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BIOLOGIA | 1º SÉRIE | PROF. ANA PAULA BURATTO A Origem Da Vida: Teorias e Hipóteses A origem da vida já foi tema de diversas teorias, hipóteses e experimentos na Biologia ao longo dos séculos. A pergunta "De onde viemos?" é, provavelmente, uma das mais antigas da história humana e, até hoje, continua a nos intrigar! Origem do Universo A teoria do Big Bang está entre as mais aceitas na atualidade para explicar a origem e evolução do Universo. Sustenta que o Universo surgiu a partir de um ponto único que se expandiu a cerca de 13,8 bilhões de anos. A mesma teoria afirma ainda que o Universo está em contínua expansão. Essa teoria foi elaborada pelo astrônomo belga George Lemaître (1894 – 1966), a teoria considerou os estudos sobre a Teoria da Relatividade Geral, do físico alemão Albert Einstein (1879 – 1955). O matemático russo Alexander Friedmann (1888 – 1925) ao investigar soluções das equações da relatividade geral, chegou a ideia da expansão do universo. Contudo, sua interpretação era muito mais matemática do que física. A teoria do Big Bang foi reforçada pelos estudos de Edwin Hubble (1889 – 1953) de que as galáxias estão se afastando em todas as direções. Nas suas observações, Hubble identificou que quanto mais distante a galáxia, maior é a velocidade com que ela se afasta de nós (Lei de Hubble). A Lei de Hubble nos leva a conclusão que, se o universo está em expansão, em algum momento do passado o seu tamanho era mínimo. Sendo a grande expansão a responsável pela criação de tudo, inclusive o espaço e o tempo. Como surgiu a vida no planeta? Teoria criacionista e fixista O criacionismo contempla as explicações de origem da vida mais antigas da humanidade. De acordo com ela, a Terra e todas as formas de vida foram criados por uma entidade divina ou forças sobrenaturais, muitas vezes baseando-se em narrativas de textos sagrados. Já o fixismo, é uma teoria científica antiga, prevalecente até o século XIX, que defende a imutabilidade das espécies. Postula que todos os seres vivos foram criados tal como são por uma força superior e permaneceram inalterados ao longo do tempo, ou seja, surgiram da forma que se apresentam atualmente, nunca mudaram e nunca mudarão. Essa teoria foi refutada pela teoria da evolução de Darwin. Teoria da Abiogênese Também chamada de geração espontânea, a hipótese de origem abiogenética da vida afirma que a vida surge a partir de matéria inanimada através da ação de um princípio ativo (força vital), presente na matéria. Sapo se formando do lodo por geração espontânea. Inúmeros defensores dessa teoria surgiram ao longo da história humana, dentre os mais famosos destacam-se Aristóteles, Isaac Newton, William Harvey, René Descartes, John Needhan, Anton van Leeuwenhoek e Jan Baptista van Helmont. Uma das ideias de Jan Baptista, por exemplo, era misturar roupas suadas e grãos de milho em um canto escuro. O processo, em teoria, faria surgir ratos por abiogênese. Teoria da biogênese A biogênese é a teoria que defende o surgimento da vida a partir de vida pré-existente. Alguns de seus principais defensores são Francesco Redi, Lázzaro Spallanzani e Louis Pasteur, existindo, ao longo dos anos, uma série de embates entre defensores da explicação abiogênica e biogênica. Esses pesquisadores foram os principais cientistas que testaram as hipóteses sobre a biogênese. A partir de agora, vamos entender os experimentos de cada um. Experimento de Francesco Redi Na tentativa de provar que a abiogênese estava errada, o biólogo italiano Francesco Redi elaborou um experimento para demonstrar que as moscas que aparecem em carne podre não surgem espontaneamente de dentro da carne, mas de ovos colocados por outras moscas. Em seu experimento, ele guardou pedaços de carne em três recipientes diferentes. O primeiro totalmente fechado, o segundo fechado com gaze e elástico (sem vedação total) e o terceiro aberto e exposto ao ar livre. Segundo a abiogênese, as moscas surgiriam da carne podre por geração espontânea. Logo, todos os recipientes deveriam ter moscas e larvas, independente da forma de vedação. No entanto, Redi observou que: • no recipiente aberto, haviam moscas e larvas na carne; • no recipiente vedado, não havia moscas; • e no recipiente fechado com gaze, haviam larvas em cima da gaze. Assim, percebeu que o cheiro da carne podre atraía as moscas do lado de fora. Cheiro esse que também atravessava o tecido. No entanto, como não conseguiam passar por ele, depositavam os ovos na gaze. Experimentos de Needham e Spallanzani Por outro lado, na tentativa de defender a abiogênese, o naturalista inglês John Needham elaborou seu famoso experimento para provar que o "princípio vital" faria surgir novos microrganismos. Em um frasco, ele adicionou o caldo nutritivo e ferveu, supostamente matando todos os microrganismos pré- existentes no caldo. No entanto, os métodos de Needham foram questionados. Isso porque ele não fervia ou vedava os frascos adequadamente, deixando o caldo nutritivo exposto à contaminação externa. Em resposta ao seu experimento, o fisiologista italiano Lázzaro Spallanzani replicou o procedimento, mas aumentou a temperatura e o tempo de fervura, e vedou o frasco. O resultado foi um caldo sem microrganismos. Os defensores da abiogênese argumentaram que Spallanzani ferveu demais o caldo e destruiu a "força vital" presente nele e, como o frasco estava vedado, não foi possível repor esta essência geradora de vida. Experimentos de Louis Pasteur Mas é aí que entra Louis Pasteur, o cientista francês que desbancou de vez a abiogênese! Com o uso de uma vidraria especial, chamada de pescoço de cisne, ele realizou os experimentos de fervura e esterilização do caldo nutritivo, onde o os microrganismos cresciam no vapor condensado nas curvas do gargalo, mas não no frasco após a fervura. E, caso o gargalo fosse quebrado, os microrganismos voltavam a crescer no caldo. Dessa maneira, refutando quaisquer argumentos de que Pasteur teria destruído o "princípio vital do caldo". Assim, ele provou que os seres vivos não surgem simplesmente de matéria inanimada, mas originam-se de uma forma de vida anterior. Mas então, se toda vida vem de outra vida, como surgiu a primeira vida? Hipótese de Oparin e Haldane (Evolução química) Os cientistas Alexander Oparin e John Haldane trouxeram para essa discussão as suas hipóteses sobre a origem da primeira forma de vida através da evolução química, também chamada de teoria dos coacervados. Segundo Oparin e Haldane, a vida teria surgido há bilhões de anos em uma terra primitiva, com condições geológicas e atmosféricas muito diferentes do que temos atualmente. Em um planeta ainda sem ozônio, com uma maior exposição à radiação, vulcanismo e descargas elétricas, além de uma atmosfera primitiva rica em metano (CH4), amônia (NH3), vapor d'água (H2O) e gás hidrogênio (H2), uma série de reações químicas desencadeadas pela própria instabilidade do ambiente teria transformado esses compostos em moléculas mais complexas, como aminoácidos e proteínas. Esses compostos, nos oceanos primitivos, iriam eventualmente se reordenar e formar aglomerados de moléculas orgânicas chamados de coacervados. Mas atenção: os coacervados não são seres vivos, mas um estágio anterior. A transição dessa estrutura isolada de compostos orgânicos para a primeira forma de vida ocorreu com o surgimento das primeiras moléculas de ácidos nucleicos, conferindo a capacidade de se replicar. Acredita-se que foram moléculas de RNA, devido a menor complexidade estrutural. Na década de 1950, os químicos americanos Stanley Miller e Harold Urey buscaram replicar as condições propostas por Oparin e Haldane para observar a formação de moléculas orgânicas a partir de substâncias mais simples. O teste ganhou o nome de "experimento de Miller-Urey". Eles criaram um aparato com água, amônia,metano e hidrogênio, representando a atmosfera primitiva e, em seguida, aplicaram descargas elétricas para simular a atividade de raios. Após uma semana, encontraram aminoácidos (os blocos de construção das proteínas) na água, mostrando que moléculas orgânicas essenciais para a vida poderiam ter se formado em condições pré-bióticas (anteriores ao aparecimento da vida). Apesar de não resolver completamente o mistério, o experimento de Miller-Urey contribuiu para a compreensão de como compostos orgânicos fundamentais poderiam ter se originado na Terra primitiva. Embora o entendimento atual seja mais sofisticado e complexo, essas ideias serviram de base para o desenvolvimento da astrobiologia e do estudo da origem da vida. Hipóteses Autotróficas e Heterotróficas Oparin e Haldane acreditavam que a primeira célula era heterotrófica e se alimentava da matéria orgânica disponível nos oceanos primordiais, realizando processos de fermentação. Após a descoberta de ecossistemas marinhos nutridos por compostos liberados por fossas hidrotermais, surgiram hipóteses de uma origem quimiossintética autotrófica, em que a primeira célula fosse, na verdade, um organismo quimiolitossintetizante. A quimiossíntese é um processo em que compostos inorgânicos são fonte de energia para a produção de compostos orgânicos. Assim, pelas hipóteses heterotróficas, a ordem de surgimento de indivíduos seria: Heterótrofos anaeróbios (fermentação) → Autótrofos anaeróbicos (fotossintetizantes) → Heterótrofos aeróbios (respiração). Já pelas hipóteses autotróficas, a ordem de surgimento seria: Autótrofo anaeróbio (quimiossintetizante) → Heterótrofos anaeróbios (fermentação) → Autótrofos anaeróbicos (fotossintetizantes) → Heterótrofos aeróbios (respiração). Apesar de tantas pesquisas, o fato é que ainda é preciso muito estudo para comprovar por completo como surgiu a vida na Terra. Teoria da Panspermia cósmica A hipótese se baseia na ideia de que a vida tenha vindo do espaço através de meteoritos, os quais abrigavam formas de vida primitivas. Inicialmente, foi idealizada por Anaxágoras, filósofo grego pré-socrático do século 5 a.C, e, posteriormente, evidenciada por Herman von Helmholtz, cientista do século 19. Apesar de oferecer uma explicação para a origem da vida no planeta Terra, não explica a origem da vida em si, pois apenas passa a pergunta adiante: se a vida na Terra veio do espaço em meteoritos, como a vida nesses meteoritos se formou? Entre esse e outros motivos, é pouco aceita no dias de hoje.