da gênese. 2 TEORIAS DA VIDA A seguir serão apresentadas as teorias da vida pesquisadas para a elaboração deste trabalho. 2.1 TEORIA DO BIG BANG – O COMEÇO DE TUDO A teoria do Big Bang é uma das mais aceitas para explicar o surgimento da vida. A teoria “sustenta que o Universo surgiu a partir da explosão de uma única partícula - o átomo primordial - causando um cataclismo cósmico inigualável a cerca de 13,8 bilhões de anos”. (TODA MATÉRIA, 2018). Os cosmólogos usam o termo "Big Bang" para se referir à ideia de que o universo estava originalmente muito quente e denso em algum tempo finito no passado e, desde então, tem se resfriado pela expansão ao estado diluído atual e continua em expansão atualmente. ... Georges Lemaître propôs o que ficou conhecido como a teoria Big Bang da origem do Universo, embora ele tenha chamado como "hipótese do átomo primordial". O quadro para o modelo se baseia na teoria da relatividade de Albert Einstein e hipóteses simplificadoras (como homogeneidade e isotropia do espaço). (ASTRONOMIA – TEORIA BIG BANG). Em 1948, a teoria Big Bang foi anunciada pelo cientista russo naturalizado estadunidense, George Gamow (1904-1968) como também por Georges Lemaître (1894-1966), padre e astrônomo, com a explicação de que o Universo teria surgido de uma grande explosão, cósmica, ou seja, uma grande liberação de energia, criando o espaço e tempo, através de uma 3 associação entre partículas pesadas (prótons e nêutrons) e núcleos de átomos leves, como hidrogênio, hélio e lítio – principais elementos químicos do universo. Com essa união o Universo se resfriou, mudando de cores entre violeta, amarela, laranja e vermelha até se tornar transparente, dando origem às galáxias 1 bilhão de anos depois do Big Bang. Figura 1: A Teoria do Big Bang. Segundo a teoria, o Universo teria surgido após uma grande explosão cósmica, na sequência uma grande energia foi liberada, criando o tempo e o espaço. Fonte: http://www.ciencias.seed.pr.gov.br/modules/conteudo/conteudo.php?conteudo=266 2.2 ABIOGÊSE E BIOGÊNESE A teoria da Abiogênese ou teoria da geração espontânea foi aceita por muito tempo pela comunidade científica – até meados do século XIX, que explica a origem da vida através da matéria bruta, uma matéria sem vida. Essa teoria representava o pensamento de uma época com poucos recursos tecnológicos e um dos exemplos mais clássicos era de que a vida de um rato poderia surgir a partir de camisas sujas. Ainda, dos lodos dos rios poderia surgir anfíbios e répteis. Até esse momento não se tinha conhecimento de células, gametas ou de mecanismos evolutivos e genéticos, então as teorias eram criadas a partir das observações de acontecimentos do dia a dia. http://www.ciencias.seed.pr.gov.br/modules/conteudo/conteudo.php?conteudo=266 4 Os principais defensores da abiogênese foram: Anaximandro (610/546 a.C.), Aristóteles (384/322a.C.),Jean Baptitste Van Helmot, Willian Harvey, René Descartes, Isaac Newton e John Needhan(Inglaterra, 1713/1781). Já a biogênese surgiu para contrapor a ideia da abiogênese, dizendo que um ser vivo só surge a partir de outro preexistente. Essa ideia hoje é bem aceita por todos, mas para isso foram necessários anos de estudo e muitos experimentos por pesquisadores da época. Os mais importantes foram os de Redi (Itália – 1626/1697) e Pasteur (França – 1822/1895). Figura 2: Biogênese – Experimento de Redi Fonte: https://escolaeducacao.com.br/origem-da-vida-experimentos-de-redi-e-pasteur/. Redi foi um médico e cientista muito questionador e um dos primeiros a levantar a hipótese que a teoria da abiogênese não estava correta. Ele colocou um pedaço de carne em três frascos – um aberto, outro fechado e o terceiro coberto com uma gaze fina. Após algum tempo, Redi percebeu que no frasco aberto se juntaram moscas que colocaram larvas e se transformaram em novos insetos. Já no frasco fechado não havia larvas e no que tinha uma gaze, tinham insetos sobrevoando e botaram seus ovos nas gazes. Ao final do experimento, Redi concluiu que a vida só poderia surgir de outra preexistente. O experimento de Redi foi sem dúvida um grande avanço para a aceitação da biogênese por outros cientistas. Anos mais tarde, em 1745, John Needham realizou um experimento que reforçava a teoria da abiogênese – também aqueceu caldos nutritivos que foram fechados e quecidos novamente. Passaram-se os dias e surgiram microrganismos nos frascos e Needham concluiu que seu experimento foi resultado da abiogênese. Para derrubar a ideia de Needham, Lazzaro Spallanzani fez o mesmo experimento, porém, aqueceu o caldo por mais tempo para matar as bactérias, e o resultado foi de que não apareceram bactérias. E mais uma vez, a teoria da abiogênese perdia a credibilidade. https://escolaeducacao.com.br/origem-da-vida-experimentos-de-redi-e-pasteur/ 5 Quase dois séculos depois, Pasteur – cientista francês, conseguiu comprovar definitivamente que os seres vivos, inclusive microrganismos só surgem de outros seres vivos. O experimento de Pasteur foi feito a partir de um caldo nutritivo em um frasco de vidro. Posteriormente, o gargalo foi esticado (frasco tipo “pescoço de cisne”) e o caldo nutritivo foi fervido para matar todos os micro- organismos. Com o tempo, observou-se que nada surgia no interior do frasco. Entretanto, após a quebra do gargalo, houve a proliferação de micro- organismos. Isso sugeria que no ar existiam micro-organismos que, em contato com o líquido, desenvolviam-se. (Brasil escola, https://brasilescola.uol.com.br/biologia/abiogenese-biogenese.htm)Figura 3: Abiogênese e Biogênese – experimentos de Louis Pasteur. Experimento de Louis Pasteur colocou fim à polêmica da teoria da abiogênese. Fonte: https://escolaeducacao.com.br/origem-da-vida-experimentos-de-redi-e-pasteur/. Porém, apesar de sabermos que seres vivos só surgem a partir de outros já existentes, a biogênese não explica o surgimento do primeiro ser vivo. 2.3 PANSPERMIA Essa teoria, panspermia cósmica, diz que a vida veio do espaço, partículas de vida teriam caído na Terra acompanhadas de cometas e meteoros. “Acredita-se que essa hipótese tenha sido proposta inicialmente no século V a.C., na Grécia, por Anaxágoras”. (Brasil escola. https://brasilescola.uol.com.br/biologia/panspermia-cosmica.htm). Porém, essa é teoria é pouca aceita e gera muitas dúvidas, como por exemplo: “de que forma esses micro-organismos viajaram pelo espaço, suportando todas as suas adversidades? Além disso, como eles foram https://brasilescola.uol.com.br/biologia/abiogenese-biogenese.htm https://escolaeducacao.com.br/origem-da-vida-experimentos-de-redi-e-pasteur/ https://brasilescola.uol.com.br/biologia/panspermia-cosmica.htm 6 formados em outros locais?” (Brasil escola. https://brasilescola.uol.com.br/biologia/panspermia-cosmica.htm) 2.4 CRIACIONISMO A teoria do criacionismo é a forma como as religiões explicam a origem da vida e do homem. Se baseiam na Bíblia, no livro de Gênesis. Acreditam que Deus criou os céus e a terra e que a partir do barro construiu um boneco e soprou suas narinas com fôlego de vida. 2.5 EVOLUÇÃO QUÍMICA Na década de 1920, os cientistas Oparin e Haldane na tentavam explicar, como a vida surgiu, hoje considerada a teoria mais aceita. Consideravam que, a atmosfera primitiva da terra havia compostos que sofreram a ação de raios e da radiação ultravioleta, dando assim a origem de moléculas simples. Essas moléculas orgânicas permaneciam nos oceanos primitivos, formando uma espécie de “sopa primitiva”. Conforme Oparin e Haldane, a atmosfera primitiva era composta por amônia, hidrogênio, metano e vapor d’água. Sendo assim, o vapor d’água da atmosfera, condensava-se e dava origem a chuvas. Uma vez que a superfície terrestre era muito quente, a água evaporava- se, dando assim o início a chuvas. Neste contexto, observa-se ainda descargas elétricas e a radiação ultravioleta do sol; isso fazia com que os elementos atmosféricos resistissem e formassem os aminoácidos. As águas das chuvas levam esses aminoácidos à superfície terrestre, onde ao se encontrarem em condições favoráveis, transformam-se em estruturas semelhantes a proteínas. Essas proteínas primitivas chegam até o oceano, formando o coacervados, o que podemos chamar como agregados de proteínas por água. https://brasilescola.uol.com.br/biologia/panspermia-cosmica.htm 7 Figura 4: Representação do experimento realizado por Miller A ideia de Oparin – Haldane foi posteriormente testada pelos pesquisadores Miller e Urey, em 1953.Eles criaram um experimento em que foi possível simular as condições da terra primitiva. Fonte: https://brasilescola.uol.com.br/biologia/origem-vida.htm Conforme o resultado, foi observado que poderia produzir aminoácidos e outros compostosorgânicos. Assim, concluíram que moléculas orgânicas poderiam ser geradas de maneira espontânea em condições equivalentes às da terra primitiva. Sucessivamente, descobriram -se que a terra não era um ambiente como sugerido por Oparin e Haldane, mesmo assim, considerando as novas descobertas para as características da atmosfera da Terra primitiva, foi possível produzir moléculas orgânicas. 2.6 HIPÓTESE AUTOTRÓFICA E HETEROTRÓFICA A hipótese autotrófica afirma que os primeiros seres vivos produziam seu próprio alimento. Segundo essa hipótese, a vida na superfície terrestre era praticamente impossível, devido a milhares de meteoritos que caiam com freqüência, gerando grande energia. Os organismos autotróficos são capazes de utilizar material inorgânico para sintetizar material orgânico. Os vegetais são um exemplo de nutrição autotrófica. Sendo assim, a matéria orgânica pode acontecer em dois processos – a fotossíntese e a quimiossíntese. Na fotossíntese é usada a energia do sol, para produzir a energia química e fixar o carbono, já na quimiossíntese a energia é através da oxidação de substâncias químicas. https://brasilescola.uol.com.br/biologia/origem-vida.htm 8 Os organismos heterotróficos assim chamados por serem incapazes de produzir seu próprio alimento em seu corpo. Portanto, necessitam de se alimentar de outro ser vivo, para assim garantir a sua sobrevivência. Exemplo disso temos os animais. Podem também ser classificados em consumidores ou decompositores. Os consumidores primários - os que se alimentam de autótrofo e decompositores – se nutrem de restos de seres vivos. Figura 5: As Plantas são organismos autotróficos, capazes de produzir seu alimento. Fonte: https://brasilescola.uol.com.br/biologia/organismos-autotroficos-heterotroficos.htm 2.7 ENDOSSIMBIOSE A teoria da endossimbiose surgiu da hipótese para a origem dos eucariontes a partir dos procariontes, inicialmente Ivan Wallin (biólogo EUA, década de 1920) sugere a ideia de que a célula eucariótica é um conjunto de microorganismos. Em 1960, a teoria foi desenvolvida por Lynn Margulis (bióloga e professora EUA), e foi publicada em 1967, ela pretendia esclarecer a origem da célula eucariota. Em 1981, Margulis publica o ensaio Symbiosis in Cell Evolution (“Simbiose na Evolução das Células”) e lança a teoria da origem endossiombiótica, onde trata que os sistemas endomembranares e o núcleo das células tenham resultado de envaginações da membrana plasmática. (AMORIM, 2012). Conforme Margulis, as células eucarióticas nasceram como comunidades de organismos em interação. Os elementos procarióticos poderiam ter entrado numa célula hospedeira, através da ingestão, ou através de um parasita. Com o tempo, os elementos originais teriam https://brasilescola.uol.com.br/biologia/organismos-autotroficos-heterotroficos.htm 9 desenvolvido uma interação biológica mutuamente benéfica que, com a evolução, se tornou numa simbiose obrigatória. (AMORIM, 2012). A teoria da endossimbiose propõe que as mitocôndrias se originaram da endocitose efetuada por um ancestral das células eucariotas de bactérias aeróbicas e os cloroplastos da endocitose de bactérias fotossintetizantes. Essa relação se tornou mutuamente benéfica para as células. A simbiose se deu a partir do momento em que a atmosfera começou a apresentar uma concentração substancial de oxigênio e que organismos aeróbios com maior capacidade de produzir energia surgiram na Terra. (COUTINHO, 2012). Segundo a hipótese de Margulis, as mitocôndrias são corpos retorcidos que geram a energia necessária para o metabolismo e se parecem muito com bactérias. As células de plantas e algas têm um segundo conjunto de organelas que são conhecidas como cloroplastos, que capturam energia que recebem do sol. A energia conduz reações bioquímicas incluindo a combinação de água e dióxido de carbono para produção de matéria orgânica. Os cloroplastos, como as mitocôndrias, possuem semelhanças com as bactérias e cientistas se convenceram de que ambos evoluíram de bactérias simbiontes, que descenderam de, especificamente, cianobactérias, pequenos organismos aproveitadores de luz que abundam em oceanos e água doce. Figura 6: Margulis e outros criaram hipóteses onde cloroplastos (embaixo) evoluíram de cianobactérias (em cima). Fonte: https://evosite.ib.usp.br/history/endosym.shtml https://evosite.ib.usp.br/history/endosym.shtml 10 3 CONSIDERAÇÕES FINAIS Como dito anteriormente, as teorias sobre a origem da vidana Terra geram muitas polêmicas e controvérsias, intrigando toda a humanidade. No entanto, ao longo do tempo e através da história, grandes nomes científicos contribuíram com seus experimentos e teorias para o avanço da ciência. 11 REFERÊNCIAS A ORIGEM DA VIDA. Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/biologia/origem-vida.htm. Acesso em: 26 abril 2020. A ORIGEM DA VIDA. Mundo Educação. Disponível em: https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/biologia/origem-vida.htm. Acesso em: 26 abril 2020. BIG BANG – A TEORIA DO BIG BANG. Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/geografia/big-bang.htm. Acesso em: 26 abril 2020. TEORIA DO BIG BANG. Toda Matéria, 2018. Disponível em: https://www.todamateria.com.br/teoria-do-big-bang/. Acesso em: 26 abril 2020. 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SANTOS, Vanessa Sardinha dos. Hipótese Heterotrófica. Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/biologia/organismos-autotroficos-heterotroficos.htm. Acesso em: 29 abril 2020. AMORIM, Isaac Lucena. Biologia Celular. 2012. 33 slides Disponível em: http://slideplayer.com.br/slide/1221589. Acesso em: 1 maio 2020. COUTINHO, Francisco Ângelo; MARTINS, Rogério Parentoni; VIEIRA, Marcos Costa. Contribuição da Filosofia da Microbiologia para fundamentar a zona relacional do perfil conceitual de vida. 2012. Disponível em: https://www.scielo.br/pdf/epec/v14n3/1983- 2117-epec-14-03-00051.pdf. Acesso em: 1 maio 2020. Entendendo a Evolução - Endossimbiose: Lynn Margulis. 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