A origem dos seres vivos

A origem dos seres vivos tem seus mistérios. Neste vídeos você poderá entender ou ter mais dúvidas sobre os mistérios acerca deste fenômeno.
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A origem da vida com certeza é dos assuntos que mais desperta a curiosidade dos seres humanos. Entender algumas características que são comum a todos seres vivos e ao mesmo tempo conhecer um pouco de sua diversidade pode ser um bom caminho para continuar sempre alimentado o espírito investigativo.

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Pontos chave:

A Terra formou-se grosso modo 4,54 . 54, ponto 5 Há bilhões de anos, e a vida provavelmente começou entre 3,53 . 53, ponto 5 e 3.93 . 93, ponto 9 bilhões de anos atrás.

A hipótese de Oparin-Haldane sugere que a vida surgiu gradualmente de moléculas inorgânicas, com “blocos de construção” como os aminoácidos formando primeiro e depois combinando para produzir polímeros complexos.

O experimento Miller-Urey forneceu a primeira evidência de que moléculas orgânicas necessárias para a vida poderiam ser formadas a partir de componentes inorgânicos.

Alguns cientistas apoiam a hipótese mundial do RNA , o que sugere que a primeira vida era o RNA auto-replicante. Outros favorecem a primeira hipótese do metabolismo, colocando redes metabólicas antes do DNA ou ARN.

Compostos orgânicos simples podem ter chegado ao início da Terra em meteoritos.

Introdução

Se houvesse outra vida lá no universo, quão semelhante você acha que seria para a vida na Terra? Será que ele usaria o DNA como seu material genético, como você e eu? Será que isso seria composto de células?

Só podemos especular sobre essas questões, já que ainda não encontramos formas de vida que saem da Terra. Mas podemos pensar de forma mais informada sobre se a vida pode existir em outros planetas (e em que condições) considerando a forma como a vida pode ter surgido aqui em nosso próprio planeta.

Neste artigo, examinaremos as idéias científicas sobre a origem dos seres vivos na Terra. O quando das origens da vida (3,53 . 53, ponto 5 bilhões de anos atrás ou mais) é bem apoiado por fósseis e datação radiométrica. Mas o quanto é muito menos compreendido. Em comparação com o dogma central ou a teoria da evolução, as hipóteses sobre as origens da vida são muito mais … hipotéticas. Ninguém tem certeza de qual hipótese é correta – ou se a hipótese correta ainda está por aí, aguardando a descoberta.

Quando a vida aparece na Terra?

Os geólogos estimam que a Terra se formou em torno de 4,54 . 54, ponto 5 bilhões de anos atrás. Esta estimativa vem de medir as idades das rochas mais antigas da Terra, bem como as idades das rochas da lua e dos meteoritos, por datação radiométrica (em que a decadência de isótopos radioativos é usada para calcular o tempo desde a formação de uma rocha).

Por muitos milhões de anos, a Terra primitiva foi derrubada por asteróides e outros objetos celestiais. Temperaturas também teriam sido muito altas (com água tomando a forma de um gás, não um líquido).

A primeira evidência fóssil da vida

A primeira evidência da vida na Terra vem de fósseis descobertos na Austrália Ocidental que remontam a cerca de 3,53 . 53, ponto 5 bilhões de anos atrás. Esses fósseis são de estruturas conhecidas como estromatólitos , que são, em muitos casos, formados pelo crescimento de camada sobre camada de micróbios unicelulares, como cianobactérias. (Os estromatólitos também são produzidos por micróbios atuais, não apenas pré-históricos).

Como se deu a origem dos seres vivos?

Na década de 1920, o cientista russo Aleksandr Oparin e o cientista inglês JBS Haldane propuseram separadamente o que agora é chamado de hipótese de Oparin-Haldane : que a vida na Terra poderia surgir passo a passo de matéria não-viva através de um processo de “evolução química gradual “.

Oparin e Haldane pensaram que o início da Terra tinha uma atmosfera redutora, o que significava uma atmosfera pobre em oxigênio, na qual as moléculas tendem a doar elétrons. Sob essas condições, eles sugeriram que:

As moléculas inorgânicas simples poderiam ter reagido (com energia do raio ou do sol) para formar blocos de construção, como aminoácidos e nucleotídeos, que poderiam ter acumulado nos oceanos, fazendo uma “sopa primordial”. ^ 33 iniciar sobrescrito, 3, sobrescrito extremidade

Os blocos de construção poderiam ter se combinado em outras reações, formando moléculas maiores (maiores de moléculas), como proteínas e ácidos nucleicos, talvez em piscinas na borda da água.

Os polímeros poderiam ter se reunido em unidades ou estruturas capazes de sustentar e replicar-se. Oparin pensou que estas poderiam ter sido “colônias” de proteínas agrupadas para realizar o metabolismo, enquanto Haldane sugeriu que as macromoléculas se tornassem fechadas nas membranas para criar estruturas semelhantes a células.

Os detalhes deste modelo provavelmente não são bem corretos. Por exemplo, os geólogos agora pensam que a atmosfera inicial não estava se reduzindo, e não está claro se as piscinas à beira do oceano são um local provável para a primeira aparição da vida. Mas a ideia básica – uma formação gradual e espontânea de moléculas ou montagens biológicas simples, então mais complexas, então auto-sustentáveis ​​- ainda está no cerne da maioria das hipóteses de origens da vida hoje.

De compostos inorgânicos a blocos de construção

Em 1953, Stanley Miller e Harold Urey fizeram um experimento para testar as idéias de Oparin e Haldane. Eles descobriram que as moléculas orgânicas poderiam ser produzidas espontaneamente em condições redutoras, pensadas para se assemelharem às da Terra anterior.

.Depois de deixar o experimento funcionar por uma semana, Miller e Urey descobriram que vários tipos de aminoácidos, açúcares, lipídios e outras moléculas orgânicas formavam-se. Não faltaram moléculas grandes e complexas como DNA e proteína, mas o experimento Miller-Urey mostrou que pelo menos alguns dos blocos de construção para essas moléculas poderiam se formar espontaneamente a partir de compostos simples.

Os resultados de Miller e Urey foram significativos?

Os cientistas agora pensam que a atmosfera do início da Terra era diferente da configuração de Miller e Urey (ou seja, não reduzida e não é rica em amônia e metano)Então, é duvidoso que Miller e Urey fizeram uma simulação precisa de condições no início da Terra.

No entanto, uma variedade de experiências realizadas nos anos desde há mostrado que os blocos de construção orgânicos (especialmente os aminoácidos) podem se formar a partir de precursores inorgânicos sob uma ampla gama de condições[E quanto a nucleotídeos?]

A partir desses experimentos, parece razoável imaginar que pelo menos alguns dos blocos de construção da vida poderiam ter se formado de forma abiótica no início da Terra. No entanto, exatamente como (e em que condições) continua a ser uma questão aberta.

De blocos de construção a polímeros

Como os monómeros (blocos de construção) como aminoácidos ou nucleotídeos foram montados em polímeros, ou macromoléculas biológicas reais, no início da Terra? Nas células de hoje, os polímeros são unidos por enzimas. Mas, como as próprias enzimas são polímeros, isto é um tipo de problema de frango e ovo!

Os monômeros podem ter sido capazes de formar espontaneamente polímeros sob as condições encontradas no início da Terra. Por exemplo, na década de 1950, o bioquímico Sidney Fox e seus colegas descobriram que, se os aminoácidos fossem aquecidos na ausência de água, eles poderiam se unir para formar proteínas. Fox sugeriu que, no início da Terra, a água do oceano transportando aminoácidos poderia ter espirrado em uma superfície quente como um fluxo de lava, ferver a água e deixar uma proteína.

Experimentos adicionais na década de 1990 mostraram que os nucleotídeos de ARN podem ser ligados quando expostos a uma superfície de argila. A argila age como um catalisador para formar um polímero de ARN. Mais amplamente, argila e outras superfícies minerais podem ter desempenhado um papel fundamental na formação de polímeros, atuando como suportes ou catalisadores. Os polímeros que flutuam em solução podem ter hidrolisado (quebrado) rapidamente, apoiando um modelo anexado à superfície.

A imagem acima mostra uma amostra de um tipo de argila conhecida como montmorilonita. Montmorillonite em particular tem propriedades catalíticas e de organização que podem ter sido importantes nas origens da vida, como a capacidade de catalisar a formação de polímeros de ARN (e também a montagem de vesículas de lipídios semelhantes a células).

Qual foi a natureza da vida mais antiga?

Se imaginarmos que os polímeros puderam se formar no início da Terra, isso ainda nos deixa com a questão de como os polímeros se tornaram auto-replicantes ou auto perpetuantes, atendendo aos critérios mais básicos para a vida. Esta é uma área em que há muitas idéias, mas pouca certeza sobre a resposta correta.

A hipótese “genes-primeiro”

Uma possibilidade é que as primeiras formas de vida fossem ácidos nucleicos auto-replicantes, como RNA ou DNA, e que outros elementos (como redes metabólicas) eram um complemento posterior desse sistema básico. Isso é chamado de primeira hipótese de genes.

Muitos cientistas que se inscrevem nesta hipótese pensam que o RNA, e não o DNA, era provavelmente o primeiro material genético. Isto é conhecido como a hipótese mundial do RNA . Os cientistas favorecem o ARN sobre o DNA como a primeira molécula genética por várias razões. Talvez o mais importante é que o RNA pode, além de transportar informações, atuar como catalisador. Em contraste, não conhecemos moléculas de DNA catalítico que ocorrem naturalmente.

Os catalisadores de ARN são chamados de ribozimas , e eles poderiam ter desempenhado papéis fundamentais no mundo do RNA. Um ARN catalítico poderia, potencialmente, catalisar uma reação química para se copiar. Esse RNA auto-replicante pode passar de material genético de geração em geração, cumprindo os critérios mais básicos para a vida e, potencialmente, em evolução. Na verdade, os pesquisadores conseguiram engenharia sinteticamente de pequenas ribozimas que são capazes de auto-replicação.

Também é possível que o RNA não seja a primeira molécula transportadora de informações a servir como material genético. Alguns cientistas pensam que uma molécula ainda mais simples com “RNA” com capacidade catalítica e de carga de informações pode ter chegado em primeiro lugar e pode ter catalisado ou agido como um modelo para a síntese de RNA. Isso às vezes é chamado de hipótese do “mundo pré-RNA”.

A hipótese do “metabolismo primeiro”

Uma alternativa à primeira hipótese de genes é a primeira hipótese do metabolismo , o que sugere que as redes auto-sustentadas de reações metabólicas podem ter sido a primeira vida simples (ácidos nucléicos anteriores).

Essas redes podem ter se formado, por exemplo, perto de saídas subterrâneas hidrotermais que fornecem um fornecimento contínuo de precursores químicos e podem ter sido auto-sustentáveis ​​e persistentes (atendendo aos critérios básicos para a vida). Nesse cenário, caminhos inicialmente simples podem ter produzido moléculas que atuaram como catalisadores para a formação de moléculas mais complexas. Eventualmente, as redes metabólicas poderiam ter sido capazes de construir grandes moléculas, como proteínas e ácidos nucleicos. A formação de “indivíduos” fechados por membranas (separadas da rede comunal) teria sido um passo tardio.

O que as células iniciais pareciam?

Uma propriedade básica de uma célula é a capacidade de manter um ambiente interno diferente do ambiente envolvente. As células de hoje são separadas do ambiente por uma bicamada de fosfolípidos. É improvável que os fosfolípidos tenham estado presentes nas condições em que as primeiras células se formaram, mas outros tipos de lipídios (que provavelmente estarão disponíveis) também foram mostrados espontaneamente para formar compartimentos bilayered.

Em princípio, este tipo de compartimento poderia envolver uma ribozima auto-replicante ou os componentes de uma via metabólica, tornando uma célula muito básica. Embora intrigante, esse tipo de idéia ainda não é suportado por evidências experimentais – ou seja, nenhum experimento ainda conseguiu gerar espontaneamente uma célula auto-replicante a partir de componentes abióticos (não vivos).

Outra possibilidade: moléculas orgânicas do espaço exterior

As moléculas orgânicas podem ter se formado espontaneamente de inorgânicos no início da Terra, à la Miller-Urey. Mas eles poderiam ter vindo do espaço?

A ideia de que as moléculas orgânicas poderiam ter viajado para a Terra em meteoritos pode soar como ficção científica, mas é apoiada por provas razoáveis. Por exemplo, cientistas descobriram que as moléculas orgânicas podem ser produzidas a partir de precursores químicos simples presentes no espaço, em condições que poderiam existir no espaço (alta irradiação UV e baixa temperatura). Sabemos também que alguns compostos orgânicos são encontrados no espaço e em outros sistemas estelares.

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

.Um meteorito que caiu em 2000 no Canadá continha pequenas estruturas orgânicas denominadas “glóbulos orgânicos”. Os cientistas da NASA pensam que este tipo de meteorito pode ter caído na Terra frequentemente durante a história inicial do planeta, semeando-o com compostos orgânicos.

Resumo de “A origem dos seres vivos”

Como a vida se originou em nosso planeta é uma questão fascinante e incrivelmente complexa. Sabemos mais ou menos quando a vida começou, mas como permanece um mistério.

Miller, Urey e outros mostraram que moléculas inorgânicas simples poderiam se combinar para formar os blocos de construção orgânicos necessários para a vida como a conhecemos.

Uma vez formados, esses blocos de construção poderiam ter se unido para formar polímeros, como proteínas ou ARN.

Muitos cientistas favorecem a hipótese mundial do ARN, na qual o ARN, e não o DNA, foi a primeira molécula genética da vida na Terra. Outras idéias incluem a hipótese do mundo pré-RNA e a primeira hipótese do metabolismo.

Os compostos orgânicos poderiam ter sido entregues no início da Terra por meteoritos e outros objetos celestes.

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

https://youtu.be/2Ua4cEaTDXI

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