O QUE É VIDA? Não existe uma definição definitiva sobre o que seja a vida. Para a ciência, um ser vivo é algo que atenda o conjunto das definições a seguir:

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2 O QUE É VIDA? Não existe uma definição definitiva sobre o que seja a vida. Para a ciência, um ser vivo é algo que atenda o conjunto das definições a seguir:

3 A definição Fisiológica
Foi popular por vários anos. Um ser vivo é definido como sendo um ser capaz de realizar algumas funções básicas, como comer, metabolizar, excretar, respirar, mover, crescer, reproduzir e reagir a estímulos externos.

4 Várias máquinas realizam todas estas funções e, entretanto, não são seres vivos. Um automóvel, por exemplo, come e metaboliza a gasolina, e joga seus excrementos pelo escape. Respira oxigênio e expira gás carbônico.

5 Por outro lado, algumas bactérias vivem na ausência completa de oxigênio, isto é, não respiram, e, sem dúvida, são seres vivos. A definição, portanto, tem falhas.

6 A definição Metabólica
É ainda popular entre muitos biólogos. Descreve um ser vivo como um objeto finito, que troca matéria continuamente com as vizinhanças, mas sem alterar suas propriedades gerais.

7 A definição parece correta mas, novamente, existem excessões: certas sementes e esporos são capazes de permanecer imutáveis, dormentes, durante anos ou séculos e, depois, nascerem aos serem semeados.

8 A chama de uma vela, por outro lado, também tem uma forma definida, e troca matéria continuamente com as vizinhanças.

9 A definição Bioquímica (ou bio-molecular)
Seres vivos são seres que contém informação hereditária reproduzível codificada em moléculas de ácidos nucléicos e que controlam a velocidade de reações de metabolização pelo uso de catálise com proteínas especiais chamadas de enzimas.

10 Existem, também neste caso, alguns contra-exemplos: existe um tipo de vírus que não contém ácido nucléico e é capaz de se reproduzir sem a utilização do ácido nucléico do hospedeiro.

11 Definição Genética Um sistema vivo é um sistema capaz de evolução por seleção natural. Em 1859 Charles Darwin publicou o livro que o tornou famoso: "A Origem das Espécies".

12 Um parafraseamento moderno de sua teoria poderia ser algo como: informação hereditária é transportada por grandes moléculas conhecidas como genes. Genes diferentes são responsáveis por características diferentes do organismo.

13 Na reprodução, este código genético é repassado para o organismo gerado. Ocasionalmente, pequenas "falhas" ocorrem na replicação do código, e surgem indivíduos com pequenas variações - ou mutações.

14 Algumas mutações podem conferir características especiais que tornam o organismo mais apto à sobrevivência. Como um resultado, estes genes "mutantes" vão se reproduzir com mais facilidade do que os normais, e esta será a espécie dominante.

15 DEFINIÇÃO TERMIDINÂMICA
O segundo princípio da termodinâmica diz que, em um sistema fechado, nenhum processo que leve a um aumento da ordem interna do sistema pode ocorrer. O universo, como um todo, está constantemente indo para uma situação de maior desordem - a entropia do universo aumenta com o passar do tempo.

16 Em um organismo vivo a ordem parece aumentar: uma planta pega moléculas ordinárias de água e gás carbônico e as transforma em clorofila, açúcares e outros carbohidratos, moléculas bem mais elaboradas e ordenadas.

17 Isto ocorre porque um ser vivo é um sistema aberto, que troca massa e energia com as vizinhanças. Alguns cientistas concordam que, na maioria dos sistemas abertos, a ordem aumenta quando se fornece energia para o sistema, e que isto acaba formando ciclos.

18 O mais comum dos ciclos biológicos na Terra é o ciclo biológico do Carbono. Na oxidação dos carbohidratos, o dióxido de carbono é devolvido a atmosfera, completando o ciclo.

19 Vários ciclos termodinâmicos existem mesmo na ausência de vida, como é observado em vários processos químicos. De acordo com este ponto de vista, ciclos biológicos são meramente explorações de ciclos termodinâmicos por organismos vivos.

20 Os MECANISMOS BIOQUÍMICOS DA VIDA
Nós, seres humanos, somos uma coleção ambulante de algo perto de 1014 células.

21 As células humanas se assemelham, em muitos aspectos, a todas as células que constituem os animais e vegetais da Terra. Cada célula consiste, em geral, de um núcleo central, esférico, imerso em uma grande solução: o citoplasma.

22 Este conjunto é chamado de protoplasma, e é envolto por uma membrana fosfolipídica. Dentro de cada célula, milhões de moléculas são sintetizadas a cada minuto. Uma única enzima é capaz de catalisar a síntese de mais de 100 moléculas por segundo!

23 A informação contida em uma única célula foi estimada como sendo em torno de 1012 bits, o equivalente a mais de 100 milhões de páginas de uma enciclopédia.

24 A magnitude destes números não impediu com que centenas de pesquisadores no mundo inteiro dedicassem suas carreiras na tentativa de elucidar o mecanismo da vida. E alguns dos aspectos fundamentais já foram esclarescidos:

25 Ácidos Nucléicos No interior dos núcleos celulares de todas as células eucariontes existe um complicado trançado de proteínas e ácidos nucléicos, que dá origem aos cromossomos.

26 Os ácidos nucléicos é que carregam as informações genéticas e hereditárias, através de uma codificação química chamada de código genético.

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28 O ácido deoxirribonucléico, o DNA, é uma dupla hélice: dois "cordões" moleculares enrolados um no outro, ligados covalentemente por ligações entre as bases adjacentes.

29 Cada célula originada no organismo leva uma cópia do DNA consigo.

30 A duplicação do DNA ocorre pela separação das duas hélices, cada qual servindo de "planta" para a construção de outra molécula de DNA, idêntica ao seu par adjacente.

31 Ácido ribonucléico, RNA, difere do DNA por possuir um açúcar diferente (ribose) e por uma base (uracil) diferente. O RNA parece não existir numa forma de dupla hélice, tal como o DNA.

32 Um conjunto fosfato-açúcar-base é chamado de nucleotídeo
Um conjunto fosfato-açúcar-base é chamado de nucleotídeo. Hoje, sabe-se que o DNA, o RNA e as enzimas possuem uma inter-relação curiosa e elaborada, que parece ser exatamente a mesma em todos os organismos vivos da Terra.

33 CÓDIGO GENÉTICO Foi descoberto que um conjunto de 3 nucleotídeos consecutivos são o código para um aminoácido de uma proteína, e.g., uma enzima.

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35 Através do controle da síntese de enzimas, os ácidos nucléicos controlam o funcionamento e crescimento da célula. Como só existem 4 bases diferentes, só existem (43) 64 combinações possíveis.

36 O significado de cada uma destas combinações já é conhecido - a maioria representa um determinado amino ácido; alguns representam sinais de pontuação, como onde começar ou terminar uma síntese.

37 Este tipo de relação entre ácidos nucléicos e proteínas é não somente o mesmo em todos os seres vivos, como o mesmo "dicionário" pode ser utilizado para decifrar o código de qualquer organismo vivo na face da terra.

38 O ser humano é um ser extraordinariamente improvável: a grande maioria de todas estas possibilidades levaria para uma completa disfunção biológica! Pode-se dizer que, nestes 3 trilhões de anos de vida, houve, também, uma seleção natural nas seqüências possíveis de nucleotídeos.

39 Existem, ainda, outros fatos em comum para todos os organismos vivos na Terra. Por exemplo: só existe uma classe de moléculas que armazenam energia para processos biológicos nas células de todos os seres vivos, os fosfatos nucleotídicos.

40 Uma outra coincidência que intriga os cientistas: os espermatozóides possuem cílios e flagelos para sua locomoção em ambientes líquidos. Estas fibras sempre estão organizadas em grupos de 9 periféricas e 1 interna.

41 Certas bactérias, como a paramecia, também tem cílios e a forma de organização, 9:1, é idêntica! A porfirina é a base molecular para a hemoglobina, nos animais, e para a clorofila, nas plantas.

42 A relevância estereoquímica de determinados estereoisômeros é a mesma em todos os organismos vivos. Muitos biólogos dizem que todas estas coincidências são um forte apoio para a teoria de que todos os seres vivos são descendentes de uma única célula.

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44 A maioria das explicações giram em torno de 4 hipóteses:
A ORIGEM DA VIDA A maioria das explicações giram em torno de 4 hipóteses:

45 I) A origem da vida é o resultado de um evento sobrenatural, isto é, além dos poderes descritivos da química e da física.

46 II) A vida surge espontaneamente a partir da matéria não viva em curtos períodos de tempo, hoje e no passado.

47 III)A vida é coexistente com a matéria e não tem começo
III)A vida é coexistente com a matéria e não tem começo. Chegou à Terra no mesmo tempo da origem do planeta, ou imediatamente depois. IV)A vida se iniciou na Terra primitiva por uma série de reações químicas progressivas.

48 Para as várias correntes religiosas e para os teólogos, a hipótese I é a verdadeira: a vida foi criada por um fenômeno sobrenatural. A descrição da criação do mundo na Bíblia judaico-cristã, em Gênesis, não está de acordo com várias observações experimentais, e não é aceita pela ciência.

49 O Gênesis, além de apresentar uma visão geocêntrica do universo, fala que quando o sol foi criado, já havia não somente o planeta Terra, mas vida abundante por toda sua superfície.

50 A grande maioria dos organismos vivos que habitam ou habitaram a Terra requerem a luz do sol para sua sobrevivência. A formação dos primeiros compostos orgânicos, como demonstrado em laboratório, só foi possível graças à radiação UV provinda do sol.

51 Deve estar claro, para o leitor, que a hipótese atualmente aceita pela ciência é a hipótese IV. Mas até há pouco tempo atrás, a hipótese II, a da geração espontânea de vida, era plenamente aceita nos meios acadêmicos.

52 No século XVII, os experimentos levavam a acreditar na geração espontânea da vida: de uma banana podre surgiam, inexplicavelmente, larvas de moscas e mosquitos. O mesmo acontecia com qualquer pedaço de matéria orgânica em decomposição.

53 Foi somente no final do século que o biólogo italiano Francesco Redi demonstrou que estas larvas provinham de ovos deixados por moscas ou mosquitos adultos.

54 Somente em 1850, Louis Pasteur demonstrou que quem promovia a fermentação do suco de uva eram germes microscópicos, que flutuavam no ar. Mostrou que uma filtração adequada era capaz de remover os germes e evitar a fermentação.

55 Hoje, acredita-se que a hipótese IV seja a verdadeira: de que a vida se originou, após a formação do planeta, numa série de reações químicas aleatórias. Como estes eventos aconteceram e quais foram as reações químicas?

56 A Origem do Código

57 Imagine um oceano primitivo, cheio de nucleotídeos e seus fosfatos, e bastante superfície mineral para atuar como catalisador. De repente, surge um polinucleotídeo. Como já vimos, este poderia servir, tal como na duplicação do DNA, como um padrão para "fábricar" o segundo.

58 Alguns erros, entretanto, poderiam ocorrer na duplicação
Alguns erros, entretanto, poderiam ocorrer na duplicação. Isto corresponde a uma molécula capaz de se reproduzir e sofrer mutações. Alternativamente, pode-se supor que o surgimento de tais moléculas ocorreu diversas vezes, em vários pontos do oceano primitivo.

59 Esta população de polinucleotídeos que se duplicam não pode, ainda, ser considerada viva, por nenhuma das definições de vida vistas acima: ela não influencia seu ambiente significativamente. A formação de vários polímeros de amino ácidos, as proteínas, também pode ter ocorrido, espontaneamente, no mar primitivo.

60 Hoje, sabe-se que as proteínas não tem poder reprodutivo, e os polinucleotídeos não tem atividade catalítica. É a parceria entre estas duas moléculas que faz a vida contemporânea possível.

61 Sendo assim, a vida teve origem no exato instante em que ocorreu alguma associação funcional entre as proteínas e os polinucleotídeos, ou seja, com a origem do primeiro código genético.

62 Os mecanismos auxiliares à reprodução do código, as enzimas, os mensageiros, ribossomos, etc., são o produto de uma longa história evolutiva, e são produzidos de acordo com instruções contidas no código genético.

63 No momento da origem, o código para tais mecanismos estava, obviamente, ausente. Várias linhas de evolução de códigos genéticos distintos pode ter iniciado em vários pontos do planeta, porém, na competição, somente um modelo de código sobreviveu:

64 Todos os organismos vivos da Terra são descendentes do mesmo código.

65 A QUÍMICA da vida EXTRATERRESTRE
A vida na Terra é estruturalmente baseada no carbono, e utiliza a água como meio de interação.

66 O hidrogênio e o nitrogênio ajudam a definir formas estruturais; fósforo é importante para o armazenamento e transporte de energia; o enxofre, para as configurações tridimensionais das proteínas.

67 A vida, na Terra, é limitada por uma estreita faixa de temperatura, que corresponde aos pontos de fusão e ebulição da água.

68 A pergunta é: a vida, necessariamente, precisa de tais átomos e tais condições físico-químicas?
Pode a vida, em um outro planeta, se desenvolver em condições totalmente diferentes?

69 Uma resposta aproximada a esta pergunta deve levar em conta algumas considerações. O meio para interações moleculares precisa ser líquido, pois a difusão é muito lenta nos sólidos e as interações são muito fracas no estado gasoso.

70 O líquido deve possuir uma grande faixa de temperatura entre a fusão e a ebulição, e deve ser um excelente solvente. O planeta deve, também, possuir alguns gases, mediados por ciclos biológicos, assim como o gás carbônico na Terra.

71 A temperatura do planeta não pode ser muito alta - as forças das ligações químicas são fracas em altas temperaturas.

72 A MORTE... É a parada total dos processos vitais que eventualmente ocorrem em todos os organismos vivos. Para os médicos e biólogos a definição exata do que realmente seja a morte ainda é conflitante.

73 Um sujeito pode ter morte cerebral, e todas as funções vitais básicas serem mantidas artificialmente. Neste caso, suas células estão vivas, mas o organismo não.

74 O conceito de morte não é puramente biológico, mas sim cultural, ético e legal. Como consenso, define-se que a morte seja a "perda irreversível das funções vitais".

75 E quanto ao carbono? Existe algum outro elemento que possa substituí-lo?

76 Na forma como conhecemos e definimos vida, é difícil se pensar em outra organização estrutural que não utilize o carbono. Poucos átomos tem a capacidade de formar polímeros como o carbono.

77 Uma outra opção seria o silício, mas estes tendem a produzir silicatos, que são cristais de uma mesma unidade repetida periodicamente, sem cadeias laterais aperiódicas com conteúdo potencial de informação.

78 Poucos átomos são candidatos tão fortes quanto o Hidrogênio para conferir um meio de interação intermolecular necessário para a vida. Por todas as razões, a água é certamente o melhor meio para o desenvolvimento da vida, mas, em temperaturas baixas, amônia líquida ou ácido cianídrico líquido também podem ser um meio líquido adequado.

79 Não existe, ainda, nenhuma evidência de vida extraterrestre
Não existe, ainda, nenhuma evidência de vida extraterrestre. Podemos, somente, afirmar que, para a existência de vida, um planeta deve possuir um meio reacional líquido, superfícies inorgânicas catalíticas, uma atmosfera, e uma proteção contra os raios ultravioletas, tal como temos a camada de ozônio.