Prof Darc Picanço : abril 2023

terça-feira, 4 de abril de 2023

Teorias sobre a origem da vida

A teoria mais aceita atualmente permanece sendo a do padre Georges Lemaítre, que é a teoria do Big Bang, a grande explosão que colocou o universo em movimento e gerou os elementos químicos que se uniram formando a primeira vida e daí por diante.

Entre Biogênese e abiogênese, a biogênese é mais aceita, considerando que somente uma vida anterior pode gerar outra vida. Ela foi aprimorada com o entendimento de evolução química, que defende a vida surgindo a partir de combinações químicas.

Contudo, não há resposta definitiva.

Resumo da origem da vida

Acredita-se que a Terra tenha surgido cerca de 4,6 bilhões de anos atrás. Já a vida, há aproximadamente 3,4 milhões de anos, segundo fósseis de procariontes (bactérias unicelulares sem envólucro nuclear) encontrados na África do Sul.

Presume-se ainda que as primeiras células eucarióticas (célula com verdadeiro núcleo e membrana nuclear) tenham surgido há 1,7 bilhões de anos e os primeiros organismos multicelulares há 700 milhões.

No início da Terra, a vida ainda não era possível, pois sabe-se que havia muitas colisões entre corpos celestes.

A ciência acredita que foi nesse período que a Lua surgiu. E foi por meio de movimentações planetárias que ela ficou em órbita, ao redor do nosso planeta, tornando-se o satélite natural que hoje é conhecido.

Esse cenário conturbado continuou por muitos anos, até tornar-se estável.

Mas a pergunta que intriga grande parte da humanidade é: como a vida surgiu na Terra? Para responder a essa questão, inúmeras hipóteses surgiram no decorrer do tempo.

O que é Abiogênese (ou geração espontânea)? É uma hipótese de origem da vida que acredita que há uma “força vital” em alguns tipos de matéria orgânica, o que provocou o surgimento da vida. Aristóteles era um dos defensores desta teoria, pois acreditava que a vida poderia surgir de variadas formas a partir de matéria sem vida.

Essa teoria defende que a vida surge da matéria inanimada. Ainda na modernidade havia uma forte defesa dela. Van Helmont considerava que os cheiros dos pântanos geravam rãs e que a roupa suja gerava ratos. Naturalistas consideravam que os intestinos produziam os vermes e que carne em decomposição gerava moscas.

O experimento de Francisco Redi

Quem a tudo isso contrariou foi Francisco Redi, um poeta e naturalista. Ele negou a geração espontânea e defendeu o início dos organismos vivos pela inseminação de ovos presentes nas matérias inanimadas.

Ele selecionou 8 frascos. 4 foram selados e 4 ficaram abertos em contato com o ar. Esses abertos ficaram com moscas depois de um tempo, mas os fechados, não.

Seu experimento foi bom, mas não pôs fim ao debate por causa do surgimento do microscópio. Assim alegava-se a presença dos micro-organismos.

O experimento de Louis Pasteur

Quem realmente resolveu a questão foi Louis Pasteur que provou definitivamente que a vida surge sempre de outra vida, preexistente. Ele usou infusões em balões de vidro com o pescoço alongado e fazendo curvas os ferveu para que o vapor saísse pelas extremidades. Quando eles esfriavam permaneciam inalterados sem micro-organismos.

Porém, houve presença de micro-organismos nos balões com os tubos quebrados, pois assim tinham contato com o oxigênio. Logo, era o ar que transportava as partículas sólidas com micro-organismos. Assim temos a teoria da Biogênese.

Teorias científicas sobre a origem da vida e teoria do criacionismo

Criacionismo

O criacionismo considera que a intervenção divina foi a responsável pela origem da vida, criação do planeta e do universo. Inúmeras crenças religiosas acreditam nessa hipótese, e não é impossível que até o meio científico permaneça a considerando.

Uma das formas de se pensar o criacionismo é entendendo que Deus criou o seres já prontos, feitos e desenvolvidos, sem precisar esperar que se relacionassem e fossem passando por alterações no decurso do tempo. Isso contraria todas as pesquisas e experimentos feitos.

Contudo, é possível conciliar o criacionismo com as teorias científicas mais modernas sobre o surgimento do universo ou da vida. Atualmente, a posição de muitos cristãos, principalmente cientistas religiosos, é a de que Deus criou toda a matéria que está em constante mudança. Nesse caso, a forma como tudo se deu é assunto para os cientistas. Ter sido em milhões de anos, não muda nesse caso, que houve um criador inicial.

O que foi o Big Bang?

Esta é uma das hipóteses sobre a origem da vida ainda muito respeitada na atualidade. De acordo com o padre Georges Lemaítre e o físico russo George Gamow, no início, o universo era um grão que explodiu, sem motivo aparente, e produziu o tempo, a matéria e a energia que existe.

De acordo com ela, o Universo teria surgido a partir de um ponto extremamente denso que passou por uma grande explosão, dando origem ao cosmos em expansão, planetas e tudo que neles existe.

E, como a temperatura era alta, não haviam elementos químicos no universo, sendo assim, surgiram apenas após milhares de anos, tais como o hidrogênio.

A teoria do Fixismo

Até meados do século XVIII, os cientistas acreditavam que espécies independentes haviam surgido na Terra, sem parentesco, e que as características individuais das mesmas permaneceram por muito tempo inalteradas. Dentre todas, essa é a mais desacreditada.

Origem da vida: Teoria da Panspermia (ou Cosmogenia)

Ela foi idealizada pelo grego Anaxágroas e o físico sueco Arrhenius deu continuidade a essa teoria. Ela defende a ideia de que a vida surgiu em outros planetas e foi trazida para a Terra por meio do trânsito de meteoros. Mas isso não resolve o problema realmente, afinal, como ela surgiu antes de chegar à Terra?

Hipótese autotrófica

Esta teoria do surgimento da vida na terra defende que o primeiro ser era autotrófico, que surgiu em condições extrema, mas conseguiu viver em lugares mais protegidos como fontes termais submarinas.

Eles, inicialmente se nutriam a partir da reação de substâncias inorgânicas. O nome disso é quimiossíntese. Após esses, surgiram os capazes de realizar fermentação.Na sequência os capazes de realizar a fotossíntese (as primeiras plantas) e por último os seres heterotróficos.Hipótese autotrófica: os primeiros seres vivos produziam seu próprio alimento, já que não havia moléculas orgânicas suficientes para alimenta-los. Eles obtiam a nutrição por quimiossíntese – sem energia luminosa – a partir de compostos inorgânicos.

Hipótese heterotrófica: os primeiros seres vivos não produziam o próprio alimento e se alimentavam de moléculas presentes no meio ambiente. Eles seriam muito simples e incapazes de sintetizar os próprios nutrientes.

O que a ciência revela sobre a origem da vida?

A partir do século XIX, um grupo de cientistas, curiosos a respeito do assunto, iniciou novas análises a fim de identificar o surgimento da vida na Terra.

Teoria de Oparin e Haldane

Para a grande maioria desses estudiosos, a vida foi iniciada através de reações químicas, das quais foram sendo apresentadas em condições especiais. Essa foi a linha de estudo do bioquímico Aleksandr Oparin, que defendia a teoria da evolução química. O ciêntista escocês John B. S. Haldane chegou, de forma independente, à mesma conclusão.

Nesta teoria sobre a origem da vida, tudo teria começado a partir da evolução de compostos químicos inorgânicos, que se combinaram formando tipos de moléculas orgânicas simples. Elas evoluíram com o passar do tempo e formaram estruturas complexas, dando origem aos seres vivos.

Ainda não sabemos, de fato, como a vida surgiu …

Por volta de 1950, dois pesquisadores, Harold Urey e Stanley Miller, foram responsáveis por um experimento para analisar se reações químicas poderiam provocar o surgimento da vida na Terra. Os estudos trouxeram resultados satisfatórios a partir de metano, amônia e hidrogênio com descargas elétricas e ciclos de aquecimento e condensação de água.

Os testes de Urey e Miller provaram que seria possível o surgimento de moléculas orgânicas por meio destas reações químicas e que tais moléculas são indispensáveis para o surgimento da vida.

Inúmeras observações científicas, realizadas no decorrer dos anos, identificaram a origem das primeiras células, o funcionamento e a estrutura das mesmas. Possibilitando assim, um maior aprofundamento em relação a origem da vida.

Falar a respeito das teorias sobre a origem da vida é um debate que expõe ideias diversificadas e provoca várias análises, desde questões científicas, religiosas até mesmo questão extraterrestre. Cada vez mais a ciência se propõe a investigar essa temática, realizando constantemente novas descobertas.

FONTE
https://beduka.com/blog/materias/biologia/teorias-sobre-origem-vida/

Hipóteses sobre a origem da vida

Pontos Principais:

A terra se formou há cerca de 4, comma, 5 bilhões de anos e a vida provavelmente começou entre 3, comma, 5 a 3, comma, 9 bilhões de anos atrás.
A Hipótese de Oparin-Haldane sugere que a vida surgiu gradualmente a partir de moléculas inorgânicas, com "blocos de construção" como os aminoácidos se formando primeiro e então combinando-se para formar polímeros mais complexos.
O experimento de Miller-Urey forneceu a primeira evidência de que moléculas orgânicas necessárias à vida poderiam ser formadas a partir de componentes inorgânicos.
Alguns cientistas apoiam a hipótese do mundo de RNA, que sugere que a primeira vida foi um RNA auto-replicativo. Outros apoiam a hipótese do metabolismo primordial, colocando as redes metabólicas antes do DNA e do RNA.
Componentes orgânicos simples podem ter vindo para Terra primitiva em meteoritos.

Introdução

Se existisse outra vida lá fora no universo, o quão parecida com a vida na Terra você acha que ela seria? Ela usaria DNA como material genético, como você e eu? Ela seria feita de células?

Nós podemos apenas especular sobre essas questões, uma vez que ainda não encontramos nenhuma forma de vida que vêm de fora da Terra. Mas nós podemos pensar de uma forma mais informada se a vida pode existir em outros planetas (e sob quais condições), considerando como a vida pode ter surgido aqui em nosso planeta.

Nesse artigo, examinaremos ideias científicas sobre a origem da vida na Terra. O quando da origem da vida (3, comma, 5 bilhões de anos atrás ou mais) é bem fundamentado pelos fósseis e datação radiométrica. Mas o como é muito menos compreendido. Em comparação ao dogma central ou a teoria da evolução, as hipóteses sobra a origem da vida são muito mais... hipotéticas. Ninguém tem certeza de qual hipótese está correta - ou se a hipótese correta ainda está por aí, esperando para ser descoberta.

Quando a vida surgiu na Terra?

Geólogos estimam que a Terra se formou 4, comma, 5 bilhões de anos atrás. Essa estimativa foi feita a partir de medidas das idades das rochas mais antigas na Terra, bem como a idade de rochas lunares e meteoritos, por datação radiométrica (na qual o decaimento de isótopos radioativos é usado para calcular o tempo desde a formação de uma rocha).

Por muitos milhões de anos, a Terra primitiva foi atingida por asteroides e outros objetos celestiais. As temperaturas também costumavam ser bem altas (com a água em estado gasoso, não líquido). A primeira vida deve ter surgido durante um intervalo do bombardeamento de asteroides, entre 4, comma, 4 e 4, comma, 0 bilhões de anos atrás, quando era frio o suficiente para a água condensar nos oceanosstart superscript, 1, end superscript. Entretanto, um segundo bombardeio aconteceu aproximadamente a 3, comma, 9 bilhões de anos atrás. É provável que após o final dessa rodada a Terra se tornou capaz de sustentar a vida.

A primeira evidência fóssil da vida

As primeiras evidências da vida na Terra vem de fósseis descobertos na Austrália Ocidental, que datam de aproximadamente 3, comma, 5 bilhões de anos atrás. Esses fósseis são estruturas conhecidas como estromatólitos, que são, em muitos casos, formados pelo crescimento de camadas sobre camadas de micróbios unicelulares, como as cianobactérias (Estromatólitos são também feitos por micróbios atuais, não apenas pelos pré-históricos).

Os fósseis mais antigos dos próprios micróbios, não apenas o de seus subprodutos, preservam os restos do que os cientistas pensam que são as bactérias metabolizadoras de enxofre. Os fósseis também são encontrados na Austrália e datam de aproximadamente 3, comma, 4 bilhões de anos atrássquare.

As bactérias são relativamente complexas, sugerindo que a vida provavelmente começou há um bom tempo antes dos 3, comma, 5 bilhões de anos atrás. Entretanto, a falta de evidências fósseis anteriores torna a identificação da origem da vida difícil (se não impossível).

Como a vida pode ter surgido?

Nos anos 1920, o cientista russo Aleksandr Oparin e o cientista inglês J. B. S. Haldane propuseram separadamente o que hoje é chamado de Hipótese Oparin-Haldane : que a vida na Terra pode ter surgido gradativamente a partir de matéria não viva, através de um processo de ""evolução química gradual"cubed

Oparin e Haldane pensaram que a Terra primitiva tinha uma atmosfera reduzida, o que significa uma atmosfera pobre em oxigênio na qual moléculas tendem a doar elétrons. Sob tais condições, eles sugeriram que:

Moléculas inorgânicas simples poderiam ter reagido (com energia fornecida pelo sol ou relâmpagos) e formado blocos de construção como os aminoácidos e nucleotídeos, que poderiam ter acumulado nos oceanos, formando uma "sopa primordial".cubed
Os blocos de construção poderiam ter se combinado em outras reações, formando moléculas mais complexas e maiores (os polímeros), como as proteínas e os ácidos nucleicos, talvez dentro de poças à beira d'água.
Os polímeros podem ter se organizado em unidades ou estruturas que eram capazes de se sustentar e auto-replicar. Oparin pensou que essas poderiam ser "colônias" de proteínas agregadas para realizar metabolismo, enquanto Haldane sugeriu que as macromoléculas se tornaram encapsuladas por membranas para formar estruturas parecidas com as célulasstart superscript, 4, comma, 5, end superscript.

Os detalhes desse modelo provavelmente não estão corretos. Por exemplo, os geologistas atualmente pensam que a atmosfera primitiva não era redutora e não está claro se as poças a beira-mar são locais prováveis para o surgimento da primeira vida. Mas a ideia básica - uma formação gradual, espontânea de moléculas biológicas ou agregados auto-sustentáveis simples e depois mais complexos - ainda está no centro da maioria das hipóteses da origem da vida, hoje em dia.

De compostos inorgânicos a blocos de construção

Em 1953, Stanley Miller e Harold Urey fizeram um experimento para testar as ideias de Oparin e Haldane. Eles descobriram que moléculas orgânicas poderiam ser produzidas espontaneamente sob condições redutoras, que considera-se que se assemelhem às condições da Terra primitiva.

Miller e Urey construíram um sistema fechado contendo água aquecida e uma mistura de gases que se julgava serem abundantes na atmosfera da Terra primitiva (start text, H, end text, start subscript, 2, end subscriptstart text, O, end text, start text, N, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, C, H, end text, start subscript, 4, end subscript, e start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript). Para simular os relâmpagos que poderiam ter fornecido a energia para as reações químicas na atmosfera da Terra primitiva, Miller e Urey enviaram descargas elétricas através do sistema experimental.

Após deixar o experimento funcionar durante uma semana, Miller e Urey observaram que diversos tipos de aminoácidos, açúcares, lipídios e outras moléculas orgânicas tinham se formado. Moléculas grandes e complexas como DNA e proteínas não tinham se formado, mas o experimento de Miller-Urey mostrou que pelo menos alguns dos blocos de construção dessas moléculas poderiam se formar espontaneamente a partir de compostos simples.

Os resultados de Miller e User foram significativos?

Cientistas agora acreditam que a atmosfera da Terra primitiva era diferente daquela da configuração de Miller e Urey (ou seja, não redutora e não rica em amônia e metano)start superscript, 6, comma, 7, end superscript. Então, é duvidoso que Miller e Urey tenham feito uma simulação precisa das condições da Terra primitiva.

Entretanto, a variedade de experimentos feitos nos anos seguintes mostraram que os blocos de construção orgânicos (especialmente aminoácidos) podem se formar a partir de precursores inorgânicos sob uma ampla variedade de condiçõesstart superscript, 8, end superscri

A partir desses experimentos, parece razoável imaginar que pelo menos alguns dos blocos de construção da vida poderiam ter se formado abioticamente nos primórdios da Terra. Entretanto, exatamente como (e sob quais condições) ainda é uma questão aberta.

De blocos de construção a polímeros

Como os monômeros (blocos de construção) como os aminoácidos e os nucleotídeos poderiam ter se organizado em polímeros, ou macromoléculas biológicas de fato, nos primórdios da Terra? Nas células, hoje em dia, polímeros são unidos pela ação de enzimas. Mas, uma vez que as próprias enzimas são polímeros, esse é um problema tipo o do ovo e da galinha!

Os monômeros podem ter sido capazes de formar polímeros espontaneamente sob as condições encontradas na Terra primitiva. Por exemplo, nos anos 50, o bioquímico Sidney Fox e seus colaboradores descobriram que se os aminoácidos fosse aquecidos na ausência de água, eles se ligariam para formar proteínasstart superscript, 10, end superscript. Fox sugeriu que, na Terra primitiva, água do oceano carregando aminoácidos poderia ter se esparramado em uma superfície quente como um fluxo de lava, fervendo a água e deixando para trás uma proteína.

Experimentos adicionais nos anos 90 mostraram que nucleotídeos de RNA poderiam se unir quando expostos à uma superfície argilosastart superscript, 11, end superscript. A argila atua como um catalizador para formar um polímero de RNA. Mais amplamente, argila e outras superfícies minerais podem ter tido um papel fundamental na formação de polímeros, atuando como suporte ou catalizadores. Os polímeros boiando em solução podem ter sido hidrolisados (quebrados) rapidamente, apoiando assim um modelo de formação de polímeros a partir de uma superfíciestart superscript, 12, end superscript.

A imagem acima apresenta uma amostra de um tipo de argila conhecido como montmorilonita. A montmorilonita em particular tem propriedades catalíticas e organizadoras que podem ter sido importantes para a origem da vida, tais como a habilidade de catalizar a formação de polímeros de RNA (e também de agregar vesículas lipídicas semelhantes a células)start superscript, 13, end superscript.

Qual era a natureza da vida primitiva?

Se imaginarmos que os polímeros foram capazes de se formar nos primórdios da Terra, isso ainda nos deixa com a questão de como os polímeros teriam se tornado auto-replicativos ou capazes de se auto-perpetuar, cumprindo os critérios mais básicos da vida. Essa é uma área em que há muitas ideias, mas pouca certeza sobre a resposta correta.

A hipótese de "genes primeiro"

Uma possibilidade é que as primeiras formas de vida eram ácidos nucleicos auto-replicativos, como o RNA ou DNA e que outros elementos (como as redes metabólicas) foram adicionadas depois à esse sistema básico. Isso é chamado a hipótese de genes primeirostart superscript, 14, end superscrip.

Muitos cientistas que apoiam essa hipótese pensam que o RNA, não o DNA, foi o primeiro material genético. Isso é conhecido como a hipótese do mundo de RNA. Os cientistas favorecem o RNA sobre o DNA como a primeira molécula genética por diversas razões. Talvez a mais importante é que o RNA pode, além de carregar informação, atuar como catalizador. Por outro lado, não conhecemos nenhuma molécula de DNA de ocorrência natural que seja catalizadorastart superscript, 15, comma, 16, end superscri

Os RNAs catalizadores são chamados de ribozimas e eles podem ter desempenhado papeis-chave no mundo de RNA. Um RNA catalítico poderia potencialmente catalizar uma reação química para copiar a si mesmo. Um RNA auto-replicativo como este poderia transmitir material genético de geração para geração, preenchendo o critério mais básico para a vida e, potencialmente, evoluir. De fato, pesquisadores têm sido capazes de produzir sinteticamente pequenas ribozimas capazes de auto-replicação.

É também possível que o RNA não tenha sido a primeira molécula carregadora de informação a servir como material genético. Alguns cientistas acreditam que uma molécula ainda mais simples, semelhante ao RNA, com capacidades catalítica e de transporte de informação possa ter surgido primeiro, e ter catalizado ou servido de molde para a síntese do RNA. Isto algumas vezes chamado de hipótese do "mundo de pré-RNA"start superscript, 17, end superscript.

A hipótese de "metabolismo primeiro"

Uma alternativa à hipótese de genes primeiro é a hipótese do metabolismo primeiro, que sugere que redes auto-sustentáveis de reações metabólicas podem ter sido o primeiro tipo de vida simples (precedendo os ácidos nucleicos)start superscript, 14, comma, 18, end superscript.

Essas redes podem ter se formado, por exemplo, próximo a respiradouros hidrotermais submarinos que forneceram um suprimento contínuo de precursores químicos, e podem ter sido auto-sustentáveis e persistentes (satisfazendo os critérios básicos da vida). Nesse cenário, caminhos inicialmente simples podem ter produzido moléculas que atuaram como catalizadoras para a formação de moléculas mais complexasstart superscript, 18, end superscript. Eventualmente, as redes metabólicas podem ter sido capazes de construir moléculas grandes como as proteínas e ácidos nucleicos. A formação de "indivíduos" encapsulados por membranas (separados de uma rede comum) teria sido o último passo)start superscript, 14, end superscript.

Como deve ter sido a aparência das células primitivas?

Uma propriedade básica da célula é a habilidade de manter um ambiente interno diferente do ambiente que a cerca. As células atuais são separadas do ambiente por uma bicamada de fosfolipídio. É improvável que os fosfolipídios estivessem presentes sob as condições em que as primeiras células se formaram, mas têm sido mostrado que outros tipos de lipídios (aqueles que mais provavelmente estariam disponíveis) formam espontaneamente compartimentos de bicamadasstart superscript, 19, end superscript.

No princípio, esse tipo de compartimento poderia circundar uma ribozima auto-replicante ou os componentes de uma via metabólica, formando uma célula muito básica. Apesar de intrigante, esse tipo de ideia não é ainda sustentado por evidências experimentais - ou seja, nenhum experimento foi capaz ainda de gerar espontaneamente uma célula auto-replicante a partir de componentes abióticos (não vivos).

Outra possibilidade: Moléculas orgânicas do espaço sideral

Moléculas orgânicas podem ter se formado espontaneamente a partir de moléculas inorgânicas nos primórdios da Terra à la Miller-Urey. Mas elas poderiam ter vindo do espaço sideral?

A ideia de que moléculas orgânicas poderiam ter viajado para a Terra em meteoritos pode soar como ficção científica, mas ela é sustentada por evidências razoáveis. Por exemplo, cientistas descobriram que moléculas orgânicas podem ser produzidas a partir de precursores químicos simples presentes no espaço, sob condições que poderiam existir no espaço (alta irradiação UV e baixa temperatura)start superscript, 20, end superscript. Também sabemos que alguns compostos orgânicos são encontrados no espaço e em outros sistemas solares.

Mais importante, vários meteoritos revelaram conter compostos orgânicos (derivados do espaço, não da Terra). Um meteorito, ALH84001, veio de Marte e continha moléculas orgânicas com múltiplas estruturas em forma de anel. Outro meteorito, o meteorito Murchison, carregava bases nitrogenadas (como aquelas encontradas em DNA e RNA), bem como uma ampla variedade de aminoácidos.

Um meteorito que caiu em 2000 no Canadá continha minúsculas estruturas orgânicas apelidadas de "glóbulos orgânicos". Cientistas da NASA acreditam que esse tipo de meteorito poderia cair frequentemente na Terra, durante a história primitiva do planeta, semeando-o com compostos orgânicosstart superscript, 21, end superscrip

Resumo

Como a vida se originou em nosso planeta é uma questão ao mesmo tempo fascinante e incrivelmente complexa. Nós sabemos mais ou menos quando a vida começou, mas como ainda é um mistério.

Miller, Urey e outros mostraram que moléculas inorgânicas simples poderiam se combinar para formar blocos de construção orgânicos necessários à vida como a conhecemos.
Uma vez formados, esses blocos de construção poderiam ter se unido para formar polímeros como as proteínas ou o RNA.
Muitos cientistas apoiam a hipótese do mundo de RNA, em que o RNA, não o DNA, foi a primeira molécula genética da vida na Terra. Outras ideias incluem a hipótese do mundo de pré-RNA e a hipótese do metabolismo primeiro.
Compostos orgânicos poderiam ter sido enviados à Terra primitiva por meteoritos e outros objetos celestiais.

Estas não são as únicas ideias científicas sobre como a vida pode ter se originado, nem nenhuma delas é conclusiva. Mantenha seus ouvidos (e mente) abertos à medida que novas informações se tornam disponíveis e novas ideias científicas são propostas em relação à orgiem da vida.

FONTE

https://pt.khanacademy.org/