Biologia Geral - Aula 04 - Teorias sobre origem da vida

olá meu nome é douglas galante e eu vou continuar falando com vocês um pouquinho sobre as bases da biologia falando com uma vida surge aqui no nosso planeta é uma coisa importante antes de a gente começar essa discussão é que eu vou me ater a parte científica da discussão de origem da vida claro que a gente sabe que origem da vida e vida como um todo é um tema bastante polêmico que inclui também conhecimento e informação religiosa e cultural mas essa parte da discussão eu não vou fazer essa aula eu vou me ater realmente ao

que a ciência pode nos dizer sobre como a vida que é o que a gente conhece surgiu aqui no nosso planeta bom pra gente fazer essa discussão existem duas grandes abordagens dentro da ciência abordagem chamada top down que é de cima para baixo e abordagem bottom up que baixo pra cima eu vou começar falando da top down para vocês entenderem um pouquinho como que a gente pode partir da biodiversidade do nosso planeta e chegavam conhecimento íntimo da origem da vida é a primeira grande abordagem a primeira grande tentativa de responder essa questão com essa abordagem

a gente pode dizer que foi feita com darwin darwin tem uma teve uma missão bastante emblemática a bordo do navio beagle quando ele viajou por vários anos ao redor do planeta estudando a biodiversidade no planeta e tentando fazer sentido dessa diversidade de espécies nos mais diferentes lugares com diferentes formas funções e adaptações bom darwin no livro de anotações de bordo dele o rei transmontano notebook ele fez esse rabisco aqui que talvez seja a primeira árvore da vida aqui do nosso planeta quando ele começou a entender que diferentes espécies pareciam estar relacionadas com uma certa relação

de parentesco e nessa pequena árvore da vida em que ele coloca os diferentes ramos que a base era uma tentativa é uma teoria sobre como ele poderia organizar isso ele se arrisca a fazer mais do que simplesmente distribuir ele numa árvore genealógica ele começa a enxergar que essas diferentes espécies elas parecem se afunilar em uma única raiz que ele coloca esse número um tentativa aqui que poderia ter sido um ancestral comum a todas as espécies do planeta então o nosso conhecimento nosso entendimento de que a gente poderia entender essa origem a partir da diversidade atual

ou talvez o primeiro exemplo seja de silivri aqui do darwin de 1908 137 na origem das espécies no livro darwin ele desenvolve melhor é esse protótipo é esse conceito dele de árvore da vida e tenta escrever é a árvore genealógica mais completas e realmente colocando os diferentes organismos no nosso planeta e vem das relações que existiam entre eles em função do tempo como eles poderiam surgir com o tempo e dar descendentes é diferentes é como função do tempo então essa é a base para o que ele chama de abordagem top não partimos de um conhecimento

de vida atual e tentamos reconstruir as relações de parentesco que maneira a entender se existe ou não existe um ancestral comum e como era esse ancestral comum talvez até chegando realmente ao ponto em que a vida surgiu bom hoje em dia a gente tem informações muito mais completas do que o darwin tinha na época em especial hoje a gente consegue fazer seqüenciamento de dna e rna ea gente consegue construir árvores quem chama de árvores filogenéticas esse é o exemplo da árvore clássica atual baseado em 16 e 18 s e esse é o trabalho feito de

uso e 1978 mostrando os três grandes domínios da vida como que a forma como a gente organiza é a vida atualmente em bactéria águia e eu caia e esse tipo de árvore aqui foi construído colocando uma raiz mas existem diferentes maneiras de construir a árvore filogenética e vocês vão ver isso adiante nas próximas aulas e que podem construir com ou sem raízes das mais diferentes maneiras depende de como você define é as distâncias entre as espécies só para deixar claro nós estamos aqui é o cara então homo sapiens bem aqui no cantinho e aqui na

raiz está aí o que a gente chama do lucca o leste e universal como a lançar esta último ancestral comum é sobre esse é essa a entidade que por enquanto é uma entidade hipotética que a gente vai falar o interessante de construir uma árvore desse tipo é que a gente pode começar a olhar os organismos que estariam mais próximos dessa desse tal luca da entidade abstrata porque a gente não encontra nenhum fóssil é uma entidade parecida com isso mas se a gente olha que próximo vários decisores dos organismos que estão aqui são basicamente microorganismos e

muitos deles são organismos termo físicos que gostam de viver em um ambiente de alta temperatura então isso talvez nos diga que a vida aqui no nosso planeta surgiu na forma de um microorganismo em um ambiente muito aquecido talvez em uma força hidrotermal bom como eu falei é existem várias maneiras de construir aquela árvore existem maneiras de confiar valores muito mais complexas não só com a herança é essa vertical mas também herança orione herança horizontal onde informação genética é trocada entre organismos que estão em braços diferentes mas na mesma posição isso constrói relações ou árvores muito

mais complexas do que aquela árvore que eu mostrei e tem alguns que chamam isso de coral da vida e não mais árvore porque ele pode gerar uma suma uma recombinação genética muito mais complicada e nesse período inicial aqui os vírus talvez tenha uma e tenham tido uma importância muito grande de carregar informação horizontalmente de um organismo de uma espécie para outra espécie gerando maior variabilidade genética então esse período inicial foi um período muito turbulento geneticamente falando o material genético ele podia ser trocado com muito mais facilidade do que hoje em dia quando as coisas estão

um pouco mais estagnada não muito então foi um período de grande turbulência que permite uma um surgimento de uma grande variedade de informação genética que depois pode ser selecionada e de origens diferentes espécies bom essa abordagem top down ela pode ser vista também do ponto de vista celular que é o tipo de trabalho que tem sido feito hoje eu trouxe aqui um trabalho bastante recente em que foi pegou foi pegar uma célula atual como todo mundo sabe bastante complexa com várias redes metabólicas sistemas de sinalização de geração de energia consumo de energia é armazenamento de

informação enfim um sistema muito complexo bioquimicamente e o que foi feito foi tentar desligar os genes dos diferentes sub sistemas celulares e ver qual era o mínimo de informação que uma célula era capaz de chegar fazendo esse tipo de informação é que tem um exemplo do trabalho que foi feito em 2005 já pelo grupo do craig venter que sequenciou o genoma humano há algum tempo atrás é o que a gente tenha entendido é quais são as informações básicas e mínimas que uma célula precisa para funcionar a gente imagina que fazendo esse tipo de trabalho a

gente consiga e minimizar célula de maneira a chegar num sistema tão simples que esteja mais próximo daquilo que estaria lá na origem da vida ou pelo menos mais próximo do lucca do último ancestral comum esse é o tipo de trabalho que a gente tem conseguido fazer hoje em laboratório graças ao desenvolvimento das técnicas de biologia molecular bom na abordagem bottom anp o que a gente tenta fazer é partir dos princípios básicos físicos e químicos e tentar entender como eles poderão ser recomendadas para dar origem a vida e de novo quem que deu é que escreveu

o que desenvolveu estas idéias pela primeira vez provavelmente foi o darwin aqui tem uma carta que ele escreveu preocupa em 1871 quando ele coloca essa célebre frase aqui ó mas sim mas é que grande equipe mas que grandes e se nós conseguíssemos pensar em uma pequena poça quente com todos os tipos de sais de amônio fosfóricos luz calor e electricidade todos os presentes se um composto proteico pudesse ser quimicamente formado e pronto para ser pra seguir para mudanças ainda mais complexas hoje em dia ele seria instantaneamente decorado pela vida mas teria sido muito diferente lá

no início quando não existiam criaturas vivas então ele está dando os as receitas do que se imaginava na época que poderia ser necessário para a origem da vida e essas por essas forças quentes elas dominam a imaginação dos cientistas que a gente tem procurado por esse tipo de som mário nos mais diferentes lugares isso aqui é um exemplo de uma de uma fonte hidrotermal no parque de yellowstone nos estados unidos onde você tem todos é esses componentes básicos presentes você tem calor você tem material químico à disposição e você tem tempo para que eles possam

se recuperar e talvez a origem à vida em com isso quem chama da sopa primordial é dois outros cientistas trabalharam bastante nesse assunto o raul dani e opare e eles foram os proponentes da teoria dessa sopa primordial da teoria química eles propuseram as primeiras reacções que poderiam de fato se é produzir as moléculas necessárias para a vida ea gente vai ver que o conhecimento gerado teoricamente por esses cientistas depois foi aproveitado de maneira empírica na criação da química prebiótica bom de novo vamos dar um exemplo de pesquisa atual é em biologia sintética o que chama

de cinco mil e esse trabalho aqui de novo eu é um trabalho feito pelo grupo do craig venter no qual eles conseguiram construir a partir da informação genética básica do conhecimento que se tem de como as células funcionam eles conseguiram construir um genoma que foi capaz de fazer uma célula funciona então eles no computador projetaram uma célula do princípio e que de fato foi capaz de funcionar então a partir desse conhecimento básico a gente sabe que hoje em laboratório a gente está chegando ao ponto de construir uma célula que funciona falando dos elementos químicos básicos

para a vida e da origem é a gente vai eu vou dar um panorama para vocês da história pelo nosso universo os elementos químicos e o nosso universo como um todo eles provavelmente tiveram uma origem relacionada com o evento chamado de big bang que não foi uma explosão de fato mas é quando o universo como a gente conhece surgiu o espaço tempo e os elementos químicos esse processo que gerou os primeiros elementos químicos no big bang há 14 bilhões de anos atrás é chamado de núcleo síntese primordial primeiro foram formados os elementos mais simples de

hidrogênio e hélio que se espalharam através do universo é com o tempo a pressão da gravidade a força da gravidade fez com que ele se condensasse em grandes nuvens de gás essas nuvens foram comprimidas nessa compressão a energia foi ficou tão alta que você começou a fazer fusão nuclear dois átomos podiam se juntar e gerar outros quando você faz esse processo você libera energia e você produz o que chama das estrelas nas estrelas não são nada mais que grandes bolas de gás fazendo confusão dentro dessas estrelas e pelo processo de fusão e de vez em

quando com a explosão dessas estrelas você gera todos os elementos químicos da tabela periódica de novo as estrelas vão gerar esses elementos químicos ali ben ali dentro do processo de fusão com o tempo eles vão ser espalhados pelo universo através das explosões de supernova ventos estelares e vários outros fenômenos e eles vão se recombinar lentamente formando mais moléculas eventualmente vão se formar planetas e esses planetas talvez tenham as condições necessárias para a origem da vida então é essa história que a gente vai passar aqui na terra é resumindo a história da vida da origem da

vida aqui na terra a gente basicamente pode procurar vários lugares onde ela pode ter acontecido pode ser a tal possa quente como darwin propôs podem ser vulcões eu vou falar um pouquinho deles pode ser no fundo oceânico nas fontes hidrotermais que são os mais aceitos atualmente mas a gente sempre tem um problema de tempo parece que teve muito pouco tempo aqui na terra para que a vida surgisse a gente pode pensar em ajuda extra terrestre de alguma forma porque vários dos elementos químicos necessários para a vida podem ter surgido fora ou mesmo a vida pode

ter surgido fora e ter sido trazida para cá no que chama de panspermia após pra minha forte exatamente isso que a vida surgiu em outro lugar e foi trazida para cá por meio de impactos de cometas e meteoritos não existe nenhuma evidência até hoje que isso aconteceu mas é uma possibilidade que é estudado ea panspermia fraca que disse é bastante aceita que os elementos químicos necessários para a vida podem ter sido criados fora a gente sabe que isso acontece e ter sido trazidos para cá por meio de impactos mas qualquer uma dessas dessas possibilidades leva

outro problema a gente tira o problema da origem da vida aqui na terra mas a gente vai ter que estudar o problema na origem da vida em outro lugar então o problema da origem da vida continua ea gente tem que responder no final das contas o que a gente sabe que aconteceu quem imagina que aconteceu aqui na terra é que foi uma combinação de vários fatores de química acontecendo aqui no planeta e de química acontecendo no espaço e sendo trazida para cá que se juntarão dentro de um ambiente com condições adequadas para o dá origem

a ficar bom quando que a vida surge aqui no nosso planeta isso aqui é um relógio é geológico dando a história da vida da vida e da própria geologia do nosso planeta começa aqui no comecinho a quatro pontos 6 bilhões de anos atrás quando até reformada e segue no sentido horário até os dias atuais se vocês olharem aqui tá marcado a 3.5 bilhões de anos há nesse período é desse período em que foram encontrados os primeiros fósseis de microorganismos aqui no nosso planeta existe alguma controvérsia mas alguns dizem que isso pode até 3.8 milhões de

anos depende de quem está estudando esses fósseis e a vida só que esses fósseis já são relativamente complexo já são células inclusive já são células que formam colônias enfim são são organismos complexos então a vida tem que ter surgido antes disso antes de 3.5 provavelmente antes de 3.8 milhões de anos também têm essa janela que mais ou menos quatro pontos seis à 4 bilhões de anos 600 milhões de anos para a vida ter surgido aqui no nosso planeta ea pergunta é como ela surgiu nesse período será que esse período foi suficiente só que ela aconteceu

uma única vez ou será que aconteceu várias vezes enfim esse é o período geológico que a gente está estudando para a origem da vida bom como a gente viu na aula passada é a matéria prima que a vida precisa é a água ácidos nucleicos aminoácidos lipídios carboidratos isso é o que toda a vida aqui na terra precisa que é feito do total dos chopes carbono hidrogênio nitrogênio fósforo enxofre e aqueles outros elementos em quantidade menor então a primeira coisa que a gente precisa produzir para dar origem à vida são esses elementos químicos depois das primeiras

moléculas depois macromoléculas e depois das células como eu falei os elementos químicos eles vão surgir na nucleossíntese primordial onde informa hidrogênio e hélio e depois a núcleos instalados dentro das estrelas quando todos os outros elementos químicos são formados mas eles precisam se recombinar e formar moléculas mais complexas que só elementos químicos atos separados não adianta nada essa área de pesquisa que estuda a formação dessas moléculas no espaço chamado astroquímica existem vários lugares no espaço onde ela pode acontecer por exemplo essas grandes nuvens de gás como foi aqui foram fotografadas pelo rambú onde você tem não

só uma concentração maior desses elementos químicos mas também energia das estrelas impulsionando as reações em superfície de gelo ou de grãos de poeira que estão embebidos misturados a esse gás aqui dentro ou em corpos frios pequenos cometas meteoros ou mesmo planetas que estão surgindo aqui e podem gerar uma complexificação molecular gerando moletons nessa tabela que também difícil de ver mas o que importa é essas são as moléculas que já foram encontradas detectadas nessas nuvens de gás tem algumas centenas de moléculas que já foram detectadas por métodos astronômicos usando telescópios e também pedindo diretamente meteoritos e

cometas existem moléculas muito complexas aqui tem moléculas com dois átomos até 13 a tons e várias dessas moléculas aqui são moléculas orgânicas inclusive existem algumas muito mais complexas que essas como os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos e os fulerenos moléculas ricas em átomos de carbono complexas grandes e que parecem ser base para a vida como a gente conhece então a química necessária para a vida ela acontece é formada já no espaço gerando todos os quem chama dos blocos básicos de construção das moléculas além disso no espaço graças à radiação estelar que existe em você pode gerar um

tipo de molécula especial que são as moléculas chamadas como quirais a gente sabe que aqui na terra por exemplo os açúcares que a vida usa são todos do tipo de que os aminoácidos são todos do tipo l isso é uma propriedade intrínseca da vida como a gente conhece ea gente conhece alguns alguns processos astrofísicos que seriam capazes de gerar moléculas desse tipo então parece que sim temos uma ligação muito próxima com espaço mas como essas moléculas chegam aqui na terra bom normalmente intensa impactos de cometas meteoros asteróides com uma coisa terrível que causou por exemplo

a extinção dos dinossauros que causou algum tempo atrás alguns anos atrás alguns acidentes lá na rússia quando causou danos em propriedades e tem algumas pessoas que se machucaram mas os impactos são coisas boas é em alguns pontos eles são os principais responsáveis por trazer essa matéria química formada no espaço aqui pra terra por exemplo vários cometas já foram detectadas várias moléculas orgânicas super importante para a vida tanto por técnicas gastronômicas medindo a distância quanto por sondas que chegaram perto por exemplo do cometa halley e mediram é um aminoácido por exemplo ensina presente na cauda de

si comenta então de novo a química básica para a vida está presente é no meio interestelar e é trazida para cá por meio desses impactos de cometas e meteoritos então os impactos são super importantes e inclusive a gente é não saber exatamente o valor mas talvez metade de toda a água do nosso planeta ela é de origem extraterrestre e foi trazida para cá por meio de impactos de asteróides e todos esses impactos é esse material que cai aqui na terra e resquícios do processo de formação gerar um ambiente rico em água rico em moléculas orgânicas

e que permitiu que uma química mais complexa começasse a acontecer o primeiro experimento que tentou reproduzir as condições propostas pelo raul daniel opare foi o experimento chamado de milagre o efeito em 1952 1953 nos estados unidos onde eles criaram um reator tentando reproduzir as condições de terra primitiva colocaram vários gases aqui dentro metano amônia gás carbônico e nitrogênio colocar uma fonte de energia o faísca a dor que tentava simular as os relâmpagos da terra primitiva eles observarão a formação depois de um certo tempo que várias moléculas orgânicas vários açúcares vários aminoácidos produzidos ali de maneira

espontânea e esse experimento foi que deu origem à área de pesquisa chamado química probiótica e hoje a gente imagina que ele seja um protótipo de grandes ambientes do nosso da terra primitiva como por exemplo grandes erupções vulcânicas que liberavam esses gases induziram a formação de nuvens de tempestade e essas esses relâmpagos poderiam for é fornecer a energia necessária para a produção das moléculas para a vida ou então algum be alguns ambientes que está conhecendo hoje como essas fontes hidrotermais no fundo oceânico debaixo de um cd de vários milhares de quilômetros então tem muitas atmosferas de

pressão aqui as temperaturas muito altas chegando a 400 graus uma grande quantidade de material saindo do manto ou do fundo oceânico dependendo da fonte e todas as condições e uma química extremamente complexa acontecer bom a presença desses desses desses lugares desses ambientes dessas moléculas não é suficiente para a vida e para a vida surgir mas algumas condições ainda mais interessantes como alguns minerais argilas como a gente encontra em praias podem ter gerado uma complexificação molecular ainda maior em processos que as argilas sofrem em que você tem é de secação e umidificação da argila vocês é

quem olha a argila com o tempo você isso acontece de maneira rotineira irregular você pode induzir aqui tenho dizem você pode induzir que as moléculas entrem nas lamelas que existem da argila sejam cumpridas e separadas comprimida separadas e isso pode fazer com que moléculas simples se juntem e formem chama de macromoléculas que são a base como para a vida como ele conhece você pega aminoácidos e começa a formar peptídeos que depois vão dar origem a proteínas que vão ter função biológica bom tudo bem então a gente tem um cenário que é capaz de gerar agora

inclusive macromoléculas polímeros biológicos ou prédio lógicos mas como que você gera um sistema vivo o dogma central de biologia molecular é basicamente a lógica que todos os seres vivos do nosso planeta usam para existir basicamente você tem informação armazenada em dna o rna depende do caso essa informação ela transcrita em rn a ela é traduzida na forma de proteínas as proteínas são o que tem função biológica essa função biológica que gera a um processo de seleção evolução e que de novo age sobre o daniel é bom mas isso gera uma certa dúvida porque para o

dna funciona dessa maneira ele precisa de proteínas para serem selecionadas e inclusive para fazer esse processo de transcrição e na tradução e reprodução então surge uma dúvida quem surgiu primeiro o ovo ou a galinha surge primeiro a informação no dna ou seja o primeiro sistema metabólico isso é uma dúvida ainda em aberto exige grande discussão na literatura sobre isso uma maneira de resolver essa discussão e que talvez seja uma das teorias mais aceitas para a origem da vida aqui terra é o chamado mundo drn há a ideia é que você resolve aquele problema do ovo

e galinha do dogma central da biologia molecular propondo não ganhar com o moleque informacional mas o rma porque a gente sabe que a riaa feita de nucleotídeos pode se organizar e pode ter função não só de armazenamento de informação mas também função metabólica então ele poderia em princípio se organizar formando simples fitas essa simples fitas poderiam cair ser catalisadores de formação de proteínas e também alto catalisadores de reprodução e com isso você teria um sistema celular muito simples ou uma molécula polivalente capaz de armazenar informação fazer metabolismo e fazer reprodução então seria uma molécula que

resolveria todos os problemas e muita gente imagina que foi assim que aconteceu aqui na terra primitiva dando uma resumida agora no assunto pra mostrar o que a gente conhece até agora sobre a origem da vida eu queria dar esse exemplo bastante é emblemático esse é o chamado meteorito de murchison que caiu na austrália e foi feito um estudo bastante interessante se você pega este meteorito e você extrai as moléculas orgânicas que estão presentes nele e coloca em água elas prontamente se organizam em forma micelas em células é estruturas que lembram as células membranas e o

que eu quero mostrar com isso é um meteorito que tem quatro pontos 6 bilhões de anos tem a mesma idade de formação do sistema solar ele já tem a riqueza química necessária para fazer a primeira etapa de uma célula que a compartimentalização tudo aquilo que é necessário se a gente agora agrega o conhecimento atual que vem sendo desenvolvido sobre mundo dna sobre a capacidade do r&a de armazenar informação e de ser um catalisador é de reações químicas e inclusive da sua própria reprodução e você junta esses dois sistemas hoje a gente começa a imaginar a

pensar em salas muito simples sistemas formados por uma compartimentalização um sistema informacional e metabólico polivalente que poderia ser o que poderia ser chamado de vida então a história que a gente vem recontando laboratório é basicamente a história da origem da vida no nosso planeta mas uma coisa muito importante é que a gente tem que ter em mente quando a gente vê esse tipo de trabalho é o que está sendo feito é o que está sendo discutido é uma história possível da origem da vida tudo bem a gente pode mostrar que com essas bases a gente

consegue gerar uma entidade que tem propriedades de ser vivo mas isso não quer dizer que foi assim que aconteceu na terra porque a gente não tem informação geológica histórica fósseis dessas várias etapas então isso por enquanto é só uma história possível da origem da vida a gente não tem a solução definitiva para a origem da vida ea gente ainda precisa procurar então eu agradeço e obrigado