Origem da Vida

A origem da vida é um tema que ainda intriga muitos pesquisadores. Até o momento não há provas concretas de como a primeira forma de vida surgiu na Terra, entretanto, algumas teorias tentam explicar esse importante acontecimento. Acredita-se que o planeta Terra tenha se formado há aproximadamente 4,6 bilhões de anos, e que naquela época a Terra não tinha condições de abrigar nenhum tipo de ser vivo.

Teorias religiosas e mitológicas

Criacionismo: origem da vida por criação especial

Anterior às tentativas científicas relacionadas à origem da vida, já era difundida a ideia de criação especial, segundo a qual a vida é fruto da ação consciente de um Criador.

Essa corrente de pensamento, que passou a ser denominada criacionista, baseia-se na fé e nos textos bíblicos – principalmente no livro de Gênesis – que relatam a ideia sobre a origem da vida do ponto de vista religioso.

Este afresco, pintado por Michelangelo no teto da Capela Sistina, na cidade do Vaticano, entre 1508 e 1512, representa o momento em que Deus (à direita) dá alma ao recém-criado Adão (à esquerda) por meio do toque de seus dedos. Acredita-se que, nessa representação, Deus envolve Eva com seu braço esquerdo e sua mão toca o menino Jesus. O artista – Michelangelo Buonarroti (1475-1564) – foi um dos grandes escultores do renascimento, além de arquiteto, pintor e poeta.

Ao longo da história, muitas controvérsias chegaram a extremos por causa de uma interpretação errônea que não levava em contra o contexto e o caráter muitas vezes poético e simbólico dos textos da bíblia, que não tem nenhum objetivo científico. Assim, principalmente na Idade Média, uma interpretação literal e, portanto, limitada dos textos bíblicos era imposta como dogma e criava uma barreira em relação a ciência que estava – e está – em constante progresso.

O criacionismo, que se opõe à teoria da evolução segundo a qual a vida teria surgido da matéria bruta, tem hoje defensores, que se esforçam em demonstrar que os textos bíblicos, tomados em seu contexto próprio, em nada contradizem as mais novas descobertas científicas.

“Mais recentemente surgiu uma nova concepção, mais próxima do criacionismo e que recebeu o nome design inteligente. Para os defensores dessa tese, uma mão divina moldou o curso da evolução. Isso porque, dizem, alguns sistemas biológicos são tão complexos e as diferenças entre as espécies são enormes demais para serem explicadas apenas pelo mecanismo da evolução.

Ainda que muito difundidas e respeitadas mundialmente, essas teorias não são aceitas pelos cientistas, pois a ciência só aceita o que pode ser provado experimentalmente, e até então ninguém conseguiu fazer um homem de areia se transformar em um ser vivo, ou de uma costela desenvolver uma mulher.

Muitas pessoas, em decorrência de sua crença na religião, acreditam apenas nessa hipótese.

À medida que o tempo foi passando, o planeta foi passando por várias transformações e criando condições para o surgimento da vida, mas a pergunta que é feita desde a Antiguidade é: “Qual a origem dos seres vivos?”.

O que é um ser vivo?

Existem algumas características comuns à maioria dos seres vivos, como:

• Estrutura celular – presença de pelo menos uma célula.
• Reprodução – capacidade de gerar indivíduos semelhantes a si mesmos.
• Nutrição – necessidade de obter nutrientes para realizar suas funções vitais. Os seres vivos utilizam diferentes estratégias para conseguir alimento.
• Crescimento e adaptação – os seres vivos aumentam de tamanho no decorrer da vida e podem se adaptar a certas condições do ambiente em que vivem.
• Ciclo vital – os seres vivos passam por diferentes fases durante a sua vida. Os seres humanos, por exemplo, quando nascem são bebês, depois passam a ser crianças, adolescentes, jovens e chegam à fase adulta. Um dia, todos os seres vivos morrem, fechando, assim, seu ciclo vital.

Por outro lado, os elementos naturais não vivos (matéria inanimada) não apresentam essas características. No entanto, há casos de elementos naturais não vivos, como os cristais, que também podem crescer.  Atualmente, há diversas definições para o que é vida, que partem de ideias distintas, às vezes bastante complexas.

A origem da vida na superfície da Terra ainda é uma incógnita

UMA DEFINIÇÃO PARA A VIDA

Definir o que é vida é um desafio. Sabemos, por exemplo, que os seres vivos apresentam algumas características, como ser formados por célula(s), poder se reproduzir, se nutrir, crescer, se adaptar e passar por um ciclo vital. O desafio vem do fato de que, nem sempre todas essas características estão presentes em um ser vivo.

A maioria dos cientistas aceita uma definição de vida, conhecida como definição darwinista, em que a vida é um sistema químico autossustentável capaz de sofrer evolução darwiniana. No entanto, essa definição também apresenta problemas. Pensemos no exemplo das mulas: por serem crias de animais de espécies diferentes, as mulas são incapazes de se reproduzir, e, deste modo, não seriam capazes de uma evolução darwiniana. Elas não seriam consideradas seres vivos?

Publicado por: Paula Louredo Moraes em A origem da vida Adaptado

Teoria da Abiogênese e Biogênese

(do grego a = sem; bios = vida; genesis  = origem).

A abiogênese e biogênese são duas teorias formuladas para explicar a origem da vida na Terra.

A teoria da abiogênese foi a primeira a surgir, ela descrevia que a vida surgia de forma espontânea.

Os cientistas defensores da abiogênese acreditavam que a vida podia surgir espontaneamente. Por exemplo, os cisnes surgiam de folhas que caíam nos lagos e os ratos surgiam de roupas sujas e úmidas misturadas com sementes de trigo. Apesar de hoje parecer uma teoria absurda, a abiogênese foi por muito tempo aceita para explicar a origem dos seres vivos.

Alguns cientistas da época também não acreditavam que a vida podia surgir espontaneamente. Assim, surgiu a teoria da biogênese, a qual afirmava que todas as formas de vida só poderiam ser originadas a partir de outras preexistentes.

Muitas pessoas acreditavam que um “princípio ativo” ou “vital” teria a capacidade de transformar matéria bruta em seres vivos, e a partir dessa interpretação eles elaboraram a Teoria da geração espontânea, também chamada de Teoria da abiogênese, na qual todos os seres vivos originavam-se espontaneamente da matéria bruta.

Essa teoria foi contestada por muitos cientistas, que através de experimentos comprovaram que um ser vivo só se origina de outro ser vivo pré-existente, nascendo então a Teoria da biogênese. Assim, surgiram vários questionamentos de como teria surgido o primeiro ser vivo. Muitas são as teorias e as hipóteses sobre esse assunto, mas as principais teorias modernas sobre a origem do primeiro organismo vivo são a Panspermia (Hipótese extraterrestre) e a Evolução química.

Diferenças entre Abiogênese e Biogênese

A abiogênese e biogênese são duas teorias opostas para explicar o surgimento da vida.

Saiba o que é cada uma delas e as suas diferenças:

• Abiogênese: Os seres vivos eram originados a partir de uma matéria bruta sem vida. Teoria derrubada através de experimentos.
• Biogênese: Os seres vivos são originados a partir de outros seres vivos preexistentes. Atualmente aceita para explicar o surgimento dos seres vivos.

Abiogênese x Biogênese

Diversos cientistas testaram as teorias da abiogênese e biogênese através de experimentos.

Em 1668, o médico e cientista italiano Francesco Redi realizou um experimento colocando cadáveres de animais em frascos com bocas largas. Desses, alguns foram vedados com uma gaze fina e outros deixados abertos.

Após alguns dias, ele observou que nos frascos abertos surgiram vermes. Enquanto nos frascos fechados não haviam vermes.

Redi concluiu que o fato das moscas não poderem entrar nos frascos fechados impediu o surgimento de vermes. As moscas seriam as responsáveis pelo surgimento dos vermes. Com o experimento de Redi, a abiogênese começou a perder credibilidade.

Em 1745, John Needham realizou um experimento que voltou a reforçar a teoria da Abiogênese.

Ele aqueceu caldos nutritivos em frascos que foram fechados e novamente aquecidos. A sua intenção era impedir a entrada e proliferação de microrganismos. Com os dias, os microrganismos surgiram nos frascos e Needham concluiu que seu experimento foi resultado da abiogênese.

Em 1770, Lazzaro Spallanzani afirmou que Needham não aqueceu o caldo nutritivo por tempo suficiente para destruir as bactérias. Para comprovar que estava com a razão, Spallanzani realizou o mesmo experimento de Needham. Porém, ele aqueceu o caldo por mais tempo. O resultado foi que não apareceram bactérias.

Mais uma vez a teoria da abiogênese perdia a credibilidade.

Em 1862, a teoria da abiogênese foi derrubada definitivamente por Louis Pasteur.

Pasteur realizou experimentos com caldos nutritivos em balões do tipo pescoço de cisne. Após ferver o caldo, o pescoço do balão era quebrado e surgiam microrganismos. Em balões sem o pescoço quebrado, os microrganismos não apareciam.

Pasteur provou que a fervura não destruía nenhum tipo de “força ativa”. Além disso, bastava quebrar o pescoço do balão para que os microrganismos surgissem, através do contato com o ar.

Panspermia- Hipótese extraterrestre – Hipótese autotrófica

Publicado por: Mariana Araguaia de Castro Sá Lima em A origem da vida

Panspermia: a teoria elementar da origem da vida na Terra que afirma que todos são extraterrestres

Alguns cientistas têm argumentado que os seres vivos não devem ter surgido em mares rasos e quentes, como proposto por Oparin e Haldane, pois a superfície terrestre, na época em que a vida surgiu, era um ambiente muito instável.

Meteoritos e cometas atingiam essa superfície com muita frequência, e a vida primitiva não poderia se manter em tais condições.

Logo no início da formação da Terra, meteoritos colidiram fortemente com a superfície terrestre, e a energia dessas colisões era gasta no derretimento ou até mesmo na vaporização da superfície rochosa. Os meteoritos fragmentavam-se e derretiam, contribuindo com sua substância para a Terra em crescimento. Um impacto especialmente violento pode ter gerado a Lua, que guarda até hoje em sua superfície as marcas desse bombardeio por meteoritos. Na superfície da Terra a maioria dessas marcas foi apagada ao longo do tempo pela erosão.

A maioria dos meteoritos se queima até desaparecer quando entra na atmosfera terrestre atual e brilha no céu como estrelas cadentes. Nos primórdios, os meteoritos eram maiores, mais numerosos e atingiam a Terra com mais frequência.

Alguns cientistas especulam que os primeiros seres vivos não poderiam ter sobrevivido a esse bombardeio cósmico, e propõem que a vida tenha surgido em locais mais protegidos, como o assoalho dos mares primitivos.

A panspermia, proposta no fim do século XIX, é uma teoria que busca explicar a origem da vida. Segundo ela, nosso planeta foi povoado por seres vivos que atingiram o planeta graças aos impactos de meteoritos e cometas. As moléculas orgânicas contidas nestas rochas espaciais foram a causa da origem da vida, que mais tarde evoluiu até hoje.

Segundo os defensores dessa hipótese, os seres humanos podem vir de qualquer parte do universo e não exclusivamente deste planeta. E mais, provavelmente fomos concebidos no espaço exterior, na forma de organismos vivos que alcançaram este mundo nas costas de cometas e meteoritos que atingiram aqui.

Essa teoria ganhou mais força com a descoberta da presença de substâncias orgânicas oriundas de outros locais do espaço, como o formaldeído, álcool etílico e alguns aminoácidos. A descoberta de um meteorito na Antártica, na década de 80, contendo um possível fóssil de bactéria também reforça a panspermia.

Para muitos, aceitá-la apenas responderia sobre o surgimento da vida na Terra tornando, ainda, obscura a resposta acerca de como ela se formou, realmente. Além disso, muitos cientistas argumentam sobre a possibilidade quase negativa de seres extraterrestres atravessarem os raios cósmicos e ultravioletas sem serem lesados.

A seguir, duas linhas dessa teoria que são discutidas atualmente:

NOVA PANSPERMIA

Para essa versão, formulada por Fred Hoyle e Chandra Wickramasinghe, a matéria está constantemente sendo formada. Assim, há vida em todo o universo, nas nuvens interestelares, chegando à Terra a partir do núcleo de cometas.

Nova panspermia aponta, também, que os vírus podem ter vindo diretamente do espaço e que a evolução pode se dar pela incorporação de material genético oriundo de outros planetas. Em suas pesquisas, estes cientistas constataram, na poeira interestelar, a presença de polímeros orgânicos complexos semelhantes à celulose – o que poderia ser uma evidência.

PANSPERMIA DIRIGIDA

Francas Circo e Lesei Orle, autores desta abordagem, defendem que seres inteligentes de outras galáxias colonizaram vários planetas, inclusive o nosso, deixando como prova de sua presença o molibdênio – elemento essencial para o funcionamento de determinadas enzimas, mas bastante raro em nosso planeta.

Francis Crick (aquele da descoberta da dupla hélice do DNA) e Leslie Orgel propuseram, também, que esporos transportados por uma nave espacial chegaram à Terra por vontade de seres extraterrestres inteligentes.

Conclusão:

Por mais confusa ou absurda que possa parecer, a panspermia ainda não foi refutada e causa fascínio, principalmente naqueles que gostam de ficção científica

Hipótese de Oparin e Haldane – Evolução Química

O planeta como conhecemos hoje é completamente diferente daquele quando as primeiras formas de vida surgiram, de modo simplificado, apresentar uma síntese de dessas ideias: as condições da Terra antes do surgimento dos primeiros seres vivos eram muito diferentes das atuais. As erupções vulcânicas eram muito frequentes, liberando grande quantidade de gases e de partículas para a atmosfera.

Esses gases e partículas ficaram retidos por ação da força da gravidade e passaram a compor a atmosfera primitiva. Embora não exista um consenso sobre a composição da atmosfera primitiva, foi proposto no início que, provavelmente, era formada por metano (CH₄), amônia (NH₃), gás hidrogênio (H₂) e vapor d’água (H₂O). Não havia gás oxigênio (O₂) ou ele estava presente em baixíssima concentração; por isso se fala em ambiente redutor, isto é, não oxidante. Nessa época, a Terra estava passando por um processo de resfriamento, que permitiu o acúmulo de água nas depressões da sua costa, formando os mares primitivos.

As descargas elétricas e as radiações eram intensas e teriam fornecido energia para que algumas moléculas presentes na atmosfera se unissem, dando origem a moléculas maiores e mais complexas: as primeiras moléculas orgânicas. É importante lembrar que na atmosfera daquela época, diferentemente do que ocorre hoje, não havia o escudo de ozônio (O₃) contra as radiações, especialmente a ultravioleta, que, assim, atingiam a Terra com grande intensidade.

As moléculas orgânicas formadas eram arrastadas pelas águas das chuvas e passavam a se acumular nos mares primitivos, que eram quentes e rasos. Esse processo, repetindo-se ao longo de muitos anos, teria transformado os mares primitivos em verdadeiras “sopas nutritivas”, ricas em matéria orgânica. Essas moléculas orgânicas poderia ter-se agregado, formando coacervados, nome derivado do latim coacervare, que significa formar grupos. No caso, o sentido de coacervados é o de conjunto de moléculas orgânicas reunidas em grupos envoltos por moléculas de água.

Esses coacervados não eram seres vivos, mas uma primitiva organização das substâncias orgânicas em um sistema semi-isolado do meio, podendo trocar substâncias com o meio externo e havendo possibilidade de ocorrerem inúmeras reações químicas em seu interior.

Não se sabe como a primeira célula surgiu, mas pode-se supor que, se foi possível o surgimento de um sistema organizado como os coacervados, podem ter surgido sistemas equivalentes, envoltos por uma membrana formada por lipídios e proteínas e contendo em seu interior a molécula de ácido nucléico. Com a presença do ácido nucléico, essas formas teriam adquirido a capacidade de reprodução e regulação das reações internas.

Nesse momento teriam surgido os primeiros seres vivos que, apesar de muito primitivos, eram capazes de se reproduzir, dando origem a outros seres semelhantes a eles.

A Teoria da Evolução Química ou Molecular diz que a vida surgiu a partir da evolução química, de reações químicas entre elementos inorgânicos (possibilitadas a partir de mudanças climáticas e da dinâmica atmosférica da Terra), onde as moléculas foram se combinando em um processo de milhares de anos e foram originando as primeiras moléculas orgânicas que dariam origem às primeiras formas de vida.

Os gases e elementos presentes na atmosfera se combinaram e as descargas elétricas de raios das tempestades e a radiação solar serviram como energia para que acontecessem as reações.

Então, moléculas simples ao se combinarem formaram novas moléculas orgânicas que começaram a desenvolver estruturas e características como por exemplo, a autoduplicação.

Na década de 1920 dois cientistas trabalhavam paralelamente, porém de forma independente, em suas teorias sobre o surgimento da vida na Terra, eram o russo Aleksander I. Oparin (1894 – 1980) e o inglês John Burdon S. Haldane (1892 – 1964). Suas hipóteses eram bastante semelhantes apesar de algumas poucas divergências, ambos os cientistas afirmavam que a vida na Terra teria se originado a partir de moléculas orgânicas formadas na atmosfera primitiva e depois deslocadas para os oceanos combinando-se com substâncias inorgânicas.

Como foi dito acima, a ciência só aceita aquilo que pode ser provado. Stanley Miller e Harold Urey, desenvolveram um aparelho em que simularam as condições supostas para a Terra primitiva em 1953, realizaram experimentos em laboratório e conseguiu demonstrar que esta teoria estava, em parte, correta. Não realizou o experimento por completo, revendo toda a teoria porque precisaria milhões de anos para isso.

Fontes termais submarinas

Alguns cientistas têm argumentado que os seres vivos não devem ter surgido em mares rasos e quentes, como proposto por Oparin e Haldane, pois a superfície terrestre, na época em que a vida surgiu, era um ambiente muito instável.

Meteoritos e cometas atingiam essa superfície com muita frequência, e a vida primitiva não poderia se manter em tais condições.

A maioria dos meteoritos se queima até desaparecer quando entra na atmosfera terrestre atual e brilha no céu como estrelas cadentes. Nos primórdios, os meteoritos eram maiores, mais numerosos e atingiam a Terra com mais frequência.

Alguns cientistas especulam que os primeiros seres vivos não poderiam ter sobrevivido a esse bombardeio cósmico, e propõem que a vida tenha surgido em locais mais protegidos, como o assoalho dos mares primitivos.

Fontes termais submarinas

A origem da vida pode ser uma fonte hidrotermal?

Essas fissuras podem formar, espontaneamente, as moléculas básicas para a vida, de acordo com uma nova pesquisa

Em 1977, foram descobertas nas profundezas oceânicas as chamadas fontes termais submarinas, locais de onde emanam gases quentes e sulfurosos que saem de aberturas no assoalho marinho. Nesses locais a vida é abundante. Muitas bactérias que aí vivem são autótrofas, mas realizam um processo muito distinto da fotossíntese. Onde essas bactérias vivem não há luz, e elas são a base de uma cadeia alimentar peculiar. Elas servem de alimento para os animais ou então são mantidas dentro dos tecidos deles. Nesse caso, tanto os animais como as bactérias se beneficiam: elas têm proteção dentro do corpo dos animais, e estes recebem alimentos produzidos pelas bactérias.

De acordo com uma pesquisa da Universidade da Califórnia, em Los Angeles, fontes hidrotermais podem ter originado a vida em nosso planeta. Partículas minerais de dentro dessas fissuras possuem propriedades similares às enzimas – moléculas biológicas que governam reações em organismos. Lá, o CO2 dissolvido na água forma ácido fórmico e metanol.

No estudo, cientistas explicam que alguns elementos químicos necessários para a vida já estavam em formação na natureza antes da vida, em si, aparecer. De acordo com a pesquisadora que liderou a análise, Nora de Leeuw, a pesquisa prova que as fontes possuem propriedades químicas que permitem que moléculas se associem a elementos ligados à vida.

Para chegar a essas conclusões, a equipe combinou experimentos de laboratório com simulações de computadores, que analisaram como o CO2 pode se catalisar em moléculas orgânicas.

Os experimentos replicaram as condições alcalinas e quentes das águas que passam pelas fontes hidrotermais. Ficou claro que cristais presentes nas fissuras agem como catalisadores para as reações necessárias.

Claro, ainda não há como afirmar, com certeza, que a vida da Terra surgiu nessas fontes. Porém o estudo torna a teoria extremamente plausível.

A descoberta das fontes termais levantou a possibilidade de que a vida teria surgido nesse tipo de ambiente protegido e de que a energia para o metabolismo dos primeiros seres vivos viria de uma mecanismo autotrófico denominado quimiossíntese. Alguns cientistas acreditam que os primeiros seres vivos foram bactérias, que obtinham energia para o metabolismo a partir da reação entre substâncias inorgânicas, como fazem as bactérias encontradas atualmente nas fontes termais submarinas e em outros ambientes muito quentes (com cerca de 60 a 105ºC) e sulfurosos. Segundo essa hipótese, parece que toda a vida que conhecemos descende desse tipo de bactéria, que devia ser autotrófica.

Os que argumentam a favor dessa hipótese baseiam-se em evidências que sugerem abundância de sulfeto de hidrogênio (gás sulfídrico, H₂S, que tem cheiro de ovo podre) e compostos de ferro na Terra primitiva. As primeiras bactérias devem ter obtido energia de reações que tenham envolvido esses compostos para a síntese de seus componentes orgânicos.

Algumas bactérias que vivem atualmente em fontes quentes e sulfurosas podem realizar a reação química a seguir, que, segundo a hipótese autotrófica, pode ter sido a reação fundamental fornecedora de energia para os primeiros seres vivos:

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A energia liberada por essas reação pode ser usada pelas bactérias para a produção de compostos orgânicos essenciais para a vida, a partir de CO₂ e H₂O.

Assim, segundo essa hipótese, a quimiossíntese – um processo autotrófico – teria surgido primeiro. Depois teriam surgido a fermentação, a fotossíntese e finalmente a respiração.

Os debates sobre origem da vida ainda darão muito o que falar. A hipótese mais aceita sobre a evolução do metabolismo ainda é a heterótrofa, embora a hipótese autótrofa venha ganhando cada vez mais força

Com sucesso, obtiveram resultados que confirmaram a hipótese de Oparin.

Inicialmente, obtiveram com o seu experimento pequenas moléculas que, com o passar do tempo, se combinaram formando moléculas mais complexas, inclusive os aminoácidos glicina e alanina. Posteriormente, novas pesquisas obtiveram outros aminoácidos e vários compostos de carbono.

Os protobiontes de Oparin receberam diferentes nomes dados pelos cientistas, dependendo de seu conteúdo: microsferas, protocélulas, micelas, lipossomos e coacervados. Estes possuem uma “membrana” dupla, formada por duas camadas lipídicas, à semelhança das membranas celulares.

Ampliando a hipótese de Oparin: proteinoides e ribozimas

Experiências de Miller, Fox e Calvin

Após uma semana funcionando, observou-se o acúmulo de substâncias orgânicas de cor castanha numa determinada região do aparelho, entre as quais encontrou vários aminoácidos.

A pesquisa de Miller foi pioneira no sentido de levantar questões acerca da possibilidade da matéria precursora da vida ter se formado espontaneamente, pelo conjunto de condições existentes ali. Hoje se sabe que a atmosfera terrestre primitiva continha 80% de gás carbônico, 10% de metano, 5% de monóxido de carbono e 5% de gás nitrogênio.

Poucos anos depois (1957), seguindo a mesma linha, o bioquímico estadunidense Sidney Fox aqueceu uma mistura seca de aminoácidos e constatou a presença de moléculas de natureza proteica, constituídas por alguns poucos aminoácidos. O experimento evidenciou que estes poderiam ter se unido através de ligações peptídicas, numa síntese por desidratação.

Melvin Calvin, outro cientista norte-americano, realizou experiências, bombardeando os gases primitivos com radiações altamente energéticas e obteve, entre outros, compostos orgânicos do tipo carboidrato.

Todas essas experiências demonstraram a possibilidade da formação de compostos orgânicos antes do surgimento da vida na Terra. Isso favoreceu a hipótese heterotrófica, uma vez que a existência prévia de matéria orgânica é um requisito básico não só para a alimentação dos primeiros heterótrofos, como também para sua própria formação.

Inicialmente, obtiveram com o seu experimento pequenas moléculas que, com o passar do tempo, se combinaram formando moléculas mais complexas, inclusive os aminoácidos glicina e alanina. Posteriormente, novas pesquisas obtiveram outros aminoácidos e vários compostos de carbono.

Os protobiontes de Oparin receberam diferentes nomes dados pelos cientistas, dependendo de seu conteúdo: microsferas, protocélulas, micelas, lipossomos e coacervados. Estes possuem uma “membrana” dupla, formada por duas camadas lipídicas, à semelhança das membranas celulares.

Ampliando a hipótese de Oparin: proteinoides e ribozimas

No começo da década de 1970, o biólogo Sidney Fox aqueceu, a seco, a 60ºC, uma mistura de aminoácidos. Obteve pequenos polipeptídeos, a que ele chamou de proteinoides. A água resultante dessa reação entre aminoácidos evaporou em vistude do aquecimento. Fox quis, com isso, mostrar que pode ter sido possível a união de aminoácidos apenas com uma fonte de energia, no caso o calor, e sem a presença de água. Faltava esclarecer o possível local em que essa união teria ocorrido.

Recentemente, os cientistas levantaram a hipótese de que a síntese de grandes moléculas orgânicas teria ocorrido na superfície das rochas e da argila existente na Terra primitiva.

A argila em particular, teria sido o principal local da síntese. Ela é rica em zinco e ferro, dois metais que costumam atuar como catalisadores em reações químicas. A partir daí, vagarosamente ocorrendo as sínteses, as chuvas se encarregariam de lavar a crosta terrestre e levar as moléculas para os mares, transformando-os no imenso caldo orgânico sugerido por Oparin. Essa descoberta, aliada aos resultados obtidos por Fox, resolveu o problema do local em que possivelmente as sínteses orgânicas teriam ocorrido.

Havia, no entanto, outro problema: as reações químicas ocorrem mais rapidamente na presença de enzimas. Somente a argila, ou os metais nela existentes, não proporcionariam a rapidez necessária para a ocorrência das reações. Atualmente, sugere-se que uma molécula de RNA teria exercido ação enzimática. Além de possuir propriedades internacionais, descobriu-se que o RNA também tem características de enzima, favorecendo a união de aminoácidos.

Assim, sugerem os cientistas, RNAs produzidos na superfície de argilas, no passado, teriam o papel de atuar como enzimas na síntese dos primeiros polipeptídeos.Esses RNAs atuariam como enzimas chamadas ribozimas e sua ação seria auxiliada pelo zinco existente na argila. Outro dado que apoia essa hipótese é o fato de que, colocando moléculas de RNA em tubo de ensaio com nucleotídeos de RNA, ocorre a síntese de mais RNA sem a necessidade de enzimas.

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A evolução do metabolismo

Analisamos até agora o surgimento das primeiras formas vivas, e você deve ter notado que já mencionamos, para essas formas, algumas características importantes para conceituar um ser vivo. Esses primeiros organismos possuem compostos orgânicos na constituição de seus corpos, são celulares (unicelulares, no caso) e têm capacidade de reprodução.

Não discutimos ainda outra característica dos seres vivos: o metabolismo. Vamos, então, analisar como deve ter sido a provável evolução das vias metabólicas nos seres vivos.

Todo o ser vivo precisa de alimentos, que são degradados nos processos metabólicos para a liberação de energia e realização das funções. Esses alimentos degradados também podem ser utilizados como matéria-prima na síntese de outras substâncias orgânicas, possibilitando o crescimento e a reposição de perdas.

Vamos analisar, então, como esses primeiros seres conseguiam obter e degradar o alimento para a sua sobrevivência. Duas hipóteses têm sido discutidas pelos cientistas: a hipótese heterotrófica e a autotrófica.

Fontes termais submarinas

Alguns cientistas têm argumentado que os seres vivos não devem ter surgido em mares rasos e quentes, como proposto por Oparin e Haldane, pois a superfície terrestre, na época em que a vida surgiu, era um ambiente muito instável.

Meteoritos e cometas atingiam essa superfície com muita frequência, e a vida primitiva não poderia se manter em tais condições.

A maioria dos meteoritos se queima até desaparecer quando entra na atmosfera terrestre atual e brilha no céu como estrelas cadentes. Nos primórdios, os meteoritos eram maiores, mais numerosos e atingiam a Terra com mais frequência.

Alguns cientistas especulam que os primeiros seres vivos não poderiam ter sobrevivido a esse bombardeio cósmico, e propõem que a vida tenha surgido em locais mais protegidos, como o assoalho dos mares primitivos.

Fontes termais submarinas

A origem da vida pode ser uma fonte hidrotermal?

Essas fissuras podem formar, espontaneamente, as moléculas básicas para a vida, de acordo com uma nova pesquisa

Em 1977, foram descobertas nas profundezas oceânicas as chamadas fontes termais submarinas, locais de onde emanam gases quentes e sulfurosos que saem de aberturas no assoalho marinho. Nesses locais a vida é abundante. Muitas bactérias que aí vivem são autótrofas, mas realizam um processo muito distinto da fotossíntese. Onde essas bactérias vivem não há luz, e elas são a base de uma cadeia alimentar peculiar. Elas servem de alimento para os animais ou então são mantidas dentro dos tecidos deles. Nesse caso, tanto os animais como as bactérias se beneficiam: elas têm proteção dentro do corpo dos animais, e estes recebem alimentos produzidos pelas bactérias.

De acordo com uma pesquisa da Universidade da Califórnia, em Los Angeles, fontes hidrotermais podem ter originado a vida em nosso planeta. Partículas minerais de dentro dessas fissuras possuem propriedades similares às enzimas – moléculas biológicas que governam reações em organismos. Lá, o CO2 dissolvido na água forma ácido fórmico e metanol.

No estudo, cientistas explicam que alguns elementos químicos necessários para a vida já estavam em formação na natureza antes da vida, em si, aparecer. De acordo com a pesquisadora que liderou a análise, Nora de Leeuw, a pesquisa prova que as fontes possuem propriedades químicas que permitem que moléculas se associem a elementos ligados à vida.

Para chegar a essas conclusões, a equipe combinou experimentos de laboratório com simulações de computadores, que analisaram como o CO2 pode se catalisar em moléculas orgânicas.

Os experimentos replicaram as condições alcalinas e quentes das águas que passam pelas fontes hidrotermais. Ficou claro que cristais presentes nas fissuras agem como catalisadores para as reações necessárias.

Claro, ainda não há como afirmar, com certeza, que a vida da Terra surgiu nessas fontes. Porém o estudo torna a teoria extremamente plausível.

A descoberta das fontes termais levantou a possibilidade de que a vida teria surgido nesse tipo de ambiente protegido e de que a energia para o metabolismo dos primeiros seres vivos viria de uma mecanismo autotrófico denominado quimiossíntese. Alguns cientistas acreditam que os primeiros seres vivos foram bactérias, que obtinham energia para o metabolismo a partir da reação entre substâncias inorgânicas, como fazem as bactérias encontradas atualmente nas fontes termais submarinas e em outros ambientes muito quentes (com cerca de 60 a 105ºC) e sulfurosos. Segundo essa hipótese, parece que toda a vida que conhecemos descende desse tipo de bactéria, que devia ser autotrófica.

Os que argumentam a favor dessa hipótese baseiam-se em evidências que sugerem abundância de sulfeto de hidrogênio (gás sulfídrico, H₂S, que tem cheiro de ovo podre) e compostos de ferro na Terra primitiva. As primeiras bactérias devem ter obtido energia de reações que tenham envolvido esses compostos para a síntese de seus componentes orgânicos.

Algumas bactérias que vivem atualmente em fontes quentes e sulfurosas podem realizar a reação química a seguir, que, segundo a hipótese autotrófica, pode ter sido a reação fundamental fornecedora de energia para os primeiros seres vivos:

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A energia liberada por essas reação pode ser usada pelas bactérias para a produção de compostos orgânicos essenciais para a vida, a partir de CO₂ e H₂O.

Assim, segundo essa hipótese, a quimiossíntese – um processo autotrófico – teria surgido primeiro. Depois teriam surgido a fermentação, a fotossíntese e finalmente a respiração.

Os debates sobre origem da vida ainda darão muito o que falar. A hipótese mais aceita sobre a evolução do metabolismo ainda é a heterótrofa, embora a hipótese autótrofa venha ganhando cada vez mais força

Hipótese heterotrófica

Segunda essa hipótese, os primeiros organismos eram estruturalmente muito simples, sendo de se supor que as reações químicas em suas células também eram simples. Eles viviam em um ambiente aquático, rico em substâncias nutritivas, mas provavelmente não havia oxigênio na atmosfera, nem dissolvido na água dos mares. Nessas condições, é possível supor que, tendo alimento abundante ao seu redor, esses primeiros seres teriam utilizado esse alimento já pronto como fonte de energia e matéria-prima. Eles seriam, portanto, heterótrofos (hetero = diferente, trofos = alimento): organismos que não são capazes de sintetizar seus próprios alimentos a partir de compostos inorgânicos, obtendo-os prontos do meio ambiente.

Os seres capazes de sintetizar seus próprios alimentos a partir de substâncias inorgânicas simples são chamados de autótrofos (auto = próprio, trofos = alimento), como é o caso das plantas.

Uma vez dentro da célula, esse alimento precisa ser degradado. Nas condições da Terra atual, a via metabólica mais simples para se degradar o alimento sem oxigênio é a fermentação, um processo anaeróbio (an = sem, aero= ar, bio = vida). Um dos tipos mais comuns de fermentação é a fermentação alcoólica. O açúcar glicose é degradado em álcool etílico (etanol) e gás carbônico, liberado energia para as várias etapas do metabolismo celular.

Esses organismos começaram a aumentar em número por reprodução. Paralelamente a isso, as condições climáticas da Terra também estavam mudando a ponto de não mais ocorrer síntese pré-biótica de matéria orgânica. Desse modo, o alimento dissolvido no meio teria começado a ficar escasso.

Com alimento reduzido e um grande número de indivíduos nos mares, deve ter havido muita competição, e muitos organismos teriam morrido por falta de alimento. Ao mesmo tempo, teria se acumulado CO₂ no ambiente. Acredita-se que nesse novo cenário teria ocorrido o surgimento de alguns seres capazes de captar a luz solar com o auxílio de pigmentos como a clorofila. A energia da luz teria sido utilizada para a síntese de seus próprios alimentos orgânicos, a partir de água e gás carbônico. Teriam surgido assim os primeiros seres autótrofos: os seres fotossintetizantes (foto = luz; síntese em presença de luz), que não competiam com os heterótrofos e proliferaram muito.

Esses primeiros seres fotossintetizantes foram fundamentais na modificação da composição da atmosfera: eles introduziram o oxigênio no ar, e a atmosfera teria passado de redutora a oxidante. Até os dias de hoje, são principalmente os seres fotossintetizantes que matem os níveis de oxigênio na atmosfera, o que é fundamental para a vida no nosso planeta. Em condições de baixa disponibilidade de moléculas orgânicas no meio, esses organismo aeróbios teriam grande vantagem sobre os fermentadores.

Havendo disponibilidade de oxigênio, foi possível a sobrevivência de seres que desenvolveram reações metabólicas complexas, capazes de utilizar esse gás na degradação do alimento. Surgiram, então, os primeiros seres aeróbios, que realizam a respiração. Por meio da respiração, o alimento, especialmente o açúcar glicose, é degradado em gás carbônico e água, liberando muito mais energia para a realização das funções vitais do que na fermentação.

A fermentação, a fotossíntese e a respiração permaneceram ao longo do tempo e ocorrem nos organismos que vivem atualmente na Terra. Todos os organismos respiram e/ou fermentam, mas apenas alguns respiram e fazem fotossíntese.

Vida multicelular

Como surgiram os seres multicelulares? Evidências obtidas de estudos geológicos sugerem que os primeiros multicelulares simples surgiram na Terra há cerca de 750 milhões de anos! Antes disso houve o predomínio de vida unicelular, como formas eucarióticas simples. A partir dessa data, surgem os primeiros multicelulares, originados dos unicelulares eucariotos existentes.

Desde então, a evolução não parou mais!

Evolução biológica

Entre os seres vivos e o meio em que vivem há um ajuste, uma harmonia fundamental para a sobrevivência.

O flamingo rosa, por exemplo, abaixa a cabeça até o solo alagadiço em que vive para buscar ali seu alimento; os beija-flores, com seus longos bicos, estão adaptados à coleta do néctar contido nas flores tubulosas que visitam.

A adaptação dos seres vivos ao meio é um fato incontestável. A origem da adaptação, porém, sempre foi discutida.

Na Antiguidade, a ideia de que as espécies seriam fixas e imutáveis foi defendida pelos filósofos gregos. Os chamados, fixistas propunham que as espécies vivas já existiam desde a origem do planeta e a extinção de muitas delas deveu-se a eventos especiais como, por exemplo, catástrofes, que teriam exterminado grupos inteiros de seres vivos. O filósofo grego Aristóteles, grande estudioso da natureza, não admitia a ocorrência de transformação das espécies. Acreditava que os organismos eram distribuídos segundo uma escala que ia do mais simples ao mais complexo. Cada ser vivo nesta escala, tinha seu lugar definido. Essa visão aristotélica, que perdurou por cerca de 2.000 anos, admitia que as espécies eram fixas e imutáveis.

Lentamente, a partir do século XIX, uma série de pensadores passou a admitir a ideia da substituição gradual das espécies por outras, por meio de adaptações a ambientes em contínuo processo de mudança. Essa corrente de pensamento, transformista,explicava a adaptação como um processo dinâmico, ao contrário do que propunham os fixistas. Para o transformismo, a adaptação é conseguida por meio de mudanças: à medida que muda o meio, muda a espécie. Os adaptados ao ambiente em mudança sobrevivem. Essa ideia deu origem ao evolucionismo.

Evolução biológica é a adaptação das espécies a meios em contínua mudança. Nem sempre a adaptação implica aperfeiçoamento. Muitas vezes, leva a uma simplificação. É o caso, por exemplo, das tênias, vermes achatados parasitas: não tendo tubo digestório, estão perfeitamente adaptadas ao parasitismo no tubo digestório do homem e de outros vertebrados.

Como referenciar: “Hipótese de Oparin – Coacervados” em Só Biologia. Virtuous Tecnologia da Informação, 2008-2019. Consultado em 06/04/2019 às 20:41. Disponível na Internet em https://www.sobiologia.com.br/conteudos/Evolucao/evolucao4.phpPor Fabiana Santos Gonçalves

Como referenciar: “O experimento de Oparin Miller” em Só Biologia. Virtuous Tecnologia da Informação, 2008-2019. Consultado em 06/04/2019 às 20:52. Disponível na Internet em https://www.sobiologia.com.br/conteudos/Evolucao/evolucao5.php

Publicado por: Vanessa Sardinha dos Santos

https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/biologia/a-hipotese-oparin-haldane.htm

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http://planetabiologia.com/a-origem-da-vida-na-terra-resumo/