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AT 25 VETORIALB ORIGEM DA VIDA: DO BIG- BANG AO INÍCIO DA VIDA Atualmente, aceita-se que a vida na Terra resultou de um conjunto de fatores e acontecimentos. Primeiramente o Big-Bang, seguindo-se da formação da nossa Galáxia, do nosso Sistema Solar e do nosso Planeta. Tudo aconteceu numa medida tão precisa, que a probabilidade de todas as condições necessárias se reunirem novamente talvez seja impossível. Existe, ainda, outro obstáculo ao estudo da origem da vida, que é não haver termo de comparação, pois só se conhece vida no planeta Terra, o que difi culta em muito todo o processo de teorização e teste. Ao longo dos séculos, várias hipóteses foram formuladas por fi lósofos e cientistas na tentativa de explicar como teria surgido a vida em nosso planeta. Até o século XIX, imaginava- se que os seres vivos poderiam surgir não só a partir do cruzamento entre si, mas também a partir da matéria bruta, de uma forma espontânea. Essa ideia, proposta há mais de 2 000 anos por Aristóteles, era conhecida por geração espontânea ou abiogênese. Os defensores dessa hipótese supunham que determinados materiais brutos conteriam um “princípio ativo”, isto é, uma “força” capaz de comandar uma série de reações que culminariam com a súbita transformação do material inanimado em seres vivos. O grande poeta romano Virgílio (70 a.C.-19 a.C.), autor das Écoglas e da Eneida, garantia que moscas e abelhas nasciam de cadáveres em putrefação. Já na Idade Média, Aldovandro afi rmava que, no lodo do fundo das lagoas, poderiam nascer patos e morcegos. O padre Anastásio Kircher (1627-1680), professor de Ciência do Colégio Romano, explicava a seus alunos que do pó de cobra, espalhado pelo chão, nasceriam muitas cobras. No século XVII, o naturalista Jan Baptiste van Helmont (1577-1644), de origem belga, ensinava como produzir ratos e escorpiões a partir de uma camisa suada, germe de trigo e queijo. Nesse mesmo século, começaram a surgir sábios com novas ideias, que não aceitavam a abiogênese e procuravam desmascará-la com suas experiências baseadas no método científi co. CAPÍTULO 2.0 ORIGEM DA VIDA BIOLOGIA 03 16 45 01 GERAÇÃO ESPONTÂNEA Segundo o princípio da geração espontânea ou abiogênese formulado por Aristóteles, alguns seres vivos se desenvolvem a partir da matéria inorgânica em contato com um princípio vital, ou “princípio ativo”. A vida surgiria sempre que as condições do meio fossem favoráveis. Mosquitos e sapos, por exemplo, brotariam nos pântanos. De matérias em putrefação, apareceriam larvas. BIOGÊNESE No Século XVIII, Needham utilizou várias infusões, que colocou em frascos. Esses frascos foram aquecidos e deixados ao ar durante alguns dias. Observou que as infusões rapidamente eram invadidas por microrganismos e interpretou esses resultados pela geração espontânea de microrganismos, por ação do princípio ativo de Aristóteles. Spallanzani usou nas suas experiências 16 frascos. Ferveu durante uma hora diversas infusões e colocou-as em frascos. Dos 16 frascos, 4 foram selados, 4 fortemente rolhados, 4 tapados com algodão e 4 deixados abertos ao ar. Verifi cou que a proliferação de microrganismos era proporcional ao contato com o ar. Ele interpretou esses resultados com o fato de o ar conter “ovos” desses organismos, logo, toda a vida proviria de outra, preexistente. No entanto, Needham não aceitou esses resultados, alegando que a excessiva fervura teria destruído o princípio ativo presente nas infusões, bem como a rolha teria impedido a entrada da “energia vital” capaz de transformar a matéria bruta em vida. Em 1864, o químico e biologista francês Louis Pasteur (1822-1895), realiza uma série de experiências com os frascos com “pescoço de cisne” e demonstra que não existe no ar ou nos alimentos qualquer “princípio ativo” capaz de gerar vida espontaneamente. Abre caminho para a BIOGÊNESE, segundo a qual a vida se origina de outro ser vivo preexistente. 26 BIOLOGIA - MÓDULO - 2 - ORIGEM DA VIDA QUESTÕES ORIENTADAS QUESTÃO 01 (UPE) Para explicar os fenômenos naturais, a ciência precisa de um bom observador e de experimentos que reproduzam, em parte, tais fenômenos. E foi o que Francesco Redi (1626-1698) fez para provar a Teoria da Biogênese. Nessa mesma época, havia outros cientistas que reforçavam a Hipótese da Geração Espontânea com diferentes experimentos. Assinale a alternativa que relaciona CORRETAMENTE o primeiro experimento de Redi, para provar a Biogênese, com o segundo experimento que sustentava a Abiogênese. BIOGÊNESE ABIOGÊNESE A Frascos contendo pedaços de carne, tampados com gaze e abertos. Caldo de carne fervido em frascos de vidro e depois tampados e repousados por alguns dias. B Caldo nutritivo fervido num recipiente até fi car estéril e fechado por algumas semanas. Posteriormente aberto. Farrapos de tecidos guardados e monitorados, observando a presença de organismos. C Substâncias nutritivas fervidas em balões de vidros hermeticamente fechados e posteriormente levadas ao microscópio. Observação de insetos em diferentes estágios de putrefação de animais mortos. D Gases e vapor d’água injetados em balões de vidro para simular a atmosfera. Frutos deixados ao ar livre e abertos após alguns dias. E Substâncias naturais orgânicas, injetadas em pedaços de carne. Pedaços de carne e frutas frescas levados in natura para o microscópio. QUESTÃO 02 (FCM-MG) “Tétis entrega as novas armas a seu fi lho Aquiles e cuida do corpo de Pátroclo” ... “Mãe, estas armas que Hefesto me enviou, dizem bem com os trabalhos dos imortais; nenhum homem seria capaz de forjá-las. Vou para a luta aprontar-me, envergando-as; mas tenho receio de que entrementes as moscas penetrem nas chagas abertas pelo cruel bronze no corpo do fi lho do claro Menécio (Pátroclo) e criem larvas, afeando, dessa arte, o cadáver do amigo - ah, sem mais vida nenhuma - e estragando-lhe a bela aparência”. ILÍADA - Homero, Canto XIX, v. 21-7. Há mais de 2.500 anos, muito antes de Francesco Redi (1626 - 1697), podemos afi rmar que os gregos: A. eram adeptos da Geração Espontânea. B. foram os primeiros que demonstraram a veracidade da Abiogênese. C. acreditavam que a matéria orgânica em decomposição gerava larvas. D. sabiam que as moscas eram responsáveis pelas larvas que surgiam nos cadáveres. QUESTÃO 03 (FGV) No século XIX, Louis Pasteur realizou experimentos utilizando frascos com e sem pescoços alongados (pescoços de cisne), com o objetivo de compreender a origem da contaminação por micro-organismos em meios de cultura, conforme ilustrado a seguir. Tais experimentos embasaram Pasteur a comprovar a teoria A. da abiogênese, observando que os micro-organismos são gerados constantemente em meios nutritivos adequados, desde que em contato direto com o ar. B. da geração espontânea, observando que os micro- organismos se proliferam em meios nutritivos adequados, independentemente do contato direto com ar. C. da evolução biológica, observando que o ambiente adequado proporciona o surgimento de diversidade biológica, desde que em contato direto com o ar. D. celular, observando que todos os organismos são formados por algum tipo de organização celular, independentemente do contato direto com o ar. E. da biogênese, observando que todo organismo vivo provém de outro pré-existente, independentemente do contato direto com o ar. QUESTÃO 04 (UNICAMP) Na antiguidade, alguns cientistas e pensadores famosos tinham um conceito curioso sobre a origem da vida e, em alguns casos, existiam até receitas para reproduzir esse processo. Os experimentos de Pasteur foram importantes para a mudança dos conceitos e hipóteses alternativas para o surgimento da vida. Evidências sobre a origem da vida sugerem que: A. a composição química da atmosfera infl uenciou o surgimento da vida. B. os coacervados deram origem às moléculas orgânicas. C. a teoria da abiogênesefoi provada pelos experimentos de Pasteur. D. o vitalismo é uma das bases da biogênese. 27 BIOLOGIA - MÓDULO - 2 - ORIGEM DA VIDA QUESTÃO 05 (UPE) Louis Pasteur ficou conhecido pelos seus experimentos, realizados por volta de 1860, reforçando a hipótese da biogênese, contribuindo, principalmente, para a Microbiologia e Medicina. Sobre suas contribuições, analise os itens a seguir: I. Observou, como primeiro cientista, a existência de micro- organismos, que, posteriormente, passou a se chamar bactéria, usando um microscópio de lente simples projetado por ele mesmo. II. Desenvolveu o método da pasteurização ao aquecer e resfriar o caldo de carne sucessivas vezes III. Explicou a origem do 1º ser vivo. IV. Derrubou definitivamente a ideia de Geração Espontânea V. Descobriu que as mutações são mecanismos que permitem a seleção natural em bactérias e fungos causadores de doenças. Estão CORRETOS: A. I e III. B. II e V. C. II e IV. D. I, II e III. E. III, IV e V. QUESTÃO 06 (FGV) Na difícil busca pela explicação científica sobre a origem da vida no planeta Terra, uma das etapas consideradas essenciais é o surgimento de aglomerados de proteínas, os coacervados, capazes de isolar um meio interno do ambiente externo, permitindo que reações bioquímicas ocorressem dentro dessas estruturas de forma diferenciada do meio externo. Tal hipótese, envolvendo essa etapa, A. contesta o princípio da abiogênese sobre a evolução bioquímica de moléculas orgânicas. B. reforça a ideia comprovada de que todo ser vivo se origina de outro. C. considera como espontâneo o processo de surgimento da vida no planeta. D. sugere que os primeiros seres vivos se multiplicavam como os vírus atuais. E. questiona a teoria criacionista, assim como a evolucionista lamarckista. PANSPERMIA CÓSMICA Primeiros seres vivos teriam sido trazidos à Terra por meteoritos, conduzindo esporos ou formas de resistência. Nos meteoritos foram encontrados aminoácidos e bases nitrogenadas. Não explica a origem dos seres e é improvável, em virtude das adversidades de uma viagem interplanetária e do enorme aquecimento que sofre quando entra na atmosfera terrestre. EXPERIÊNCIA DE REDI Em 1668, Francesco Redi (1624-1694) começa a testar empiricamente a hipótese da geração espontânea. Coloca pedaços de carne em dois frascos abertos. Cobre um deles com uma fina camada de gaze. Observa que os dois frascos são rodeados por moscas, mas elas só podem pousar no pedaço de carne descoberto. Depois de alguns dias, os dois pedaços apodrecem, mas surgem larvas apenas no frasco aberto. Redi conclui que as larvas surgem de ovos colocados pelas moscas. Prova, assim, que a vida não surge espontaneamente em qualquer circunstância. Apesar da contribuição de Redi, a abiogênese ainda irá prevalecer até o Século XIX. EVOLUÇÃO GRADUAL DOS SISTEMAS QUÍMICOS Em 1936, Alexander Oparin propõe uma nova explicação para a origem da vida. Na atmosfera primitiva do nosso planeta, existiriam metano, amônia, hidrogênio e vapor de água. Sob altas temperaturas, em presença de centelhas elétricas e raios ultravioleta, tais gases teriam se combinado, originando aminoácidos, que ficavam flutuando na atmosfera. Com a saturação de umidade da atmosfera, começaram a ocorrer as chuvas. Os aminoácidos eram arrastados para o solo. Submetidos a aquecimento prolongado, os aminoácidos combinavam-se uns com os outros, formando proteínas. As chuvas lavavam as rochas e conduziam as proteínas para os mares. Surgia uma “sopa de proteínas” nas águas mornas dos mares primitivos. As proteínas dissolvidas em água formavam colóides. Os colóides se interpenetravam e originavam os coacervados. Os coacervados englobavam moléculas de nucleoproteínas. Depois, organizavam-se em gotículas delimitadas por membrana lipoprotéica. Surgiam as primeiras células. Essas células pioneiras eram muito simples e ainda não dispunham de um equipamento enzimático capaz de realizar a fotossíntese. Eram, portanto, heterótrofas. Só mais tarde surgiram as células autótrofas mais evoluídas, isso permitiu o aparecimento dos seres de respiração aeróbia. Atualmente, se discute a composição química da atmosfera primitiva do nosso planeta, preferindo alguns admitir que, em vez de metano, amônia, hidrogênio e vapor de água, existissem monóxido de carbono, dióxido de carbono, nitrogênio molecular e vapor de água. Oparin não teve condições de provar sua hipótese, mas em 1953, Stanley Miller, na Universidade de Chicago, realizou em laboratório uma experiência. Colocou num balão de vidro: metano, amônia, hidrogênio e vapor de água, os submetendo ao aquecimento prolongado. Uma centelha elétrica de alta tensão cortava continuamente o ambiente onde estavam contidos os gases. Ao fim de certo tempo, Miller comprovou o aparecimento de moléculas de aminoácido no interior do balão, que se acumulavam no tubo em U. 28 BIOLOGIA - MÓDULO - 2 - ORIGEM DA VIDA Pouco tempo depois, em 1957, Sidney Fox submeteu uma mistura de aminoácidos secos ao aquecimento prolongado e demonstrou que eles reagiam entre si, formando cadeias peptídicas, com o aparecimento de moléculas protéicas pequenas. As experiências de Miller e Fox comprovaram parte da hipótese de Oparin. HIPÓTESE HETEROTRÓFICA Os primeiros seres vivos da Terra viviam na água, eram unicelulares, heterotrófi cos e alimentavam-se de substâncias existentes nos oceanos, como os açúcares. E para degradar o alimento, a fi m de obter a energia, utilizavam a FERMENTAÇÃO, que degrada o alimento sem a utilização do oxigênio, que é, também, um processo ANAERÓBIO, pois é feito na ausência de oxigênio. Fonte de glicose: coacervados Nutrição por fermentação 1o organismo = heterótrofo fermentador Aumenta CO 2 na atmosfera Alimento fi ca escasso Surge o primeiro Autotrófo Anaeróbio (QUIMIOSSÍNTESE) HIPÓTESE AUTOTRÓFICA Com o passar do tempo, o número desses seres primitivos aumentou muito. Os alimentos existentes nos oceanos foram lentamente se tornando insufi ciente para todos. Começou a haver competição pelo alimento e, alguns desses seres vivos, por acaso desenvolveram mecanismos alternativos de obtenção de nutrientes, tornando-os um pouco mais independentes dos alimentos que eram dissolvidos nos oceanos. Esses seres provavelmente conseguiram sintetizar seu próprio alimento a partir de materiais simples e abundantes no meio como água e gás carbônico. Surgiram, então, os primeiros seres autotrófi cos, que produziam o alimento necessário para manter a vida na Terra. Seres Quimiolitoautótrófi cos . Seres heterotrófi cos (Fermentação) . Seres fotorredutores (Fotossíntese anaeróbica) . Seres fotossintetizantes (Fotólise da água) . Seres heterotrófi cos (Respiração aeróbica) QUESTÕES ORIENTADAS QUESTÃO 07 (UECE) De acordo com as teorias sobre a origem da vida, é correto afi rmar que: A. a biogênese representa as teorias que consideravam possível o surgimento da vida a partir de compostos inorgânicos e de outros mecanismos que não sejam a reprodução. B. a teoria da geração espontânea ou abiogênese considera que os seres vivos surgem somente pela reprodução, indiferente das espécies envolvidas nesse evento. C. segundo a panspermia, a vida teve origem a partir de seres vivos oriundos de outros locais do cosmo: essa é a teoria mais aceita até hoje em função das comprovadas atividades extraterrestres na Terra. D. para a teoria da evolução molecular, a vida é resultado da combinação de compostos inorgânicos em moléculas orgânicas simples que se complexaram até atingirem a capacidade de autoduplicação e metabolismo. QUESTÃO 08 (UECE) Em relação às teorias sobre a origem da vida, é correto afi rmar que a: A. teoria da geração espontânea ou biogênese motivou Jean Baptista van Helmont a propor uma receita para produzir ratos usando camisas sujas e grãos de trigo. B. expansão do conhecimento científico e a realização de experimentos rigorosos por Redi, Spallanzani, Pasteur e outros forneceram evidências da abiogênese. C. panspermia afi rma que a vida na Terra originou-se a partir de seres vivos ou substâncias precursoras da vida oriundas de outros locais do cosmo. D. teoria da evolução química ou molecular admite que a vida é resultado da evolução química de compostos orgânicos em inorgânicos. 29 BIOLOGIA - MÓDULO - 2 - ORIGEM DA VIDA QUESTÃO 09 (IFCE) O esquema acima representa o aparelho projetado por Stanley Miller e Urey em meados do século passado. Por esse engenhoso sistema, circulavam hidrogênio (H 2 ), vapor de água (H 2 O), metano (CH 4 ) e amônia (NH 3 ) e, através de eletrodos, era fornecida energia na forma de descargas elétricas, simulando, assim, as condições da atmosfera primitiva do planeta Terra. Após algum tempo, Miller e Urey observaram, como resultado de reações químicas, a formação de produtos como aminoácidos, carboidratos e ácidos graxos simples, que foram se acumulando. Sobre a hipótese que esse experimento corroborou sobre a origem da vida no planeta Terra, é correto afirmar que: A. reforça a evolução gradual dos sistemas químicos, onde os gases da atmosfera primitiva formaram, espontaneamente, os compostos orgânicos que originaram as primeiras formas de vida no planeta Terra. B. fortalece a hipótese do criacionismo, exatamente como está escrito em Gêneses, primeiro livro da Bíblia, pois em nenhum momento do experimento ilustrado acima surgiram formas de vida, mas apenas substâncias orgânicas simples. C. reforça a hipótese cosmozoica, que defende que a vida (microrganismos) foi transportada casualmente para o planeta Terra, através de meteoritos e cometas que viajavam pelo espaço e se chocaram com a superfície terrestre. D. fortalece a teoria da abiogênese, que afirmava que compostos inorgânicos e orgânicos poderiam originar, por geração espontânea, os seres vivos do planeta Terra. E. reforça a teoria segundo de que a vida na Terra originou-se a partir de moléculas orgânicas complexas, como proteínas e ácidos nucleicos, que sofreram polimerização, dando origem aos coacervados, que evoluíram para as primeiras formas de vida. QUESTÃO 10 (PUC - CAMP) Há muito, muito tempo, quando ocorreu a origem da vida na Terra, surgiram vários processos biológicos. Tendo em vista condições ambientais existentes até então, podemos afirmar que a sequência correta do aparecimento dos processos abaixo foi a mostrada em: A. respiração aeróbica -> fermentação -> fotossíntese B. fermentação -> respiração aeróbica -> fotossíntese C. fermentação -> fotossíntese -> respiração aeróbica D. fotossíntese -> respiração aeróbica -> fermentação E. fotossíntese -> fermentação -> respiração aeróbica QUESTÃO 11 (UFRGS) O gráfico abaixo apresenta a variação do nível de oxigênio na atmosfera em função do tempo. Sobre o gráfico e os eventos nele assinalados, é correto afirmar que: A. três bilhões de anos antes do presente não havia vida devido à escassez de oxigênio. B. o evento 1 corresponde aos primórdios do surgimento da fotossíntese. C. a respiração celular tornou-se possível quando os níveis de na atmosfera atingiram uma concentração próxima à atual. D. o evento 2 refere-se à formação da camada de ozônio. E. o evento 3 dá início à utilização da água como matéria-prima para a produção de oxigênio. QUESTÃO 12 (UEFS) Evidências astronômicas e geofísicas indicam que a Terra se formou há, aproximadamente, 4,6 bilhões de anos. A princípio não era adequada para a vida, devido ao calor e a exposição à radiação. Os astrônomos estimam que a Terra tenham se tornado habitável há cerca de 3,8 bilhões de anos. A vida parece ter surgido mais ou menos na mesma época, mas não sabemos como era essa vida primitiva. MAYR, Ernest. O que é evolução. São Paulo: Rocco, 2001, p. 5. Considerando-se essas informações e a peculiaridade da Terra como local onde a vida teve origem indica que: A. a atmosfera primitiva, rica em elementos, como o hidrogênio, oxigênio e carbono, viabilizou a origem de moléculas orgânicas simples. B. havia energia luminosa, prontamente assimilada pelos primeiros seres vivos, para a síntese de seu próprio alimento. C. sua atmosfera, altamente oxidante, potencializou várias combustões, gerando energia para os primeiros seres vivos. D. a formação da camada de ozônio, logo depois de sua origem, facilitou o surgimento da vida. E. a síntese de moléculas orgânicas possibilitou, de imediato, a origem da vida. ENDOSSIMBIOSE Acredita-se que os cloroplastos tenham se originado de organismos procariontes fotossintéticos (algas azuis), que se instalaram em células primitivas eucariontes aeróbicas por endossimbiose. Essa simbiose, há cerca de 1,2 bilhões de anos, teria dado origem às algas vermelhas, depois às algas pardas e verdes e aos vegetais superiores. 30 BIOLOGIA - MÓDULO - 2 - ORIGEM DA VIDA Durante o processo evolutivo, as bactérias precursoras dos cloroplastos transferiram parte de seu material genético para o DNA da célula hospedeira, assim passaram a depender do genoma da célula hospedeira para a produção de muitas de suas proteínas. Essa origem é semelhante a da mitocôndria, mas existem diferenças como o tamanho das organelas. O cloroplasto é bem maior que a mitocôndria, e a fonte de energia é diferente, o cloroplasto usa energia luminosa, enquanto a mitocôndria usa energia química. célula eucariótica inicial célula eucariótica inicial, capaz de fotossintetizar bactéria fotossintetizadora cloroplastos QUESTÕES ORIENTADAS QUESTÃO 13 A teoria endossimbiótica é a mais aceita para explicar a origem dos cloroplastos, uma organela relacionada com a fotossíntese. Segundo essa teoria, os cloroplastos s são ancestrais de: A. procariontes heterotrófi cos que foram capturados por um organismo multicelular. B. eucariontes heterotrófi cos que foram capturados por outra célula. C. procariontes autotrófi cos que foram capturados por um organismo multicelular. D. procariontes autotrófi cos que foram capturados por outra célula. E. eucariontes autotrófi cos que foram capturados por outra célula. QUESTÃO 14 As mitocôndrias apresentam características que sugerem que elas são descendentes de células que foram fagocitadas por outras. Entre as alternativas a seguir, marque a única que não corresponde a uma característica que apoia a teoria endossimbiótica: A. A mitocôndria possui DNA e ribossomo próprios. B. As mitocôndrias possuem capacidade de autoduplicação. C. As mitocôndrias possuem sistema de membranas internas. D. As mitocôndrias possuem DNA bastante diferente do DNA nuclear. E. As mitocôndrias possuem uma membrana revestindo-as. QUESTÃO 15 (UNIFAL-MG) Observe o esquema abaixo, que representa algumas das etapas da hipótese de que as células eucarióticas surgiram, em parte, como resultado evolutivo de um processo gradual de endossimbiose: O esquema acima ilustra o processo de endossimbiose Utilizando o esquema como base, assinale a afi rmativa INCORRETA: A. A endossimbiose de um procariota fotossintético VI com um proeucariota originou as células eucarióticas heterotrófi cas atuais. B. As invaginações da membrana plasmática aumentaram a superfície de contato e a capacidade de transporte em procarióticos IV. C. Uma célula procariótica aeróbia I associou-se a uma procariótica heterotrófi ca anaeróbia II, aumentando o potencial energético. D. Como resultado das invaginações, um envelope nuclear precursor formou-se em uma célula proeucariótica V. E. Uma célula procariótica III teve a sua capacidade aeróbia aumentada, em virtude da compartimentalização das membranas nas mitocôndrias. QUESTÃO 16 A teoria endossimbiótica sugere que algumas organelas são descendentes de organismos procariontes que foram fagocitados por outras células epassaram a viver em simbiose. De acordo com essa teoria, além das mitocôndrias, que outra organela surgiu desse modo na célula eucariótica? A. ribossomo. B. núcleo. C. peroxissomo. D. vacúolo. E. cloroplasto. GABARITO 01 A 02 D 03 E 04 A 05 C 06 C 07 D 08 C 09 A 10 C 11 B 12 A 13 D 14 E 15 A 16 E
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