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Origem da Vida

Durante séculos as explicações para o origem da vida situavam-se nos terrenos da lenda e do fantástico. A primeira teoria foi esboçada em 1828, quando Wöhler sintetizou uma substância orgânica, a uréia. A questão, porém, só foi definitivamente resolvida em 1967, quando Kornberg e Goulian conseguiram sintetizar o portador do código genético: o DNA.

Até a década de 50, as preocupações quanto à origem da vida eram consideradas assunto especulativo, incapaz de levar a conclusões mais decisivas. Era comum que posições religiosas e dogmáticas impedissem uma abordagem científica do tema. Hoje, não só muitas perguntas relativas à origem dos seres vivos foram respondidas como incontáveis experimentos de laboratório reproduziram condições supostamente vigentes na época. Obteve-se assim um conjunto de informações que permitiu formular teorias coerentes e plausíveis.

Os "tijolos" básicos
A Terra formou-se há cerca de quatro a cinco bilhões de anos. Há fósseis de criaturas microscópicas de um tipo de bactéria que prova que a vida surgiu há cerca de três bilhões de anos. Em algum momento, entre estas duas datas - a evidência molecular indica que foi há cerca de quatro bilhões de anos - deve ter ocorrido o incrível acontecimento da origem da vida.

Entretanto, antes de surgir qualquer forma de vida sobre a Terra não havia o oxigênio atmosférico (que é produzido pelas plantas), mas sim vapor d'água. É provável que no princípio a atmosfera da Terra contivesse apenas vapor d'água (H2O), metano (CH4), gás carbônico (CO2), hidrogênio (H2) e outros gases, hoje abundantes em outros planetas do sistema solar.

Nesse ambiente, surgiram espontaneamente os "tijolos" químicos que formam as grandes moléculas da vida. Esses "tijolos" são: os aminoácidos, que formam as proteínas; os ácidos graxos, que compõem as gorduras; e os açúcares, que constituem os carboidratos. Carboidratos e gorduras são compostos de carbono, hidrogênio e oxigênio. Das proteínas faz parte também o nitrogênio.

Quando a vida se formou, há 3,5 bilhões de anos, o ácido desoxirribonucleico, o DNA (acima, um modelo molecular), funcionou como elemento seletivo na manutenção da individualidade dos seres vivos.

Algumas provas da existência, na atmosfera primitiva, de água, hidrogênio, metano e amoníaco são fornecidas pela análise espectroscópica das estrelas; outras, pela observação de meteoritos provenientes do espaço interestelar. A análise das estrelas revela também a existência, em vários pontos do Universo, de pequenas moléculas orgânicas que estariam numa etapa primitiva de formação da vida.

Os químicos reconstruíram em laboratórios, a nível experimental, estas condições primitivas, misturando os gases adequados e água num recipiente de vidro e adicionando energia, através de uma descarga elétrica. Desta forma, sintetizaram substâncias orgânicas de forma espontânea. É claro que o fato de as moléculas orgânicas aparecerem nesse caldo primitivo não seria suficiente. O passo mais importante foi o aparecimento de moléculas que se autoduplicavam, produzindo cópias de si mesmas.

Outro passo importante foi o aparecimento de estruturas anteriores às membranas, que proporcionaram espaços circunscritos onde aconteciam as reações químicas. Pode ter sido pouco depois deste estágio que criaturas simples, como as bactérias, deram lugar aos primeiros fósseis, há mais de três bilhões de anos.

 

Numa experiência pioneira, no início dos anos 50, o cientista americano Stanley Miller recriou a provável atmosfera primitiva. Misturou num recipiente hermeticamente fechado hidrogênio (H2), vapor d'água (H2O), amônia (NH3) e metano (CH4).

Fez passar através dessa mistura fortes descargas elétricas para simular os raios das tempestades ocorridas continuamente na época e obteve então aminoácidos - "tijolos" básicos das proteínas. Outras experiências testaram os efeitos do calor, dos raios ultravioleta e das radiações ionizantes sobre misturas semelhantes à de Miller - todas simulando a atmosfera primitiva.

O canibalismo inicial
No início, grande número de lagoas e oceanos foi se convertendo numa "sopa" de "tijolos da vida". Como não existiam ainda os seres vivos para comê-los, nem oxigênio livre para decompô-los, sua concentração só aumentava. A energia necessária à combinação entre essas pequenas moléculas (que leva à síntese de grandes moléculas como proteínas, gorduras e carboidratos) era proveniente sobretudo do calor do Sol, mas também da eletricidade.

O problema da síntese das grandes moléculas subdivide-se em dois, interdependentes: o primeiro trata apenas do aparecimento das moléclas que se conhecem atualmente; o segundo refere-se ao modo pelo qual se deu a passagem do estado de uma simples "sopa" de moléculas orgânicas para o aparecimetno de formas celulares organizadas.

 

O problema de como se formaram os tijolos da vida não se resolve pelo simples aparecimento de hidrogênio e de compostos de carbono e nitrogênio. Era preciso que eles se tivessem combinado de uma certa maneira.

Para o primeiro problema, a resposta é aparentemente paradoxal. Imaginemos uma pequena proteína formada por cinqüenta aminoácidos, de vinte variedades. Desmontando-se essa proteína e reagrupando-se seus aminoácidos, de todas as formas possíveis, isso resulta num número altíssimo: a unidade seguida de 48 zeros. Portanto, se nos mares primitivos eram possíveis todas as combinações (e eram, sem dúvida), por que razão vingaram as que produziram a vida? O paradoxo está em que vingaram exatamente porque produziram vida.

Apareceram macromoléculas de diversos tipos, mas as que conseguiram organizar-se em pequenas unidades autoreprodutoras (como o DNA) usaram as outras como alimento. Isso permite saber que tipo de seres povoou primeiramente o Universo. Foram os heterótrofos, seres vivos, como animais e fungos, que comem outros seres vivos. Só depois surgiram os seres autótrofos, aqueles que, como as plantas, sintetizam seu próprio alimento.

 

Os primeiros seres vivos, unicelulares e muito simples, começaram a obter sua energia da ruptura das moléculas da "sopa" à sua volta; esgotada esta, passaram a tirar energia de outros seres vivos. Mas nesse ponto já deviam encontrar-se num estágio de complexidade que permitia o aproveitmanto das reações fotoquímicas: se não tivessem existido, nesta fase, seres capazes de explorar a luz solar, o período inicial de canibalismo teria acabado com a vida incipiente.

Assim, a resposta para o primeiro problema - por que vingaram apenas certos tipos de macromoléculas - depende da resolução do segundo: como apareceram indivíduos que eliminaram aqueles incapazes de formar seus próprios sistemas de auto-reprodução.

 

Gotículas de coacervado obtidas artificialmente e fotografadas ao microscópio sugerem como devem ter se organizado as substâncias orgâmicas nos mares primitivos para o aparecimento das primeiras formas de vida.

 

A individualização
Primeiro, é preciso entender como surgiram as primeiras macromoléculas não dissolvidas no ambiente, mas agrupadas numa unidade constante e auto-reprodutora. O cientista soviético Alexander Oparin foi o primeiro a dar uma resposta aceitável: com raríssimas exceções as moléculas da vida são insolúveis na água e, nela colocadas, ou se depositam ou formam uma suspensão coloidal, o que é um fenômeno de natureza elétrica. Há dois tipos de colóides: os que não têm afinidade elétrica com a água e os que têm afinidade. Devido a essa afinidade, os colóides hidrófilos permitem que se forme á volta de suas moléculas uma película de água difícil de romper.

Existe ainda um tipo especial de colóide orgânicos. São os coacervados: possuem grande número de moléculas, rigidamente licalizadas e isoladas do meio ambiente por uma película superficial de água. Desse modo, os coacervados adquirem sua "individualidade".

Tudo era favorável para que na "sopa" oceânica primitiva existissem muitos coacervados. Sobre eles atuou a seleção natural: somente as gotas capazes de englobar outras, ou de devorá-las, puderam sobreviver. Imagine um desses coacervados absorvendo substâncias do meio exterior ou aglutinando outras gotas. Ele aumenta e ao mesmo tempo que engloba substâncias elimina outras. Esse modelo de coacervado, que cresce por aposição, não bastaria, porém, para que a vida surgisse.

Era preciso que entre os coacervados aparecesse algum capaz de se auto-reproduzir, preservando todos os seus componentes. A esta etapa do processo evolutivo, a competição deve ter sido decisiva. As gotas que conseguiram auto-reproduzir-se ganharam a partida. Elas tinham uma memória que lhes permitia manter sua individualidade. Era o ácido desoxirribonucleico (DNA). As que não eram governadas pelo DNA reproduziram-se caoticamente.

 

Enfim, pode-se caracterizar os primeiros seres vivos como:

· simples

· unicelulares

· abiogenéticos

· heterótrofos

· fermentadores

· anaeróbicos.

"Dicionário"

Abiogênese: teoria de origem da vida baseada na geração espontânea, sendo que um ser não vivo trsnformaria-se em um ser vivo através de um princípio ativo. Foi defendida por grandes cientistas como Aristóteles, Van Helmont, Newton, Harwey, Descartes e John Needham.
Autótrofo:
ser capaz de sintetizar seu próprio alimento, através da fotossíntese.
Biogênese:
teoria de baseada na origem de um ser vivo apenas oriundo de outro ser vivo. Defendida por Francisco Redi, Lázaro Spallanzani e Louis Pasteur.
Coacervado:
é um aglomerado de moléculas proteicas circundadas por uma camada de água; foram, possivelmente, as formas mais próximas dos primeiros seres vivos.
Cosmozoários:
são os primeiros seres do planeta, vindos de outros planetas do Sistema Solar.
Criacionismo:
teoria religiosa sobre a origem da vida, baseada na criação divina dos seres, Adão e Eva.
Fermentador:
ser que realiza fermentação para obtenção de energia.
Heterótrofo:
ser incapaz de sintetizar seu próprio alimento.
Panspermia cósmica:
teoria de Arrhenius sobre a origem da vida, baseada no surgimento da vida em outro planeta, sendo que os cosmozoários teriam alcançado a Terra através de meteoritos.
Unicelular:
ser constituído de uma única célula

Quem foi ...

Francisco Redi?
Cientista que demonstrou que os vermes da carne em putrefação eram originados de ovos deixados por moscas e não da transformação da carne.

Lázaro Spallanzani?
Cientista que demonstrou que o aquecimento de frascos até a fervura (esterilização), se mantidos hermeticamente fechados, evitava o aparecimento de micróbios.

Louis Pasteur?
Cientista que demonstrou que germes microscópicos estão no ar e com experências com frascos tipo "pescoço de cisne demonstrou que uma solução nutritiva, previamente esterilizada, nmantém-se estéril indefinidamente, memso na presença do ar (pausterização).

Alexander Oparin?
Cientista que desenvolveu a teoria de que a vida teria surgido de forma lenta e ocasional nos oceanos primitivos. Os gases existentes na atmosfera primitiva eram provenientes da ação vulcânica e entre eles não havia oxigênio.

Stanley Miller?
Cientista que comprovou a teoria de Oparin em laboratório, demonstrando a possibilidade da formação de moléculas orgânicas na atmosfera primitiva e sem a participação direta de um ser vivo.

 

 

Exercício Origem da Vida

ORIGEM DA VIDA

1) Uma das hipóteses sobre a origem da vida na Terra presume que a forma mais primitiva de vida se desenvolveu lentamente, a partir de substância inanimada, em um ambiente complexo, originando um ser extremamente simples, incapaz de fabricar seu alimento. Essa hipótese é conhecida como:
a) geração espontânea
b) heterotrófica
c) autotrófica
d) epigênese
e) pangênese


2) Segundo Oparin, a vida se instalou na Terra numa forma lenta e ocasional, nos oceanos primitivos do nosso planeta, onde havia água, obviamente, e na atmosfera se encontrava metano, hidrogênio sob forma amoniacal. Esta teoria procura explicar que a vida surgiu no nosso planeta:
a) após a síntese natural das proteínas
b) a partir dos cosmozoários
c) começando pelos seres autótrofos
d) pela panspermia cósmica
e) após o aparecimento dos vegetais heterotróficos

3) Julgue os itens a seguir:


I. A teoria que admite a origem de um ser vivo somente a partir de outro é denominada biogênese.
II. Admite-se que moléculas como CH
4, H2, NH3 e H2O, nas condições da Terra primitiva, reuniram-se, formando as bactérias.
III. É mais provável que os primeiros seres vivos tenham sido autotróficos.

Assinale:
a) se apenas I está correto.
b) se apenas II está correto.
c) se apenas III está correto.
d) se I e II estão corretos.
e) se II e II estão corretos.

4) Na hipótese heterotrófica sobre a origem da vida, supõe-se que os organismos primitivos obtinham energia do alimento, por meio da:
a) respiração aeróbia
b) fotólise
c) fotossíntese
d) biogênese
e) fermentação

5) Em 1953, com um aparelho bem engenhoso, o pesquisador Stanley Miller acrescentou um elemento a mais para a compreensão da origem da vida. Reproduzindo as condições ambientais primitivas no seu aparelho, conseguiu obter aminoácidos sem a participação de seres vivos, tendo usado para isso apenas:
a) ADN, ATP, acetil-coenzima A e metano
b) ADN, ATP, oxigênio, luz e calor
c) água, nitrogênio, carbono e faíscas elétricas
d) metano, água, NH
3, H2 e descargas elétricas
e) água, glicose, amônio e radiação luminosa

6) Observe as seguintes afirmativas:


I. As primeiras moléculas de nucleoproteínas que surgiram nos mares primitivos da Terra tinham configuração semelhante aos atuais vírus, o que prova que os vírus foram os primeiros seres que surgiram no planeta.

II. Primeiramente, surgiram as bactérias, que são seres mais evoluídos que os vírus, e só depois disso é que surgiram os vírus num aparente contra-senso aos princípios da Evolução.

III. As primeiras moléculas de nucleoproteínas que surgiram nas águas mornas dos oceanos primitivos constituíram o que chamamos hoje de protogenes.

Assinale:
a) se apenas I e II estiverem corretas.
b) se apenas I e III estiverem corretas.
c) se apenas II e III estiverem corretas.
d) se todas as afirmativas estiverem corretas.
e) se nenhuma das alternativas estiverem corretas.

7) Aglomerados de moléculas de proteínas que se apresentam juntas, formando pequenos grupos envoltos por uma camada de moléculas de água, representam o que chamamos especificamente:
a) colóide
b) coacervado
c) protogene
d) proteinóide
e) vírus

8) A matéria viva, no decurso da evolução fundamentou-se em dois elementos básicos:
a) ligações covalentes e hormônios.
b) ligações iônicas e proteínas.
c) ligações covalentes e lipídios.
d) ligações iônicas e glicídios.
e) ligações covalentes e enzimas.


Gabarito

1

2

3

4

5

6

7

8

 

B

A

A

E

D

C

B

B

 

 

 

 

Parte VII: Origem da Vida

 

1. Os primeiros seres surgidos na Terra, pela Teoria de Oparin, teriam sido:

 

a) Heterótrofos e anaeróbios

b) Heterótrofos e aeróbios

c) Autótrofos e anaeróbios

d) Autótrofos e aeróbios

e) Autótrofos quimiossintetizantes e anaeróbios

 

2. (CESGRANRIO-RJ) Em 1953, com um aparelho bem engenhoso, o pesquisador Stanley Miller acrescentou um elemento a mais para a compreensão da origem da vida. Reproduzindo as condições ambientais primitivas no seu aparelho, conseguiu obter aminoácidos sem a participação de seres vivos, tendo usado para isso apenas:

 

 a) ADN, ATP, acetil-coenzima A e metano.

 b) ADN, ATP, oxigênio, luz e calor.

 c) água, nitrogênio, carbono e faíscas elétricas.

 d) metano, água, NH3, H2 e descargas elétricas.

 e) água, glicose, amônia e radiação luminosa.

 

3. (CESGRANRIO-RJ) Uma das hipóteses sobre a origem da vida na Terra presume que a forma mais primitiva de vida se desenvolveu lentamente, a partir de substância inanimada, em um ambiente complexo, originando um ser extremamente simples, incapaz de fabricar seu alimento. Esta hipótese é modernamente conhecida como:

 

a) Geração espontânea

b) heterotrófica

c) autotrófica

d) epigênese

e) pangênese

 

4. (UFRS) O desenho a seguir representa, de forma esquemática, o aparelho que Miller usou em suas experiências, em 1953, para testar a produção de aminoácidos a partir de uma mistura de metano, hidrogênio, amônia e água, submetida a descargas elétricas.

 

Abaixo são feitas quatro afirmações:

 

I — Com essa experiência, Miller demonstrou que havia produção de aminoácidos em condições semelhantes às que havia na atmosfera primitiva da Terra.

 

II — Como a circulação do material por dentro do aparelho está completamente isolada do meio externo, não houve possibilidade alguma de contaminação com outras substâncias.

 

III — As substâncias resultantes das reações químicas acumularam-se em C e D.

 

IV — Com essa experiência, Miller também descobriu a composição química da atmosfera primitiva da Terra.

 

São corretas as afirmações:

 

a) I e II.                                                                  d) I e III.

b) II e IV.                                                e) II e III.

c) III e IV.

 

5. Há pouco mais de vinte anos, Miller e Urey demonstraram ser possível obter-se aminoácido a partir de amônia, metano, hidrogênio e vapor-d'água expostos a descargas elétricas, como supunha Oparin. Considerando-se amônia = A e aminoácido = B, qual dos gráficos representa melhor a variação na concentração de ambos em função do tempo?

 

6. Segundo a mais aceita hipótese sobre a origem da vida, a seguinte seqüência de acontecimentos pode ter levado à formação de coacervados e material protenóide:

a) Formação de compostos orgânicos, formação de coacervado, simples fermentações, atmosfera primitiva, fotossíntese e respiração, controle pelo ácido nucleico.

b) Atmosfera primitiva, formação de compostos orgânicos, formação de coacervado, controle pelo ácido nucleico, simples fermentação, fotossíntese e respiração.

c) Controle pelo ácido nucleico; fotossíntese e respiração,  atmosfera primitiva, simples fermentação, formação de coacervado, formação de compostos orgânicos.

d) Fotossíntese e respiração, controle pelo ácido nucleico, simples fermentações, formação de coacervado, formação de compostos  orgânicos,  atmosfera  primitiva.

e) Atmosfera primitiva, formação de compostos orgânicos, controle pelo ácido nucleico, formação de coacervado, simples fermentação, respiração e fotossíntese.

 

 

Parte VII – Origem da Vida

 

 

 

 

 

 

 

1-       A

2-       D

3-       B

4-       E

5-       D 

6-       B