domingo, 9 de outubro de 2011

Organização dos seres vivos/Teorias sobre a origem da vida

NÍVEIS DE ORGANIZAÇÃO DOS SERES VIVOS
       Existem seres vivos formados por apenas uma célula, são os unicelulares; outros são formados por trilhões de células, são os pluricelulares. A célula nervosa (neurônio) é um exemplo. Vários neurônios organizados, exercendo uma determinada função, formam um tecido, como o tecido nervoso. Tecidos diferentes como o tecido nervoso e o tecido muscular, podem associar-se, constituindo um órgão como, por exemplo, o coração. Quando vários órgãos desempenham a mesma função, formam um sistema como, por exemplo, o sistema circulatório ou cardiovascular. Quando os sistemas se associam, formam um organismo, que é um ser vivo.

FORMAÇÃO DA TERRA 
A Terra formou-se há mais ou menos 4,5 bilhões de anos. Sua superfície era constituída por magma fervente. As rochas teriam se formado a seguir, com o resfriamento da superfície do nosso planeta. As rochas mais antigas de que se tem conhecimento datam de 3,9 bilhões de anos e nelas não se encontram registros de vida.
 
   Os primeiros indícios da existência de seres vivos datam de 3,5 bilhões de anos. Um bilhão de anos teriam se passado desde a origem do nosso planeta. Durante esse período, modificações importantes teriam surgido nas condições ambientais, possibilitando o aparecimento da vida.

           Como teria sido, então, a origem dos primeiros seres vivos e como teriam esses seres evoluído e gerado essa imensa biodiversidade que existe hoje em nosso planeta?

              A resposta para essa questão não é simples, pois não podemos retroceder no tempo e ver como a vida se originou.

                Desde a antiguidade essa questão preocupa o ser humano.

           A seguir, veremos como os filósofos e cientistas interpretaram e até hoje procuram interpretar a origem da vida.

TEORIAS SOBRE A ORIGEM DA VIDA
                Diversas teorias tentam explicar a origem da vida. A Teoria da Abiogênese ou Geração Espontânea afirma que a vida não se originou de uma outra vida preexistente. A Teoria da Biogênese afirma que a vida se origina sempre de uma vida preexistente.

ABIOGÊNESE OU GERAÇÃO ESPONTÂNEA
Aristóteles (383-322 a.C.)
 
Aristóteles no século IV a.C acreditava na existência de certos princípios ativos ou forças vitais no surgimento da vida a partir de substâncias inanimadas. Surgindo assim a teoria da abiogênese ou geração espontânea (crença de que a vida poderia surgir a partir de água, lixo, sujeira e outros restos).

A ideia era baseada em observações - descuidadas, sem o rigor científico atual - de alguns animais aparentemente surgirem de matéria em putrefação, ignorando a pré-existência de ovos ou mesmo de suas larvas. Isso antecedeu o desenvolvimento do método científico tal como é hoje, não havendo tanta preocupação em certificar-se de que as observações realmente correspondessem ao que se supunha serem fatos, levando a falsas conclusões.
Ainda no século XIII, havia a crença popular de que certas árvores costeiras originavam gansos; relatava-se que algumas árvores davam frutos similares a melões, no entanto, contendo carneiros completamente formados em seu interior.

No século XVI, Paracelso(1493-1541), descreveu diversas observações acerca da geração espontânea de diversos animais, como sapos, ratos, enguias e tartarugas, a partir de fontes como água, ar, madeira podre, palha, entre outras. (Paracelso viveu durante o renascimento e ficou conhecido pela incoerência de suas opiniões e doutrinas).

J.B. Van Helmont (1577-1644)



           O médico belga J. B. Van Helmont, que posteriormente foi responsável por grandes experimentos sobre fisiologia vegetal, chegou a prescrever uma "receita“ para a produção espontânea de camundongos em 21 dias.
Segundo ele, bastava que se jogasse, num canto qualquer, uma camisa suja (o princípio ativo estaria no suor da camisa) e sementes de trigo, para que dali a 21 dias fosse constatada a geração espontânea.

Essas conclusões errôneas se devem a falta de metodologia apropriada, limitando variáveis que pudessem trazer resultados falsos - como por exemplo, impedir que ratos já formados tivessem acesso à "receita" que supunha-se produzir ratos - aliada ao pressuposto de que a geração espontânea era mesmo possível.


John Needham (1713-1781)
 John Needham, em 1745, realizou novos experimentos que vieram a reforçar a hipótese de a vida poder originar-se por abiogênese.

Consistiam em aquecer em tubos de ensaio líquidos nutritivos, com partículas de alimento. Fechava-os, impedindo a entrada de ar, e os aquecia novamente. Após vários dias, nesses tubos proliferavam enormes quantidades de pequenos organismos. Esses experimentos foram vistos como grande reforço à hipótese da abiogênese.

BIOGÊNESE 
Francesco Redi (1626-1698)
 
O primeiro passo na refutação científica da abiogênese aristotélica foi dado pelo italiano Francesco Redi, que em 1668, provou que larvas não nasciam em carne que ficasse inacessível às moscas, protegidas por telas, de forma que elas não pudessem colocar lá seus ovos. Em suas "Experiências sobre a geração de insetos", Redi disse:
“Embora me sinta feliz em ser corrigido por alguém mais sábio do que eu caso faça afirmações errôneas, devo expressar minha convicção de que a Terra, depois de ter produzido as primeiras plantas e animais, por ordem do Supremo e Onipotente Criador, nunca mais produziu nenhum tipo de planta ou animal, quer perfeito ou imperfeito.”
A experiência de Redi
 
a. Alimentos são expostos a moscas, as quais colocam ovos, de onde surgem as larvas  

b. Recipientes tampados não deixam entrar as moscas, nem sair o odor, portanto não são colocados ovos nem nascem larvas  

c. Recipientes tampados com gaze deixam sair o odor porém não deixam entrar as moscas, portanto colocam os ovos na gaze.

Lazzaro Soallanzani (1729-1799)
 
Mas em 1768, Lazzaro Spallanzani criticou duramente a teoria e os experimentos de Needham, através de experimentos similares, mas tendo fervido os frascos fechados com sucos nutritivos durante uma hora, que posteriormente foram colocados de lado durante alguns dias.           
Examinando os frascos, não se encontrava qualquer sinal de vida.

Ficou dessa forma demonstrado que Needham falhou em não aquecer suficientemente a mistura, a ponto de matar os seres pré-existentes.

Isso, no entanto, não foi suficiente para descartar por completo a hipótese da abiogênese. Needham replicou, sugerindo que ao aquecer os líquidos a temperaturas muito altas, pudesse estar se destruindo ou enfraquecendo o "princípio ativo". A hipótese de abiogênese continuava sendo aceita pela opinião pública, mas o trabalho de Spallanzani pavimentou o caminho para Louis Pasteur.

Louis Pasteur (1822-1895)
    O cientista francês Louis Pasteur conseguiu, por volta de 1860, mostrar definitivamente a falsidade das ideias sobre geração espontânea da vida.

 
Pasteur descreve assim suas experiências:
           “Coloquei em frascos de vidro os seguintes líquidos, todos facilmente alteráveis, em contato com o ar comum: suspensão de lêvedo de cerveja em água, suspensão de lêvedo de cerveja em água e açúcar, urina, suco de beterraba, água de pimenta. Aqueci e puxei o gargalo do frasco de maneira a dar-lhe curvatura; deixei o líquido ferver durante vários minutos até que os vapores saíssem livremente pela estreita abertura superior do gargalo, sem tomar nenhuma outra precaução. Em seguida, deixei o frasco esfriar. É uma coisa notável, capaz de assombrar qualquer pessoa acostumada com a delicadeza das experiências relacionadas à assim chamada geração espontânea, o fato de o líquido em tal frasco permanecer imutável indefinidamente. Parecia que o ar comum, entrando com força durante os primeiros momentos (do resfriamento), deveria penetrar no frasco num estado de completa impureza. Isto é verdade, mas ele encontra um líquido numa temperatura ainda próxima do ponto de ebulição. A entrada do ar ocorre, então, mais vagarosamente e, quando o líquido se resfriou suficientemente, a ponto de não mais ser capaz de tirar a vitalidade dos germes, a entrada do  ar será suficientemente  lenta, de maneira a deixar nas curvas úmidas do pescoço toda a poeira (e germes) capaz de agir nas infusões…
                Depois de um ou vários meses no incubador, o pescoço do frasco foi removido por golpe dado de tal modo que nada, a não ser as ferramentas, o tocasse, e depois de 24, 36 ou 48 horas, bolores se tornavam visíveis, exatamente como no frasco aberto ou como se o frasco tivesse sido inoculado com poeira do ar.”
           
                     Com esta experiência engenhosa, Pasteur também demonstrava que o líquido não havia perdido, pela fervura, suas propriedades de abrigar vida, como argumentaram alguns de seus opositores. Além disso, não se podia alegar a ausência do ar, uma vez que este entrava e saía livremente (apenas estava sendo filtrado).

O início da vida
         Uma vez comprovada por Pasteur a veracidade da biogênese e inviabilidade da abiogênese ou geração espontânea, a ciência se deparava com um novo e grande problema: se a vida surge de vida preexistente, como e quando surgiu o primeiro ser vivo?

         Na tentativa de responder a essa pergunta, surgiram diversas hipóteses formuladas por vários cientistas em todo o planeta. A maioria dessas hipóteses é discutida até hoje sem, entretanto, desvendar o mistério da vida. A seguir passaremos a apresentar e comentar essas hipóteses.

Criacionismo


       Segundo a Teoria criacionista Deus criou o mundo e os seres que o habitam exatamente como os conhecemos hoje, em seis dias, tendo descansado no sétimo dia.

Panspermia

Segundo a panspermia, a vida na Terra teve origem a partir de seres vivos ou de substâncias precursoras da vida provenientes do cosmo. Essa hipótese surgiu no século XIX e no início do século XX, tendo como um de seus principais defensores o químico sueco Svante Arrhenius (1859-1927).
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. 

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.
                A 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.



Teoria da evolução química


                Essa teoria foi proposta inicialmente pelo biólogo inglês Thomas Huxley (1825-1895) sendo retomada na década de 1920 pelo biólogo inglês John Haldane (1892-1964) e pelo bioquímico russo Aleksandr Oparin (1894-1980).
                 Na atmosfera primitiva da Terra, existiriam metano (CH4), amônia (NH3), hidrogênio e vapor de água. Sob altas temperaturas, e na presença de centelhas elétricas e raios ultravioletas, esses gases teriam se combinado, originando os aminoácidos, que ficariam flutuando na atmosfera. Com a saturação da umidade da atmosfera, formaram-se as primeiras chuvas, arrastando os aminoácidos para o solo.
                Submetidos ao aquecimento prolongado, os aminoácidos teriam se combinado uns com os outros em reação de desidratação, formando as proteínas.As chuvas levariam essas proteínas para os mares primitivos, enriquecendo as águas com uma espécie de “sopa de proteínas”. Na água, as proteínas dissolvidas formaram os colóides, que se aglutinaram formando os coacervados. Esses coacervados englobavam moléculas de nucleoproteínas, organizando-se em gotículas delimitadas por uma membrana lipoprotéica, surgindo assim as primeiras células.
                Obs: coacervados ou coacervatos são aglomerados de proteínas que se formam espontaneamente em soluções aquosas com certo grau de acidez e salinidade.

As experiências de Miller e Fox
                 
                  Oparin, não teve como provar sua hipótese. Mas, em 1953, Stanley Miller, na Universidade de Chicago, realizou em laboratório a experiência, utilizando “O aparelho de Miller”. Miller reuniu os gases primitivos, submetendo-os a faíscas elétricas. Depois de algum tempo obteve acúmulo de substâncias orgânicas numa determinada região do aparelho, entre as quais aminoácidos.
                Em 1957, baseado nos experimentos de Miller, Sidney Fox, também norte-americano, aqueceu uma mistura seca de aminoácidos, e constatou a presença de proteinóides (moléculas protéicas com poucos aminoácidos), numa evidência de que os aminoácidos teriam se unido através de ligações peptídicas, numa síntese, por desidratação.


 
Segundo os experimentos de Miller e Fox os primeiros seres teriam sido heterótrofos fermentativos.

       Os mares puderam sustentar os heterótrofos ao longo de milhões de anos, tempo suficiente para que, em alguns deles, tivessem surgido moléculas capazes de absorver energia luminosa e um equipamento enzimático capaz de promover reações de síntese que culminariam com a transformação de moléculas simples em moléculas orgânicas complexas (fotossíntese).

Hipótese heterotrófica

                Essa hipótese sustenta que os primeiros seres vivos tinham nutrição heterotrófica. A fonte de alimento dos primeiros seres vivos seria constituída de moléculas orgânicas produzidas abiogenicamente, nas condições especiais da Terra primitiva e que se acumulavam em mares e lagos primitivos. O argumento a favor dessa hipótese seria de que os primeiros seres vivos, por serem muito simples, ainda não teriam a capacidade de produzir alimento a partir de substâncias inorgânicas e orgânicas encontradas no maio ambiente. Sendo assim, os primeiros heterotróficos deveriam obter energia através de fermentação simples, mais simples que a fermentação utilizada atualmente por certas bactérias e fungos.

                Com o passar do tempo, a fonte de alimento tornou-se escassa, principalmente pelo aumento da população dos pioneiros heterotróficos e, provavelmente, algumas espécies de seres vivos já tinham evoluído a ponto de poder captar a energia solar e utilizá-la para produzir moléculas orgânicas (alimento). Essas espécies seriam os primeiros seres autotróficos fotossintetizantes.

Hipótese autotrófica

                Os defensores dessa hipótese sustentam que a Terra primitiva não apresentava substâncias orgânicas em suficiente quantidade para proporcionar a multiplicação dos primeiros seres vivos até o aparecimento dos seres fotossintetizantes. De acordo com os defensores da hipótese autotrófica, os primeiros seres vivos eram quimiolitoautotróficos, isto é, produziam seu próprio alimento a partir da energia liberada por reações químicas entre os componentes inorgânicos da crosta terrestre, como por exemplo, FeS (sulfeto de ferro) e H2S (gás sulfídrico).

                Essa ideia é bastante difundida atualmente devido à descoberta de microrganismos chamados arqueas (arqueobactérias), que habitam ambientes inóspitos, como fontes termais e vulcões submarinos, obtendo energia a partir de reações químicas entre substâncias inorgânicas:
(Fes + H2S    →  FeS2 + H2 + Energia)

                Dessa maneira os seres vivos pioneiros poderiam viver, como algumas bactérias quimiolitoautotróficas atuais, em torno de fendas vulcânicas submersas, onde há liberação contínua de gás sulfídrico.

                De acordo com a hipótese autotrófica, a partir dos seres quimiolitoautotróficos teriam se originados todos os outros seres vivos, nessa ordem: fermentativos, fotossintetizantes e aeróbicos.


                As fontes hidrotermais e a sua exótica fauna foram descobertas na "rifte"1 das Galápagos, no oceano Pacífico apenas em 1977. As fontes hidrotermais encontram-se nas cristas médio-oceânicas e bacias transarco que formam cadeias montanhosas a grandes profundidades. Uma das adaptações mais interessantes da fauna hidrotermal é a sua associaçāo com microorganismos que usam a energia química dos fluídos hidrotermais para produzirem matéria orgânica.


1 Fratura na crosta continental, provocada por forças tectônicas de tração, que levam ao desenvolvimento de vales profundos (rift valley).


                Obs: Atualmente há uma tendência da comunidade científica mundial em aceitar como mais provável a Hipótese Autotrófica. Entretanto não existe ainda uma posição definitiva com relação a isto.


Bibliografia
AMABIS, J. Mariano & MARTHO, G. Rodrigues. Biologia I: Biologia das Células. 3ª ed. São Paulo: Editora Moderna. 2010. 368p.
CÉSAR, S. J., SÉZAR, S. Biologia 1. 8 ed. São Paulo: Editora Saraiva. 2005.399 p.

LINHARES, S., GEWANDSZNAJDER, F. Biologia. 1 ed. São Paulo: Editora Ática. 2008.552p.

Sites
http://biomania.com.br/        (acesso em 03/04/11)
http://www.joinville.udesc.br           (acesso em 03/04/11)
http://www.observatorio.ufmg.br        (acesso em 03/04/11)
http://biologia.ifsc.usp.br      (acesso em 03/04/11)
http://evolution.berkeley.edu     (acesso em 03/04/11)
http://darwiniana.org         (acesso em 03/04/11)
http://naturlink.sapo.pt/article.asp           (acesso em 03/04/11)
http://origins.harvard.edu/     (acesso em 03/04/11)
http://www.panspermia.com/       (acesso em 03/04/11)
http://www.pnaspermia-theory.com       (acesso em 03/04/11)

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