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ORIGEM DA VIDA Prof Ana Beatriz Maselli. O Big Bang, Há 14 bilhões de anos, foi quem deu origem a expansão do universo a partir de seu estado inicial.

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1 ORIGEM DA VIDA Prof Ana Beatriz Maselli

2 O Big Bang, Há 14 bilhões de anos, foi quem deu origem a expansão do universo a partir de seu estado inicial de alta compressão, numa explosão repentina, o resultado foi uma violentíssima explosão que deu origem aos planetas, estrelas e etc. compressãoexplosão compressãoexplosão

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4 Sol Vénus Terra Marte Mercúrio Júpiter Saturno Urano Neptuno Plutão 4.5 bilhões de anos

5 Vamos entender como surgiu o primeiro ser vivo no nosso planeta !

6 TEORIAS ABIOGÊNESE ABIOGÊNESE OU GERAÇÃO ESPONTÂNEA A VIDA SURGIU DA MATÉRIA BRUTA A PARTIR DE UM FORÇA VITALBIOGÊNESE A VIDA SURGIU A PARTIR DE UM OUTO SER VIVO Duas teorias se formaram para explicar a origem da vida

7 O que foi a Abiogênese ? Aristóteles, autor da abiogênese, afirmava que as espécies surgem por geração espontânea, ou seja, existiam diversas fórmulas que dariam origem às diferentes espécies. Segundo ele, os organismos podem surgir a partir de uma massa morta segundo um princípio ativo (por exemplo, nascer um rato da combinação de uma camisa suja e de um pouco de milho). A Geração Espontânea permaneceu como idéia principal do surgimento das espécies devido à influência que as crenças religiosas da população.

8 As folhas que caem das árvores ao entrar em contato com a água formaria os peixes Ao entrar em contato com o solo formaria as aves Na abiogênese da matéria bruta poderia se originar uma vida

9 Defensores da Abiogênese Um cara chamado Van Helmont ( ) divulgou uma receita para criar camundongos : deveria ser colocada uma camisa suada em contato com gérmen de trigo ou queijo, abandonada em um lugar escuro, após 21 dias, produziria ratos. Neste caso o princípio ativo seria o suor humano. O que era esse tal principio ativo? Era algum gás ou substância que possibilitava que da matéria bruta (sem vida) surgisse a VIDA (algum animal, como o camundongo).

10 Needham ( ) fez várias experiências com frascos de vidro contendo "caldos nutritivos" abertos e fechados, aquecidos ou não, conseguindo proliferação de microrganismos em todos os casos. fez várias experiências com frascos de vidro contendo "caldos nutritivos" abertos e fechados, aquecidos ou não, conseguindo proliferação de microrganismos em todos os casos. Os microrganismos só poderiam ter aparecido através da "geração espontânea" já que os caldos foram aquecidos e as possíveis formas vivas foram eliminadas. Dizia que existia um tipo de "força vital“ (princípio ativo) que era responsável pelo aparecimento dos microrganismos microorganismos Após alguns dias Caldo nutritivo

11 versus Spallanzani tenta derrubar a hipótese de Needham

12 Spallanzani mostrou que os micróbios têm origem no ar e que podem ser eliminados por fervura. Seu intuito era derrubar as idéias de John Needham. O problema do experimento de Needham eram os recipientes, que não foram bem vedados, permitindo a entrada de microorganismos e a contaminação do caldo nutritivo, e uma fervura rápida, que possivelmente não haveria matado todos os microrganismos que já estavam no caldo nutritivo. Spallanzani mostra que com os recipientes vedados de outra maneira mais eficiente e realizando a fervura por mais tempo, a vida não surge espontaneamente. Needham retruca dizendo que com aquela fervura de Spallanzani havia acabado com o ar dos recipientes (torturou o princípio ativo), impossibilitando o surgimento da vida.

13 DEFENSORES DA BIOGÊNESE É conhecido pela sua experiência realizada em 1668 que se considera um dos primeiros passos para a derrubada da abiogênese. O saber do seu tempo considerava que as larvas se formavam naturalmente a partir de carne em putrefação. Na sua experiência, Redi utilizou 3 frascos, nos quais colocou carne em estado de putrefação. Selou fortemente um deles, deixou outro aberto e cobriu o terceiro com gaze. Desenvolveram-se larvas no frasco aberto e sobre a gaze do frasco correspondente. Não se desenvolveram larvas em nenhuma parte do frasco selado. Francesco Redi

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15 Louis Pasteur Foi o cientista que derrubou a geração espontânea com o experimento do "balão pescoço de cisne". Porém,o CRIACIONISMO é uma teoria que se baseia na fé e na religião,logo deve ser respeitada mesmo que a ciência não a considere.

16 1 - Colocou um caldo nutritivo em um balão de vidro, de pescoço comprido. 2 - Em seguida, aqueceu e esticou o pescoço do balão, curvando sua extremidade, de modo que ficasse voltada para cima. Ferveu o caldo existente no balão, o suficiente para matar todos os possíveis microrganismos que poderiam existir nele. 3 - Cessado o aquecimento, vapores da água proveniente do caldo condensaram-se no pescoço do balão e se depositaram, sob forma líquida, na sua curvatura inferior. Como os frascos ficavam abertos, não se podia falar da impossibilidade da entrada do "princípio ativo" do ar. 4 - Com a curvatura do gargalo, os microrganismos do ar ficavam retidos na superfície interna úmida e não alcançavam o caldo nutritivo. 5 - Quando Pasteur quebrou o pescoço do balão, permitindo o contato do caldo existente dentro dele com o ar, constatou que o caldo contaminou-se com os microrganismos provenientes do ar.

17 O QUE FAZ DE UM PLANETA TER VIDA?

18 Características que permitem a existência de vida em um planeta: Distância ao Sol Existência de Atmosfera Água Líquida Aparecimento e manutenção de vida Temperatura

19 Será que existe água nos outros Planetas? Júpiter Sob a forma de gelo Vênus Sob a forma de vapor, (ácidos corrosivos) Se tem água porquê não tem vida nesses planetas? É fácil, não tem água no estado líquido!

20 Teorias para a origem da vida Existem algumas explicações para tal, sendo a origem por evolução química a mais aceita pela categoria científica. Existem algumas explicações para tal, sendo a origem por evolução química a mais aceita pela categoria científica. Temos então 3 teorias que são discutidas atualmente: Criacionismo Criacionismo Panspermia cósmica Panspermia cósmica Evolução química Evolução química

21 Criacionismo O Gênesis: O primeiro livro do Antigo Testamento, descreve a origem do mundo e do homem com linguagem e imagens semelhantes às dos relatos mesopotâmicos. O primeiro capítulo diz: "No princípio, Deus criou o céu e a terra. Ora, a terra estava vazia e vaga, as trevas cobriam o abismo, um vento de Deus pairava sobre as águas. Deus disse: 'Haja luz' e houve luz. Deus viu que a luz era boa, e Deus separou a luz e as trevas. Deus chamou à luz 'dia' e às trevas 'noite'. Houve uma tarde e uma manhã: primeiro dia. (...) Deus disse: 'Fervilhem as águas um fervilhar de seres vivos e que as aves voem acima da terra, diante do firmamento do céu' e assim se fez. (...) Deus criou o homem à sua imagem, à imagem de Deus ele o criou, homem e mulher ele os criou." O primeiro capítulo diz: "No princípio, Deus criou o céu e a terra. Ora, a terra estava vazia e vaga, as trevas cobriam o abismo, um vento de Deus pairava sobre as águas. Deus disse: 'Haja luz' e houve luz. Deus viu que a luz era boa, e Deus separou a luz e as trevas. Deus chamou à luz 'dia' e às trevas 'noite'. Houve uma tarde e uma manhã: primeiro dia. (...) Deus disse: 'Fervilhem as águas um fervilhar de seres vivos e que as aves voem acima da terra, diante do firmamento do céu' e assim se fez. (...) Deus criou o homem à sua imagem, à imagem de Deus ele o criou, homem e mulher ele os criou." Teoria que explica a origem dos seres vivos por criação divina

22 O Criacionismo foi muito aceito durante a idade antiga e média, sendo posto em cheque ao se confrontar com filosofias e teorias modernas principalmente a teoria da evolução das espécies. O Criacionismo foi muito aceito durante a idade antiga e média, sendo posto em cheque ao se confrontar com filosofias e teorias modernas principalmente a teoria da evolução das espécies. Ao contrário do que se pensa, existem muitos cientistas criacionistas que ao longo de suas pesquisas constataram que a tamanha complexidade da vida não teria sido possível se não houvesse a intervenção de um ser criador. O Criacionismo não é uma religião, é uma ciência.

23 Panspermia Temos dois tipos de panspermia: Formas de vida vindas do espaço Formas de vida vindas do espaço Afirma que o aparecimento dos primeiros seres na Terra, se deu por cosmozoários flutuantes vindos do universo. Blocos de construção em cometas e asteróides Blocos de construção em cometas e asteróides Acredita que os impactos de meteoritos nas massas de água da Terra primitiva podem ter contribuído para a criação de moléculas orgânicas complexas que formaram as bases da vida.

24 A teoria da nova Panspermia, afirma o mesmo fato de outra maneira, diz que esses cosmozoários vieram dentro do núcleo de asteróides, estes, protegiam os seres da radiação e dos raios. Essa idéia surgiu quando vestígio de fósseis, que acreditavam ser de bactérias, foram encontrados dentro de asteróides.

25 O biólogo inglês Haldane e o bioquímico russo Oparin, em meados da década de 20, aprofundaram-se, de forma independente, na teoria proposta anteriormente pelo biólogo inglês Huxley, denominada teoria da evolução química (ou molecular). Mais tarde, Stanley Miller, estudante da Universidade de Chicago, criou em laboratório um dispositivo que simulava as condições primitivas da Terra, conseguindo “criar” compostos orgânicos a partir deste. Apesar do fato destes serem constituídos por estruturas menos complexas o experimento pôde demonstrar a formação de compostos orgânicos a partir de determinadas condições ambientais primiticas reforçando as idéias de Oparin e Haldane. Teoria da evolução química Oparin e Haldane, respectivamente

26 Terra Primitiva

27 Intensos processos vulcânicos, emitindo grande quantidade de gases: Intensos processos vulcânicos, emitindo grande quantidade de gases: metano CH 4, metano CH 4, amônia NH 3, amônia NH 3, gás hidrogênio – H 2 e gás hidrogênio – H 2 e água H 2 O. Inexistência ou baixa concentração do gás oxigênio (O 2 ). Estágio de resfriamento ocasionando as precipitações (chuvas), acumulando água nas depressões da crosta terrestre, surgindo os quentes e rasos mares primitivos. A atmosfera do planeta, desprovida de camada de ozônio (O 3 ), era constantemente bombardeada com radiação ultravioleta (UV) e descargas elétricas. água H 2 O. Inexistência ou baixa concentração do gás oxigênio (O 2 ). Estágio de resfriamento ocasionando as precipitações (chuvas), acumulando água nas depressões da crosta terrestre, surgindo os quentes e rasos mares primitivos. A atmosfera do planeta, desprovida de camada de ozônio (O 3 ), era constantemente bombardeada com radiação ultravioleta (UV) e descargas elétricas. Essas condições intempestivas propiciaram agitação e energia suficiente para as moléculas suspensas, iniciarem arranjos mais complexos. Essas condições intempestivas propiciaram agitação e energia suficiente para as moléculas suspensas, iniciarem arranjos mais complexos. Características da Terra há 4 bilhões de anos

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29 Como surgiu o 1° ser vivo? Estas condições especiais, teriam provocados alterações nos gases da atmosfera. Estas moléculas se combinaram originando compostos orgânicos de estrutura mais complexa, os aminoácidos. Os aminoácidos reagiram entre eles e teriam formado as primeiras proteínas, que se acumularam nos mares primitivos. As primeiras formas de vida surgem nesta "sopa" de proteínas resultante de complexas reações químicas e de radiação de raios ultra-violetas. As moléculas protéicas existentes na água se agregam na forma de coacervados (complexos de proteína com película). Essas estruturas, apesar de não serem vivas, têm propriedades de se unir, formando outro coacervado mais complexo. A vida surge há cerca de 3,5 bilhões de anos.

30 As proteínas se acumularam nos mares primitivos, por isso, existia alimento em abundância. As proteínas se acumularam nos mares primitivos, por isso, existia alimento em abundância. Não existia oxigênio na atmosfera primitiva e, sim metano (CH4), amônia (NH3), hidrogênio (H2) e vapor de água (H2O). Não existia oxigênio na atmosfera primitiva e, sim metano (CH4), amônia (NH3), hidrogênio (H2) e vapor de água (H2O).

31 Em 1953, o químico Stanley Miller, juntamente com seu orientador Harold Urey, testou experimentalmente a hipótese de Oparin e Haldane com relação ao surgimento da origem dos organismos a partir da matéria não viva. Utilizaram como pressuposto reações químicas envolvendo os gases que provavelmente compunham a atmosfera primitiva, resultando em moléculas orgânicas formadas em condições extremadas, simulando um ambiente anteriormente inóspito.

32 Acredita-se hoje que, provavelmente, a composição da atmosfera primitiva foi diferente do que acreditava Oparin; ela teria contido CO, CO2, H2, N2 e vapor de água (não haveria, portanto, metano nem amônia; as fontes de carbono seriam o CO e o CO2, enquanto a de nitrogênio seria o N2). Vapor de água e de gás carbônico teriam sido produzidos pela intensa atividade vulcânica. Mesmo assim, isso não invalida experimentos do tipo “Miller”. Na realidade, foram feitas desde então muitas variantes dessa experiência, modificando-se os gases utilizados e colocando-se algumas substâncias minerais; os cientistas chegaram a obter mais de 100 tipos de “tijolos” orgânicos simples, incluindo nucleotídeos e ATP.

33 Os primeiros organismos: autótrofos ou heterótrofos? Fermentação (alcoólica): glicose álcool etílico + CO2 + energia (2 ATP) Respiração: glicose + oxigênio CO2 + H2O + energia (38 ATP) Fotossíntese: CO2 + H2O + luz (Clorofila) glicose e O2 Para entender claramente esta discussão, é útil recordar as equações de três processos biológicos básicos fermentação,respiração e fotossíntese, que reproduzimos a seguir.

34 Existem duas hipóteses sobre a origem da vida: a hipótese autotrófica, que propõe que o primeiro ser vivo foi capaz de sintetizar seu próprio alimento orgânico, possivelmente por fotossíntese, e a hipótese heterotrófica, que prevê que os primeiros organismos se nutriam de material orgânico já pronto, que retiravam de seu meio. A maioria dos biólogos atuais acha a hipótese autotrófica pouco aceitável devido a um fato simples: para a realização da fotossíntese, uma célula deve dispor de um equipamento bioquímico mais sofisticado do que o equipamento de um heterótrofo. Como admitir que o primeiro ser vivo, produzido através de reações químicas casuais, já possuísse esse grau de sofisticação? É claro que o primeiro ser vivo poderia ter surgido complexo; porém é muito menos provável que isso tenha acontecido.

35 Os primeiros seres vivos eram heterótrofos Admitamos um primeiro organismo heterótrofo, para o qual alimento não era problema. Pode-se obter energia do alimento através de dois processos: a respiração que depende de O2 molecular, inexistente na época, e a fermentação, processo mais simples, cuja realização dispensa a presença de oxigênio. Estabeleçamos, a título de hipótese mais provável, que o primeiro organismo deva ter sido um heterótrofo fermentador. A abundância inicial de alimento permite que os primeiros organismos se reproduzam com rapidez; não se esqueça também de que todos os mecanismos da evolução biológica, como a mutação e seleção natural, estão atuando, adaptando os organismos e permitindo o aparecimento de características divergentes.

36 C omo existia alimento nos mares os 1° seres vivos eram heterótrofos, só quando essas proteínas começaram a acabar é que surgiram, ao acaso, os seres autótrofos que a partir deles foi liberado Surge a fotossíntese Perceba que, se não surgissem por evolução os autótrofos, a vida poderia ter chegado num beco sem saída por falta de alimento.

37 O Oxigênio O 2 Formou o Ozônio O 3 O que permitiu com o oxigênio... Aos seres marinhos colonizarem e evoluírem em ambiente terrestre devido a proteção da camada de ozônio. (veja que o ozônio se forma a partir do oxigênio) Porquê ? Porque a camada de ozônio filtra os raios UV, logo não destroem as células.

38 Surge a respiração Um resíduo do processo fotossintético é o oxigênio molecular; por evolução devem ter surgido mais tarde os organismos capazes de respirar aerobicamente, que utilizaram o O2 acumulado durante milhões de anos pelos primeiros autótrofos. O modo de vida “respirador” representa, na maioria dos casos, uma grande vantagem sobre o método “fermentador”

39 Procariontes originam eucariontes É muito provável que os primeiros organismos tenham sido mais complexos do que os vírus atuais, porém mais simples do que as células mais simples que se conhecem Célula procariótica Célula eucariótica

40 Endossimbiose. Estudos indicam que alguns organismos procariontes teriam sido “engolidos” por células maiores de eucariontes, ficando no interior da célula, mas com capacidade de reprodução independente e realizando determinadas funções. Acredita-se que mitocôndrias e cloroplastos possam ter se originado dessa forma. As mitocôndrias podem ter sido um dia BACTÉRIAS independentes; os cloroplastos, talvez CIANOFÍCEAS ou baterias fotossintetizantes.

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44 ERAS PROTEROZÓICA E ARQUEOZÓICA - 70 A 3500 MILHÕES DE ANOS PERÍODO PRÉ-CAMBRIANO É o início da vida. Aparecem as algas, esponjas, crustáceos e celenterados. ERA PALEOZÓICA A 570 MILHÕES DE ANOS PERÍODO CAMBRIANO Aparecem os primeiros foraminíferos e os invertebrados. PERÍODO ORDOVICIANO Surgem os primeiros peixes. Os graptólitos e trilobitas são formas importantes de vida marinha. PERÍODO SILURIANO Formam-se muitos recifes de corais, espessos depósitos sedimentares e fósseis marinhos. PERÍODO DEVONIANO Após a abundância de esponjas e corais, inicia-se o domínio dos peixes. Formaram-se grandes áreas de depósitos continentais. PERÍODO CARBONÍFERO Os anfíbios originam os répteis. Grandes florestas e pântanos. Formação de grandes depósitos de carvão. PERÍODO PERMIANO Extinção de muitos invertebrados marinhos. Há muitas coníferas e diminuição da flora carbonífera e aparecimento de nova flora.

45 O termo Cinodonte se refere a um grupo largo de mamífero-répteis extintos, o Cynodontia. Estes incluem os antepassados diretos de mamíferos. Este animal foi o modelado por fósseis de outro Cynodonte achado na África do Sul chamado Trinaxodonte. O termo Cinodonte se refere a um grupo largo de mamífero-répteis extintos, o Cynodontia. Estes incluem os antepassados diretos de mamíferos. Este animal foi o modelado por fósseis de outro Cynodonte achado na África do Sul chamado Trinaxodonte.

46 ERA MESOZÓICA - 75 A 225 MILHÕES DE ANOS PERÍODO TRIÁSSICO Origem dos dinossauros e répteis marinhos. Surgimento de árvores coníferas gigantes. PERÍODO JURÁSSICO Dominam os répteis terrestres, aquáticos, aéreos e gigantes. Surgimento das primeiras aves dentadas e os primeiros mamíferos. PERÍODO CRETÁCEO Rápida expansão dos angiospermas (plantas com flores e frutos). Extinção dos répteis gigantes e marinhos, dos foraminíferos plantônicos e dos moluscos. Surgimento dos primeiros mamíferos placentários.

47 ERA CENOZÓICA - DE HOJE A 75 MILHÕES DE ANOS PERÍODO TERCIÁRIO PALEOCENO Dominam os mamíferos primitivos, aves modernas, angiospermas, foraminíferos e bivalvos. EOCENO Desenvolvimento dos mamíferos modernos. Surgem os primeiros cavalos e baleias. OLIGOCENO Dominam os macacos, as baleias, os foraminíferos e os gastrópodos. MIOCENO Evolução dos mamíferos herbívoros. PLIOCENO É o máximo da evolução dos mamíferos. Dominam os angiospermas. PERÍODO QUATERNÁRIO PLEISTOCENO Aparecimento e domínio do homem, vegetação moderna, mamíferos e aves. HOLOCENO Final da última glaciação.

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