biologia - histórico e interações da vida 1.1 um ser vivo só surge a

Biologia - Histórico e Interações da Vida 77O início da vida na Terra

1. O INÍCIO DA VIDA NA TERRA

“A vida, tal como o calor; não é uma coisa ou um � uido. O que observamos são alguns conjuntos inusitados de objetos, separados do resto do mundo por certas propriedades peculiares, como crescimento, reprodução e modos especiais de lidar com a energia. A esses objetos escolhemos chamar ‘seres vivos’.”

ROBERT MORISON, in MARGULIS, LYNN, SAGAN, DORION. O que é vida? Rio de Janeiro: Jorge Zahar, 2002.

As várias formas de vida existentes no planeta, os hábitos das espécies e os meios utilizados por elas para sobrevivência são surpreendentes e, desde muito tempo, instigam a curiosidade dos pesquisadores, a começar do princípio: como teria surgido a vida no planeta? Há tempos tentamos observar, analisar, discutir, propor e, principalmente, rematar sobre os mecanismos envolvidos com a fascinante história da vida.

1.1 Um ser vivo só surge a partir de outro semelhante

Ao longo de séculos, diversas pesquisas foram desenvolvidas na tentativa de compreender o processo reprodutivo das espécies e, entre esses, alguns se destacaram seja pela simplicidade, pelo contexto em que foram desenvolvidos ou pela capacidade de comprovarem ou refutarem ideias da época.

No tempo de Aristóteles (384-322 a.C.), embora o processo sexuado de reprodução fosse evidente para algumas espécies, as observações de larvas de moscas aparecendo nos lixos ou de girinos aparecendo em poças d’água sugeriam que alguns seres vivos brotavam a partir da matéria bruta. Essa ideia persistiu por muito tempo, constituindo a base de um pensamento predominante até meados do século XIX, a chamada Teoria da Abiogênese (a = sem, bio = vida, gênese = formação) ou Geração Espontânea. De acordo com essa Teoria, a matéria bruta inorgânica apresentava uma força ou um princípio ativo capaz de gerar vida.

No século XVII, o biólogo italiano Francesco Redi (1626-1697), procurando compreender o processo de formação de vermes, colocou pedaços de carne em frascos de vidros, mantendo alguns frascos abertos e outros fechados com gaze. Alguns dias depois, nos frascos abertos, apareceram “vermes” nos pedaços de carne que, posteriormente, deram origem a moscas. Nos frascos fechados com gaze, não apareceram “vermes”, mostrando que eles só apareciam a partir de moscas. O experimento tornou-se, então, um modelo para a defesa da Teoria da Biogênese, segundo a qual um ser vivo só pode se originar a partir de um outro ser vivo.

Todavia, a Geração Espontânea continuou sendo considerada válida pelo menos para alguns organismos, como os micro-organismos, recém-descobertos com o desenvolvimento dos microscópios, e os vermes intestinais.

No século seguinte, novos trabalhos desenvolvidos deixaram brechas para discussões, como ocorreu com o cientista inglês John Needham (1713-1781) e o padre italiano Lazzaro Spallanzani (1729-1799). Needham colocou caldo nutritivo em um frasco, ferveu e o fechou. Dias depois, quando Needham observou o frasco, percebeu que este estava escuro, provavelmente devido à presença de micro-organismos. Dessa forma, o pesquisador concluiu que esses micro-organismos haviam se formado a partir da matéria bruta contida no frasco de vidro. Spallanzani repetiu o experimento, mas aquecendo a solução por mais tempo e mantendo o frasco hermeticamente fechado. Dias após o experimento, a solução continuava límpida, sem micro-organismos.

Spallanzani concluiu que Needham havia fervido pouco o frasco, permitindo que alguns micróbios permanecessem vivos. Needham retrucou, alegando que Spallanzani havia fervido demais o frasco, e, portanto, havia destruído o princípio vital da matéria bruta. Com isso, o embate Abiogênese x Biogênese continuou.

Moscas

Larvas

Matéria orgânicaem decomposição

Gaze

Experimento de Redi.Disponível em:

<http://sites.google.com/siteorigendelavidaenlatierra>. Acesso em: 21 set. 2011.

Biologia - Histórico e Interações da Vida78O início da vida na Terra

Apenas no século XIX, o cientista francês Louis Pasteur (1822-1895) elaborou uma série de experimentos que forneceram provas mais concretas a favor da Teoria da Biogênese. Na época de Pasteur, já se sabia que o ar estava repleto de micro-organismos. Pegando frascos de gargalo longo, Pasteur os recurvou, para que adquirissem a forma de “pescoço de cisne”. Colocando dentro desses frascos solução nutritiva, Pasteur os aqueceu e os manteve abertos, para permitir a entrada de gás oxigênio. Após muito tempo, os frascos continuavam com a solução límpida, indicando que não havia ocorrido contaminação. Todavia, logo depois que Pasteur quebrava os gargalos, a solução tornava-se escura.

Para explicar esses resultados, Pasteur alegou que os gargalos “pescoço de cisne” impediam a entrada de micro-organismos pelo ar, o que não estaria acontecendo com os frascos normais. Portanto, a ideia de que os seres vivos se formavam a partir da matéria bruta contida no frasco estava incorreta.

Solução nutritiva foi colocada emum frasco com gargalo recurvado

(pescoço de cisne) e aquecidadurante um tempo suficiente

para provocar a morte de todosos micro-organismos.

Ao esfriar o caldo, o ar podia entrar, mas os micro-organismos permaneciam

retidos no gargalo "pescoço de cisne". Assim, a solução nutritiva permanecia

estéril e límpida.

Quebrando o gargalo “pescoço de cisne”, a solução

tornava-se escura devido àcontaminação e proliferação demicro-organismos que agora

podiam entrar com o ar.

1

2

3

Experimento de Pasteur. Desse experimento, surgiu o termo pasteurização. Você sabe explicar por quê?Disponível em: <http://www.portaleureta.com>. (Adaptado) Acesso em: 20 ago. 2011.

Saiba maisSaiba maisUm médico belga, chamado Van Helmont (1579-1644), adepto da Teoria da Geração Espontânea, chegou

a formular uma receita para a produção de roedores: “Se comprimirmos uma camisa suja no orifício de um recipiente contendo grãos de trigo, o fermento que sai da camisa suja, modifi cado pelo odor do grão, produz a transmutação do trigo em camundongos em aproximadamente 21 dias [...]”.

Um dos erros de Van Helmont, que o induziu a acreditar em sua teoria, foi não seguir as etapas do método científi co tal como nós as utilizamos atualmente. Elabore um experimento controlado capaz de comprovar que a receita do pesquisador é falha.

1.2 Como surgiu o primeiro ser vivo na Terra?

Com a comprovação da Teoria da Biogênese, � cou claro que um ser vivo, por mais simples que seja, só pode surgir a partir de outro ser vivo semelhante. Mas como teria se formado o primeiro ser vivo?

As primeiras teoriasNa época em que os pesquisadores buscavam as explicações para o surgimento dos seres vivos, as

religiões eram bastante in� uentes nas ciências.Assim, uma hipótese a respeito da origem do primeiro ser vivo, conhecida como Criacionista, diz que

todos os seres vivos teriam sido formados por um Ser ou por uma Força Superior. Essa ideia, na realidade, refere-se muito mais a uma questão de fé do que de ciência, pois não temos meios de prová-la nem de negá-la.


Uma outra proposta, conhecida como Panspermia Cósmica, sugere que o primeiro ser vivo da Terra teria aparecido a partir de um cometa que colidiu com o planeta. Essa ideia apresenta dois inconvenientes: em primeiro lugar, nenhum ser vivo existente na Terra conseguiria sobreviver ao impacto provocado por um cometa na atmosfera terrestre. Em segundo, mesmo que � casse provado que o primeiro ser vivo veio de um outro planeta, a pergunta principal, como surgiu esse primeiro ser vivo, não seria respondida.

Os seres vivos surgiram através da evolução químicaOs seres vivos nada mais são do que um aglomerado de moléculas inorgânicas e orgânicas, estrutural

e � siologicamente organizadas, capazes de manter suas condições internas e seu metabolismo constantes.Sendo assim, a ideia mais cienti� camente aceita para explicar a origem do primeiro ser vivo é a Evolução

Química, proposta na década de 1920 pelo bioquímico russo A. I. Oparin e pelo biólogo inglês J. B. S. Haldane.

De acordo com essas ideias, a Terra teria aproximadamente 4,5 bilhões de anos. No início, sua atmosfera apresentava uma composição química muito diferente da atual. Havia os gases metano (CH4), hidrogênio (H2), amônia (NH3) e vapor-d’água (H2O) – gases que apresentam os elementos químicos mais encontrados nas moléculas orgânicas dos seres vivos: carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio.

As condições da atmosfera também, provavelmente, não eram semelhantes às condições atuais. Como não havia oxigênio, também não havia camada de ozônio. Assim, a superfície terrestre estaria sujeita a uma maior incidência de radiação ultravioleta. Como a temperatura da superfície da Terra era mais alta, a água evaporava com maior rapidez, de forma que as tempestades eram mais frequentes.

A alta temperatura, as descargas elétricas e a radiação ultravioleta teriam fornecido energia para permitir as reações entre os gases da atmosfera. Com a reação entre esses compostos, começou a ocorrer a formação de moléculas orgânicas simples. Essas teriam sido arrastadas para os mares junto com as chuvas, continuaram a reagir e teriam se acumulado nos mares antigos, formando o que Oparin e Haldane chamaram de “sopa nutritiva”.

A partir daí, as moléculas orgânicas formadas começaram a se associar e a formar aglomerados isolados do meio ambiente. Esses agregados de moléculas orgânicas foram chamados de coacervados ou coacervatos.

Mesmo isoladas, as gotas de coacervatos podiam realizar trocas de substâncias com o meio externo e, em seu interior, provavelmente ocorriam várias reações. Todavia, só consideramos surgimento da vida após a formação dos ácidos nucleicos: DNA e RNA, e, com eles, a capacidade de reprodução e evolução, principais características dos seres vivos.

Coacervatos

Aglomerado deproteína

Moléculas de água

Energia

moléculas orgânicas simples

moléculas orgânicascomplexas

Eventos iniciais na formação da vida.Disponível em: <www.salonhogar.net>. (Adaptado) Acesso em: 20 ago. 2011.


A teoria de Oparin e Haldane foi revitalizada em 1953 pelo experimento do estudante Stanley L. Miller, da Universidade de Chicago. Nesse experimento, Miller demonstrou que os gases metano, hidrogênio, amônia e vapor-d’água, se expostos às mesmas condições da atmosfera primitiva, poderiam originar moléculas orgânicas simples, como, por exemplo, os aminoácidos.

Mais tarde, em 1957, o pesquisador americano Sidney Fox mostrou que, nos mares primitivos, poderia ter ocorrido a formação dos coacervatos. Fox aqueceu moléculas de proteína em água salgada e observou a formação de microesferas, semelhantes aos coacervatos propostos por Oparin.

Até hoje, ninguém conseguiu dar continuidade a essa sequência e demonstrar que os coacervatos podem dar origem aos seres vivos; e é improvável que ainda o façam. Todavia, com os experimentos de Miller e Fox,

� cou provado que a teoria de Oparin tem fundamento, mas di� cilmente saberemos como o processo ocorreu exatamente.

1.3 O que os seres vivos têm afinal?

Comparar qualquer ser vivo aos coacervatos de Oparin ou às microesferas produzidas arti� cialmente é o mesmo que reduzi-los a simples sistemas capazes de isolar parcialmente o meio que os circundam. Os seres vivos são muito mais complexos e gozam de uma série de características ausentes na matéria bruta.

Graças ao material genético, reproduzem-se e evoluemPor mais diferentes que sejam, todos os organismos vivos apresentam pelo menos um tipo de ácido

nucleico: DNA e/ou RNA, o que dá a eles a capacidade de reprodução e evolução.A reprodução refere-se à capacidade de um organismo gerar descendentes semelhantes. A evolução

refere-se às adaptações das espécies ao ambiente, decorrentes de alterações no material genético. Cada uma das alterações com possibilidade de ser transmitida aos descendentes é denominada mutação e, através da seleção natural, será capaz de permitir a adaptação da espécie ao meio em que vive.

Uma mistura organizada de moléculas orgânicas e inorgânicasQuando comparamos a composição química de estruturas não vivas com a composição dos organismos

vivos, observamos que os seres vivos são muito mais complexos. Os elementos mais encontrados nos seres vivos são o carbono, o hidrogênio, o nitrogênio, o oxigênio, o fósforo e o enxofre. Esses elementos podem estar associados formando dois grupos de moléculas, estrutural e funcionalmente, bem integradas: as substâncias inorgânicas, como água e sais minerais, que também são encontradas na matéria bruta, e as orgânicas como, por exemplo, proteínas, carboidratos, ácidos nucleicos e outras.

Das bactérias aos mamíferos, as proporções dessas moléculas são bastante semelhantes, constituindo um forte argumento a favor da origem comum da vida.

Composição química dos seres vivos (porcentagens aproximadas).Disponível em: <http://itc.gsw.edu>. (Adaptado)

Acesso em: 20 ago. 2011.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Proporção das substâncias

Água (75 - 85%)

Proteínas (10 - 15%)

Lipídios (2 - 3%)

Açúcares (1%)

Ácidos nucleicos (1%)

Outras substâncias

Saída devapor

Água fervente

Água commoléculas orgânicas

Água fria

Água quente

Descargaselétricas

EletrodosVapor d-água

Condensador

CH4

NH3

H2O

H2

Esquema do aparelho utilizado no experimento de Miller.Disponível em: <http://itc.gsw.edu>. Acesso em: 20 ago. 2011.


A maioria apresenta organização celularJuntamente com as moléculas inorgânicas, as

moléculas orgânicas dos seres vivos organizam-se para originar a célula. Com exceção dos vírus, todos os seres vivos apresentam organização celular. Os organismos formados por célula podem ser chamados de unicelulares, quando apresentam apenas uma célula, como as bactérias e as amebas, ou multicelulares, quando apresentam várias células, como os animais e as plantas.

De acordo com a complexidade, as células podem ser procarióticas ou eucarióticas.

As células procarióticas são mais simples; apresentam o material genético disperso no citoplasma e possuem apenas organelas não membranosas (não delimitadas por membrana lipoproteica).

As células eucarióticas, mais complexas, apresentam material genético separado do resto do citoplasma por uma membrana denominada envoltório nuclear ou carioteca, além de uma grande variedade de organelas, membranosas e não membranosas.

Os seres vivos necessitam de nutrientesTodos os organismos celulares dependem de nutrientes, que são produzidos pelo próprio organismo ou

obtidos através da alimentação. Os seres vivos que produzem o próprio alimento, como as plantas e algumas bactérias, são chamados de

organismos autotró� cos. Para isso, eles realizam normalmente a fotossíntese, conjunto de reações através das quais as substâncias inorgânicas são transformadas em substâncias orgânicas na presença de energia luminosa e cloro� la:

Luz6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2 Cloro� la

Por outro lado, os organismos que não produzem o próprio alimento e são obrigados a obtê-los a partir da alimentação são chamados de heterotró� cos. Os animais são heterotró� cos por ingestão (ingerem o alimento), enquanto os fungos e muitas bactérias são heterotró� cos por absorção (absorvem o alimento).

Nos ecossistemas, os organismos autotró� cos são os responsáveis pela produção de matéria orgânica. Os organismos heterotró� cos alimentam-se dos produtores ou de outros heterotró� cos que se alimentam dos produtores.

Independente da forma como os nutrientes são obtidos no interior das células, eles deverão fornecer matéria-prima para permitir o crescimento e o desenvolvimento desse organismo, além de fornecerem energia para as atividades metabólicas.

O alimento ingerido pelos animais (1)é degradado (2) e seus produtos são

utilizados na formação de novos compostos (3) ou na liberação de energia (4).

Energia1)

2)3)

4)

Aproveitamento dos alimentos pelos animais.Acervo CNEC

Parede CelularMembranaPlasmáticaDNA bacteriano

Ribossomo

Plasmídio

Esquema de uma célula procariótica.Disponível em: <http://folk.uio.no>. (Adaptado)


Esquema de uma célula eucariótica.Disponível em: <http://millville.sps.edu>. (Adaptado)



Para permitir o desenvolvimento, os nutrientes são processados dentro do organismo, e seus produtos são utilizados pelas células, pois, para crescer, é necessário que ocorra proliferação celular. Assim, falamos que, nos seres vivos, o crescimento ocorre por intuscepção, ou seja, de dentro para fora.

Para fornecer energia, a matéria orgânica é degradada, através da fermentação ou da respiração aeróbia:

Fermentação:

C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + Energia

Respiração aeróbia:

C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + Energia

A matéria bruta não depende de nutrientes, pois não tem necessidade de energia, e seu crescimento ocorre de fora para dentro, por aposição.

Manutenção das condições internas às custas do metabolismoO intercâmbio de informações e substâncias entre meio interno e externo do organismo e do meio

interno entre si tem como objetivo manter o ambiente interno constante, condição conhecida como homeostase.

A homeostase não está restrita apenas ao organismo como um todo; cada uma das células, em situação normal, mantém suas características físicas e químicas em níveis adequados à sua atividade e também à atividade de outros tecidos � siologicamente interligados.

A manutenção das condições internas depende do metabolismo, que representa o conjunto de reações que ocorre constantemente dentro dos seres vivos. As reações metabólicas incluem a produção ou a síntese de substâncias necessárias para o crescimento, o desenvolvimento e a reparação de tecidos e a quebra de substâncias com consequente liberação de energia para o organismo manter suas atividades normais.

Reações de síntese constituem o que chamamos de anabolismo (exemplo: fotossíntese); reações de quebra constituem o que chamamos de catabolismo (exemplo: respiração aeróbia).

Resumindo, podemos a� rmar que sem metabolismo não há homeostase, e sem homeostase o metabolismo é prejudicado.

Percebem e reagem aos estímulos ambientaisTodos os seres vivos, mesmo os mais simples, são capazes de perceber

estímulos do meio ambiente e elaborar respostas mais ou menos complexas a esses estímulos. Uma das respostas mais comuns dos seres vivos aos estímulos ambientais é o movimento, ou seja, a alteração da posição do corpo.

Quando colocamos um vegetal em um local iluminado unilateralmente, a tendência é que ele cresça em direção à fonte de luz. Isso porque, para o vegetal, a fonte luminosa é indispensável ao seu metabolismo e à sua sobrevivência; vegetais, animais e organismos unicelulares podem se movimentar em direção a um estímulo bené� co, ou mesmo em sentido contrário a um estímulo prejudicial.

Saiba maisSaiba maisOs vírus não apresentam metabolismo próprio nem organização celular. Todavia, alguns autores os

consideram como seres vivos, pois apresentam moléculas orgânicas na constituição, capacidade de reprodução e adaptação ao ambiente.

O crescimento dos vegetais pode ser orientado em direção à luz.Disponível em: <www.mediatinker.com>.

Acesso em: 21 set. 2011.


1.4 Os primeiros seres vivos eram bastante simples

Embora exista ainda muita divergência sobre como e quando surgiram os primeiros seres vivos, a maioria dos pesquisadores concorda em um ponto: os primeiros organismos eram bastante simples.

As células eucarióticas evoluíram a partir das células procarióticasOs fósseis mais antigos de organismos eucariontes datam de 1,7 bilhão de anos atrás. Se a vida surgiu há

cerca de 4 bilhões de anos, signi� ca que, em termos de complexidade morfológica, a primeira célula que surgiu era estruturalmente simples, provavelmente procariótica. Esses organismos parecem ter dominado a Terra, sozinhos, durante cerca de 2,3 bilhões de anos.

Acredita-se ainda que as células eucarióticas formaram-se a partir de ancestrais procarióticos. Através de invaginações da membrana plasmática, as células passaram a apresentar carioteca e também organelas membranosas, tais como retículo endoplasmático rugoso e complexo golgiense.

Mitocôndria e cloroplasto são organelas que, segundo Lynn Margulis, surgiram a partir de associações mutualísticas com células eucarióticas primitivas (Modelo Endossimbiótico). A entrada de uma bactéria primitiva aeróbia em uma célula foi vantajosa para a célula e para a bactéria. Para a célula, porque a respiração aeróbia fornece mais energia do que o processo de fermentação. Para a bactéria, porque a célula tem uma maior superfície e, portanto, obtém mais facilmente o gás oxigênio (O2) e a glicose. O cloroplasto também se originou por associação mutualística. Bactérias que faziam a fotossíntese entraram em células eucarióticas primitivas. Para as bactérias, a relação foi vantajosa, pois a célula com maior superfície obtinha mais facilmente o dióxido de carbono (CO2). Para a célula a associação também foi importante, pois as bactérias passaram a fornecer-lhe alimento sintetizado durante a fotossíntese.

DNA Envelopenuclear

Retículoendoplasmático Núcleo

MembranaplasmáticaCitoplasmaAncestral

procarionte

Célula com sistemade endomembranas

Ancestralprocarionteaeróbio

Célula hospedeiraancestral

Mitocôndria

Ancestralprocarionte

fotossintético

Mitocôndria

Cloroplasto

Célula de eucariontesheterotróficos

Célula de eucariontesautotróficos

(fotossintetizantes)

Formação das células eucarióticas a partir das células procarióticas.Disponível em: <Adaptado de www.bio.miami.edu>. Acesso em: 21 ago. 2011.

A hipótese de que mitocôndrias e cloroplastos tenham surgido através de uma associação de mutualismo com células primitivas é reforçada pelo fato de que essas organelas apresentam material genético próprio e independente daquele contido no núcleo celular e por apresentarem outras semelhanças com as bactérias atuais.


Usando a “sopa nutritiva” como fonte de alimentoDe acordo com a Hipótese Autotró� ca, os primeiros organismos eram autótrofos, pois, como o

alimento era escasso, eles deveriam sintetizar seu próprio alimento. Todavia, essa hipótese apresenta dois argumentos contrários. Em primeiro lugar, a organização funcional de um organismo autotró� co é bastante complexa e, de acordo com o processo lento e gradual de evolução dos seres vivos, a complexidade de um organismo autótrofo levaria muito tempo para ser atingida. Em segundo, sabemos que a fotossíntese depende de CO2 o qual, segundo Oparin, não existia na atmosfera primitiva.

Já a Hipótese Heterotró� ca admite que os primeiros seres vivos eram incapazes de produzir seu próprio alimento, sendo obrigados a extraí-lo do meio. A única fonte disponível era a “sopa nutritiva” formada nos mares; portanto, eles absorviam nutrientes que estavam ao seu redor.

Para o aproveitamento da energia dos alimentos, o primeiro processo desenvolvido foi a fermentação, já que não havia oxigênio livre para o processo de respiração aeróbia. Com o processo de fermentação, os seres vivos passaram a liberar CO2 para a atmosfera, o que permitiu o surgimento dos autótrofos. Com a fotossíntese, os autótrofos passaram a liberar O2, e aí teve início o processo de respiração aeróbia.

Além de liberar O2 para o processo de respiração aeróbia, o surgimento da fotossíntese permitiu a síntese de matéria orgânica, ou seja, permitiu a síntese de alimento. Isso foi importante, pois com as alterações na atmosfera, a formação de moléculas orgânicas através das reações entre os gases foi interrompida. Dessa forma, os organismos existentes estariam sujeitos à extinção, caso a “sopa nutritiva” acabasse.

FermentaçãoGlicose Álcool + CO2 + Energia

FotossínteseCO2 + H2O + Luz Glicose + O2

Respiração aeróbiaGlicose + O2 CO2 + H2O + Energia

Exercícios de salaExercícios de sala

1 O leite comercializado no Brasil é normalmente tratado através de dois processos: pasteurização ou UHT (leite longa vida). O leite pasteurizado pode ser conservado durante dois dias e deve ser mantido refrigerado. O leite longa vida pode ser conservado durante meses, exigindo refrigeração somente após a abertura da embalagem.

Sendo assim, faça o que se pede: a) Responda: Qual dos dois tipos de processo utiliza temperaturas mais elevadas? b) Explique por que, depois de abertas as embalagens, ambos devem ser conservados em baixas

temperaturas.

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_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2 Acredita-se que a vida tenha surgido no planeta há cerca de 3,5 bilhões de anos. A incidência de radiação ultravioleta, a elevada temperatura e as descargas elétricas parecem ter sido os agentes desencadeantes. Primeiro, atuaram sobre moléculas inorgânicas e as transformaram em pequenas moléculas orgânicas que, a seguir, originaram pequenas estruturas organizadas e isoladas do meio. Posteriormente, vieram os ácidos nucleicos e, com eles, as condições decisivas para o surgimento da vida.


Sobre o texto anterior, pergunta-se: a) A que se referem as “pequenas estruturas organizadas” citadas no texto? b) A quais condições decisivas o texto se refere?

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3 “Curiosity, o maior e mais complexo veículo já enviado a outro planeta, pousou no dia 06 de agosto de 2012 em Marte, dando início à mais audaciosa missão ao planeta vermelho desde os anos 1970. Os cientistas vão procurar por sinais de vida no mundo mais parecido com a Terra dentro do Sistema Solar.”

Disponível em: <http://veja.abril.com.br>. (Adaptado) Acesso em: 12 out. 2012.

Considere que Curiosity consiga coletar e trazer à Terra minúsculas estruturas semelhantes às bactérias. Para certifi car-se de que se tratam realmente de seres vivos, tais como aqueles terrestres, algumas características deveriam ser analisadas.

a) Cite duas características que devem estar presentes nessas estruturas para que possam ser considerados seres vivos.

b) Cite duas condições de Marte que deveriam existir para manter a vida tal como nós a conhecemos.

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4 Considere os seguintes eventos sobre o surgimento dos seres vivos para resolver os itens a e b. 1) Formação das células procarióticas. 2) Surgimento da fotossíntese. 3) Surgimento da respiração aeróbia. 4) Formação dos coacervatos. 5) Liberação de gás oxigênio para a atmosfera. a) Determine qual é a sequência de ocorrência desses eventos. b) Explique qual foi a importância do surgimento da fotossíntese para a vida.

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5 Observe o gráfi co a seguir que mostra a relação entre aumento na taxa de oxigênio atmosférico e os eventos chaves do início da evolução da vida.

Primeiros eucariotos

As rochasabsorvemo oxigênio

Primeiros procariotos aeróbios

Primeiros multicelulares

Predomínio dosrépteis

Presente

Primeiras plantas com floresPassagem da água para a terra

Primeiros cordados

100805030

10

532

1

04 000 3 000 2 000 1 000 500 250

Milhões de anos atrás

Per

cent

agem

em

rela

ção

ao n

ível

atu

al d

e ox

igên

io

100

Surgimento de esqueleto(externo)

Adaptado para o Acervo CNEC

Com base nos dados apresentados, responda: a) Qual era o nível de oxigênio atmosférico quando surgiu a associação funcional de várias células? b) Por que os animais surgiram em ambiente terrestre posteriormente após as plantas?

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Exercícios propostosExercícios propostos6 (PAS-UFLA) Em relação à Teoria da Biogênese, apresentam-se as proposições a seguir: I) É uma teoria segundo a qual um ser vivo se origina somente a partir de processos de reprodução. II) Segundo essa teoria, a vida pode surgir a partir de matéria inanimada. III) Os experimentos de Redi e de Pasteur, nos séculos XVII e XIX, respectivamente, foram muito

importantes para a credibilidade dessa teoria. IV) Os diferentes experimentos e pesquisas realizados com o objetivo de consolidar a Teoria da Biogênese

levaram à descrença da Teoria da Geração Espontânea. Assinale a alternativa correta. a) Apenas as proposições III e IV estão corretas. b) Apenas as proposições I, III e IV estão corretas. c) Apenas as proposições II e III estão corretas. d) Apenas as proposições I, II e IV estão corretas.

7 (PSIU-UFPI) Durante o século XVIII, a origem dos vermes intestinais foi muito discutida, e a posição dominante foi que eles eram gerados espontaneamente. Marcos Bloch apresentou na Academia de Ciências de Kopenhagen uma grande quantidade de fatos que reforçavam a ideia de que os vermes apenas conseguem viver dentro dos animais, não podendo assim ter vindo do ambiente externo. Apenas na década de 1840 trabalhos sobre gerações alternadas mostraram que alguns vermes intestinais provinham de animais que viviam externamente, mas que tinham uma aparência muito distinta.

MARTINS, L. A. P. M. Pasteur e a geração espontânea: uma história equivocada. Filosofi a e História da Biologia, v. 4, p. 65-100, 2009. Disponível em: <http://www.abfhib.org/FHB/FHB-04/FHB-v04-03-Lilian-Martins.pdf>. (Adaptado) Acesso em: 12 out. 2012.


As alternativas a seguir referem-se às características ou aos ciclos de vida de muitos vermes intestinais que podem ter favorecido a crença da geração espontânea para esses organismos, exceto:

a) podem ocorrer em animais recém-nascidos, que ainda não tiveram contato com o ambiente externo. b) muitos são desprovidos de órgãos ou estruturas que lhes conferem independência de outro corpo. c) alguns encontram-se em partes do corpo que não têm comunicação com o ambiente externo. d) muitos apresentam estruturas que permitem sua fi xação e extração de nutrientes de outro corpo. e) sua incidência é maior nas populações sem acesso à água tratada ou a saneamento básico.

8 Na década de 1950, Stanley Miller projetou um aparelho através do qual circulavam os gases metano (CH4), amônia (NH3), vapor de água (H2O) e hidrogênio (H2) submetidos a descargas elétricas e temperaturas elevadas. Ao fi nal, Miller montou o gráfi co a seguir.

Con

cent

raçã

o de

am

ônia

(uni

dade

arb

itrár

ia)

0,08

0,07

0,06

0,05

0,04

0,03

0,02

0,01

8

7

6

5

4

3

2

1

00 25 50 75 100 125 150 175 200Tempo (h)

Concentração de m

inoácidos(unidade arbitrária em

relaçãoà concentração de am

ônia)

Amônia

Aminoácidos

De acordo com o gráfi co, é possível considerar que: a) a amônia foi utilizada na produção de moléculas de aminoácidos. b) aminoácidos foram quebrados, liberando a amônia como produto. c) descargas elétricas e elevadas temperaturas não permitem a reação dos gases. d) aminoácidos e amônia eram moléculas presentes na atmosfera primitiva. e) aminoácidos são formados apenas no meio intracelular.

9 A defi nição de vida é assunto de muita discussão desde o seu surgimento. Embora não tenhamos ainda a defi nição exata (pelo menos ainda não satisfaz a todos), alguns parâmetros nos servem como referência. Por enquanto, consideramos como seres vivos aqueles organismos que, entre outras coisas, tenham a capacidade de reprodução (I), de evolução (II), e de crescimento (III) e a necessidade de nutrição (IV) e de respiração (V).

Dessas, aquelas que aparecem apenas nos seres vivos, incluem: a) I, II, III, IV e V. d) II, III, IV e V apenas. b) I, II, III e V apenas. e) I, II, IV e V apenas. c) I, II, III e IV apenas.

10 (PAAES-UFU) O ser humano busca compreender o Universo e a vida de diferentes formas. Uma delas é por meio da Ciência. Em diferentes épocas da nossa história, pesquisadores elaboraram teorias científi cas para tentar explicar a origem da vida na Terra e a evolução dos organismos.

Para as afi rmativas a seguir, marque (V) Verdadeira ou (F) Falsa. 1 ( ) O experimento do médico italiano Francesco Redi, em meados do século XVII, comprovou que

larvas surgiam em animais mortos devido à postura de ovos por moscas e não por geração espontânea, como acreditavam outros estudiosos da época.

2 ( ) Atualmente, há duas hipóteses não antagônicas para explicar a vida no planeta. A teoria da panspermia afi rma que a vida na Terra surgiu a partir de substâncias precursoras provenientes de outros locais do cosmo. A teoria da evolução química indica que compostos inorgânicos se combinaram, originaram moléculas orgânicas simples e, posteriormente, moléculas mais complexas com capacidade de autoduplicação e metabolismo, que seriam os primeiros seres vivos.

3 ( ) A hipótese heterotrófi ca admite que a nutrição dos primeiros seres vivos seria constituída de moléculas orgânicas produzidas de modo abiogênico e acumuladas nos mares e lagos primitivos.

4 ( ) A descoberta de micro-organismos arqueas, que vivem em ambientes inóspitos, onde há liberação contínua de gás sulfídrico, reforça a hipótese autotrófi ca de nutrição dos seres vivos primitivos, que utilizariam compostos inorgânicos da crosta terrestre, como ferro e enxofre, para a produção de energia.

Fazer a atividade prática 1 – Página 123.

Biologia - Histórico e Interações da Vida88A continuidade da vida na Terra

2. A CONTINUIDADE DA VIDA NA TERRA

Vamos descrever a história da vida na Terra em um calendário mensal, no qual cada dia representa cerca de 150 milhões de anos.

Nesse “calendário evolutivo”, a Terra teria se formado no primeiro dia do mês, ou seja, há 4,5 bilhões de anos. Acredita-se que a Terra e os outros planetas do Sistema Solar tenham se formado a partir da aglomeração de poeira cósmica e gases, restos de uma grande explosão do Universo, denominada Big Bang.

As reações que precederam o início da vida no planeta teriam ocorrido entre o 3o e 4o dias. A partir daí, os seres vivos não pararam de evoluir, o que permitiu a formação de todas as espécies atuais.

1 2 3 4 5

8 96 7

13 14

20 21

10 11 12

15 16 17 18 19

22 23 24 25 26

27 28 29 30

Primeiros hominídeosHomo sapiens

Legenda:

Evolução química

Evolução biológica

Caléndario evolutivo: a história da vida descrita em um mês.

Início da vida

Fósseismais

antigos

Respiraçãoaeróbia

Primeiroseucariotos

Origemda Terra

Explosão de vida

27 28 29 30- Vida aquática - Primeirasplantas

- Primeirosanimaisterrestres

- Extinção deflorestas que originaram o carvão mineral- Insetos- Primeiros mamíferos- Domínio dosdinossauros

- Primeirospássaros- Primeiras plantas com flores- Primeirosprimatas

- Abundância de fósseis

Fotossíntese

Organismosmulticelulares

Adaptado para o Acervo CNEC

Para a Biologia, a evolução representa os mecanismos pelos quais os organismos vivos passam por transformações que permitem seu ajustamento ao meio em que vivem, resultando, muitas vezes, na formação de novas espécies, ou seja, enquanto a evolução química foi a responsável pela origem dos primeiros seres vivos, a evolução biológica foi a responsável pela continuidade da história da vida.

2.1 Teorias da Evolução – os pesquisadores tentam explicar seus mecanismos

Até o século XVIII, os seres vivos eram vistos como entidades imutáveis. Para Carl Von Linné (1707-1778), pesquisador responsável por um dos primeiros modelos de classi� cação biológica dos seres vivos, as espécies existentes haviam sido criadas, por meio de uma força divina, com a forma atual, não existindo possibilidades de mudanças.

Posteriormente, a descoberta de fósseis de animais extintos e semelhantes às espécies atuais, a análise de estruturas e órgãos semelhantes em espécies diferentes e a observação de estruturas aparentemente sem função em alguns organismos levaram os naturalistas a acreditar que os seres vivos são passíveis de mudanças. Assim, a partir do século XIX, os pesquisadores começaram a propor possíveis mecanismos que resultassem nas mudanças evolucionárias. Entre eles, dois tiveram maior destaque: Lamarck e Darwin.

Biologia - Histórico e Interações da Vida 89A continuidade da vida na Terra

Lamarckismo: uso e desuso e a herança dos caracteres adquiridosO que você acharia se nós disséssemos que os ancestrais das

girafas tinham pescoço curto, mas, de tanto esticá-lo para alcançar o alimento, ele se tornou mais alongado? E que os peixes que vivem nas regiões abissais dos mares, onde não chega luz, tornaram-se cegos por não utilizar a visão?

Parecem absurdas, mas essas ideias constituem uma das primeiras tentativas para explicar a evolução das espécies.

Em 1809, o naturalista francês Jean Baptiste Lamarck (1744-1829) publicou o livro Philosophie Zoologique, no qual a� rmava que as transformações das espécies dependem de dois fatores fundamentais:• Lei do uso e desuso: o órgão de um animal se desenvolve quando muito utilizado e se atro� a quando pouco usado. • Lei da herança dos caracteres adquiridos: o caráter adquirido (órgão atro� ado ou desenvolvido) seria transmitido aos descendentes.

Assim, para Lamarck, os órgãos modi� cavam-se para atender às necessidades do meio ambiente.

A razão para o tamanho do pescoço das girafas poderia ser explicado por Lamarck da seguinte forma: os ancestrais desses animais apresentavam pescoço curto. Mas, para conseguir o alimento na copa das árvores, esticavam o pescoço, o que acabou provocando o maior desenvolvimento dessa estrutura. Essa característica adquirida (maior tamanho do pescoço) foi transmitida aos descendentes ao longo das gerações.

Atualmente, sabemos que órgãos ou estruturas podem realmente se desenvolver ou se atro� ar de acordo com o uso ou desuso, respectivamente. Todavia, o erro de Lamarck foi acreditar que essas características poderiam ser transmitidas ao longo das gerações.

Darwinismo: a variabilidade individual e a seleção naturalO conceito sobre evolução da vida sofreu uma intensa revolução

após a teoria da Seleção Natural, proposta em 1859, pelo inglês Charles Darwin (1809-1882) em seu livro � e Origin of Species. Segundo esse autor, a base para a evolução seria a seleção natural imposta pelo meio ambiente.

O pescoço alongado das girafas poderia ser justi� cado por Darwin de outra forma: os ancestrais das girafas podiam apresentar pescoço curto ou longo, em função da variabilidade individual. Como os animais que apresentavam pescoço mais longo conseguiam obter alimento mais facilmente, sobreviviam por mais tempo e, portanto, tinham maiores chances de se reproduzir e deixar descendentes. Por outro lado, os animais de pescoço curto não conseguiam obter alimento e não sobreviviam.

Jean Baptiste Lamarck: apesar dos erros, seu trabalho contribuiu para o desenvolvimento do conceito de evolução e adaptação ao meio.

Disponível em: <http://www.scientifi c-web.com>. Acesso em: 12 out. 2012.

Explicação para o tamanho do pescoço das girafas, segundo Lamarck.Disponível em: <www.info.univ-angers.fr>. (Adaptado) Acesso em: 21 ago. 2011.

Essa característica adquirida Os ancestraisdas girafas

apresentavampescoço curto.

Para alcançar asfolhas no topo dasárvores, esticaram

o pescoço...

... e esticarammais,

tornando-osprogressivamente

mais longos.

Charles Darwin: para ele, a evolução resultava da seleção, pelo ambiente, dos caracteres mais ajustados ao ambiente.Disponível em: <www.academiadeciencia.org.br>.

Acesso em: 12 out. 2012.

Biologia - Histórico e Interações da Vida90A continuidade da vida na Terra

A seleção natural favoreceu esses indivíduos, pois

eles tinham

maiores chancesde obter alimento,de sobreviver e de

deixar descendentes.

Um grupo original de girafasapresentava alguns indivíduos

de pescoço longo.

Após algumas gerações, o grupo ainda apresentava algumavariação, mas mostrandoum nítido predomínio de

indivíduos de pescoço longo.

Explicação para o tamanho do pescoço das girafas, segundo Darwin.Disponível em: <www.info.univ-angers.fr>. (Adaptado) Acesso em: 21 ago. 2011.

Atualmente, sabemos que o pescoço longo das girafas não foi o principal exemplo analisado por Lamarck ou por Dawin. Além disso, o pescoço longo não é fator decisivo na busca pelo alimento, pois as girafas alimentam-se também da vegetação rasteira. Acredita-se que o pescoço longo seja determinante nas lutas entre os indivíduos.

A teoria da seleção natural resultou de observações feitas por Darwin em sua viagem de cinco anos ao redor do mundo, a bordo do navio Beagle. Os dados mais signi� cativos para seu estudo foram coletados da fauna e da � ora das ilhas Galápagos, a oeste da América do Sul. Lá, ele observou que as espécies eram bastante semelhantes àquelas encontradas na América do Sul. Isso sugeria que caso tivessem vindo desse continente, teriam sido selecionadas e dado origem às espécies atuais.

CHINAEUROPA

ÁFRICA

AUSTRÁLIASydney

PACÍFICO

King George’sSound

IlhaKeeling

IlhaMaurícia

Cidade doCabo

Ilha daAscensão

Montevidéu

Ilhas MalvinasATLÂNTICO

PACÍFICONORTE

AMÉRICADO SUL

Bahia

Arquipélagode Galápagos

AMÉRICADO NORTE

Açores

Ilhas deCabo Verde

ÍNDIA

ÍNDICO

Valparaíso

Percurso Início e fim da viagem

Rio de Janeiro

Viagem do navio Beagle (1831-1836).Adaptado para o Acervo CNEC

Na época, Darwin conhecia o mecanismo de seleção realizado pelo homem, que seleciona para a reprodução apenas espécies com características vantajosas (seleção arti� cial). Todavia, ele não conseguia compreender como o mecanismo de evolução aconteceria no arquipélago sem a interferência humana. Em 1838, Darwin encontrou a resposta, quando leu o livro de � omas Malthus. Nesse livro, o autor sugeria que o crescimento insu� ciente de alimento e de espaço provocaria, inevitavelmente, uma escassez de recursos necessários à sobrevivência e reprodução das espécies.

Biologia - Histórico e Interações da Vida 91A continuidade da vida na Terra

A partir desse trabalho, Darwin elaborou a Teoria da Seleção Natural: indivíduos da mesma espécie apresentam variações individuais que resultam em maiores ou menores chances de obter alimento, água, espaço, cuidado com a prole, etc. Por isso, nem todos os seres vivos que nascem conseguem sobreviver e se reproduzir. Nesse contexto, o ambiente funcionaria como fator de seleção natural: seleciona os mais adaptados e elimina os menos adaptados.

Embora o trabalho de Darwin tenha sido fundamental para a teoria da evolução, ele não conseguiu explicar a causa das variações individuais.

Leia com atenção um trecho do trabalho do economista inglês Thomas Malthus.“...uma população que não seja controlada, cresce em progressão geométrica: a subsistência cresce

apenas em progressão aritmética. Apenas uma pequena habilidade com números é necessária para verifi car a imensidade da primeira potência em relação à segunda.”

Thomas Malthus, Ensaios sobre a população, 1798

Pesquise, com seu professor de Matemática, o signifi cado dos termos progressão geométrica e progressão aritmética. Depois, discuta com os colegas, o signifi cado do trecho e sua importância no desenvolvimento da teoria de Darwin.

Neodarwinismo: as causas da variabilidade individual Dando sequência à Teoria da Seleção Natural de

Darwin, o Neodarwinismo ou Teoria Sintética da Evolução explica que as variações individuais são resultados de mutações e recombinação gênica, como demonstrado no esquema ao lado.

Mutações são alterações que ocorrem aleatoriamente no material genético. A recombinação gênica refere-se às várias possibilidades de combinação dos genes durante a reprodução sexuada. Como exemplo, podemos citar o bico dos tentilhões de Galápagos.

Os tentilhões de Dafne Maior, uma das ilhas pertencentes ao arquipélago de Galápagos, apresentam bicos de profundidade diferentes. Alguns deles, de bico mais profundo e mais resistente, são capazes de se alimentar de sementes pequenas, grandes e duras; outros, de bico menos profundo, são capazes de se alimentar apenas de sementes pequenas. Essa variação dos bicos apareceu em decorrência de mutações e de recombinações gênicas ao longo de milhares de anos.

Entre 1976 e 1977, a região passou por um período de seca intensa, o que ocasionou a morte de muitas plantas. Sobreviveram principalmente aquelas de sementes grandes. Consequentemente, muitos tentilhões também morreram, especialmente aqueles de bico menos profundo, que apresentavam alimentação mais restrita. Os tentilhões de bico maior, conseguindo aproveitar as sementes grandes, tiveram mais chances de sobrevivência e de deixar descendentes. Com isso, a profundidade média do bico dos tentilhões aumentou dentro dessa população.

Mutação e Seleção naturalrecombinação

Variabilidade Adaptação

Mecanismos evolutivos, segundo o Neodarwinismo.Acervo CNEC

Variação da profundidade do bico dos tentilhões em 1976 e 1978, de acordo com os trabalhos de Peter e Rosemary Grant.

Disponível em: <http://morriscourse.com>. (Adaptado) Acesso em: 13 jul. 2010.

Total em 1976 = 751

Sobreviventes em1978 = 90

6 7 8 9 10 11 12 13 14

6 7 8 9 10 11 12 13 14

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0

4

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30

Núm

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Núm

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Profundidade do bico (mm)

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