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Biologia EvolutivaB8BEV
Origem da Vida
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Conceitos e Objetivos
• A atmosfera primitiva• Períodos do Pré-cambriano• A vida é a fusão de moléculas orgânicas• O mundo RNA e a origem da fotossíntese• Estromatólitos, as primeiras células e a origem
do sexo• A árvore da vida universal reconstruída: 3
domínios
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ORIGEM DA VIDA – INTRODUÇÃO
Paleontologia
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IntroduçãoAtmosfera Primitiva
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IntroduçãoAtmosfera Primitiva
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IntroduçãoAtmosfera Primitiva
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IntroduçãoAtmosfera PrimitivaPeríodo Hadeano (4.5 B.a – 4.0 B.a)
PRÉ-CAMBRIANO
HADEANO ARQUEANO PROTEROZÓICO
4.4 B.a – Zircão (ZrSiO4)
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IntroduçãoAtmosfera PrimitivaÉon Hadeano (4.5 B.a – 4.0 B.a)
PRÉ-CAMBRIANO
HADEANO ARQUEANO PROTEROZÓICO
• É improvável que a água tenha aparecido em forma de
líquido.
• Durante o Hadeano, componentes voláteis que estavam
presos nas crostas juvenis foram liberados na atmosfera
primitiva. (atividades vulcânicas)
• Ex. CH4, NH3, H2
• Ajuda dos impactos de meteoros na liberação dos gases
• Desenvolvimento da atmosfera entre 4.4 a 3.8 Ba
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IntroduçãoAtmosfera PrimitivaÉon Hadeano (4.5 B.a – 4.0 B.a)
PRÉ-CAMBRIANO
HADEANO ARQUEANO PROTEROZÓICO
• A atmosfera foi dominada por moléculas oxidadas como CO2,
CO e N2.
• Oxidações provocadas por raios UV.
• As radiações seriam 30% menores do que são hoje.
• A atmosfera rica em CO2 durou até o começo do Arqueano.
• O que resultou num efeito estufa evitando o congelamento
da Terra.
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IntroduçãoAtmosfera PrimitivaPeríodo Arqueano (3.9 B.a – 2.5 B.a)
PRÉ-CAMBRIANO
HADEANO ARQUEANO PROTEROZÓICO
INÍCIO DA VIDA TERRESTRE
ESTROMATÓLITOS
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Introdução
Modelos mitológicos
Modelos científicos
1.Geração espontânea (finada por Pasteur)
2.Modelo inorgânico (Cairns-Smith)
3.Origem extraterrestre (Panspermia)
4.Modelo Hidrotérmico
5.Modelo bioquímico (Oparin-Haldane)
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Introdução
Modelos mitológicos
Modelos científicos
1.Geração espontânea (finada por Pasteur)
2.Modelo inorgânico (Cairns-Smith)
3.Origem extraterrestre (Panspermia)
4.Modelo Hidrotérmico
5.Modelo bioquímico (Oparin-Haldane)
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Introdução
Modelos mitológicos
Modelos científicos
1.Geração espontânea (finada por Pasteur)
2.Modelo inorgânico
3.Origem extraterrestre (Panspermia)
4.Modelo Hidrotérmico
5.Modelo bioquímico
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Cairns-Smith (1985)As moléculas orgânicas complexas surgiram gradualmente numa plataforma de replicação pré-existente, não-orgânico de cristais de silicato em solução.Cristais de silicatos, minerais de argila, foram submetidos a pressões de seleção no leito do mar primitivo, e as moléculas orgânicas, em seguida, teriam se desenvolvido e uma seleção de compostos inorgânicos tornou-se orgânica.Modelo não testado até 2007 (sem resultados conclusivos)
Modelo inorgânico (Cairns-Smith)
Introdução
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Introdução
Modelos mitológicos
Modelos científicos
1.Geração espontânea
2.Modelo inorgânico
3.Origem extraterrestre (Panspermia)
4.Modelo Hidrotérmico
5.Modelo bioquímico
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Introdução
Modelos mitológicos
Modelos científicos
1.Geração espontânea
2.Modelo inorgânico
3.Origem extraterrestre (Panspermia)
4.Modelo Hidrotérmico
5.Modelo bioquímico (Oparin-Haldane)
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IntroduçãoAtmosfera Primitiva
H2O, N2, CO, H2S
Moléculas pequenas a médias:Açúcares, purinas, pirimidinas, aminoácidos, lipídeos
Grandes MoléculasPolissacarídeos, Ácidos Nucleicos, Proteínas
Protocélulas
Procariotos
Eucariotos Organismos Multicelulares
membrana
Mecanismo genéticoSistema ATP
organelasTecidos diferenciados
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IntroduçãoAtmosfera Primitiva
H2O, N2, CO, H2S
Moléculas pequenas a médias:Açúcares, purinas, pirimidinas, aminoácidos, lipídeos
Grandes MoléculasPolissacarídeos, Ácidos Nucleicos, Proteínas
Protocélulas
Procariotos
Eucariotos Organismos Multicelulares
membrana
Mecanismo genéticoSistema ATP
organelasTecidos diferenciados
ETAPAS CONSEGUIDAS EM LABORATÓRIOS
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IntroduçãoAtmosfera Primitiva
Stanley Lloyd Miller1930-2007
A primeira demonstração da possível síntese de
componentes orgânicos sob condições prebióticas
foi realizada em 1953 por Stanley Lloyd Miller.
Miller investigou a ação de descargas elétricas
agindo em uma semana em uma mistura de CH4,
NH3, H2, e H2O.
Misturas como proteínas e aminoácidos foram
produzidas, assim como ácidos e hidróxidos,
ureia e outras moléculas orgânicas.
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IntroduçãoAtmosfera Primitiva
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IntroduçãoAtmosfera PrimitivaPROBLEMA: Miller não encontrou purinas nem pirimidinas, as moléculas bases para DNA e RNA
Joan Oró i Florensa1923 - 2004
Meteorito MurchinsonRico em compostos orgânicos(Condrito Carbonáceo)
Formação de
Adenina a partir de Cianeto de Amônia
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IntroduçãoOrigem da Vida
POLIMERIZAÇÃO PREBIÓTICA
•Como esses simples elementos abióticos constituintes foram
reunidos em polímeros dando origem à vida?
•Polímeros são compostos de ao menos 20 a 100 unidades de
monômeros para ter catalise e funções de replicação.
•Não há evidência de produção desses polímeros em
meteoritos, então reações de condensação claramente
devem ter sido realizadas na Terra primitiva.
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IntroduçãoOrigem da Vida
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IntroduçãoOrigem da Vida
PRIMEIRA REPLICAÇÃO
•A vida como ela nós conhecemos não poderia evoluir
na ausência de mecanismos de replicação genética.
•O aparecimento da primeira molécula capaz de
replicar, catalisar e multiplicar teria marcado a origem
tanto da vida como da evolução.
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IntroduçãoOrigem da Vida
PRIMEIRA REPLICAÇÃO
•Moléculas RNA autocatalíticas (ribozima)
•Amplamente aceita, mas não teria sido diretamente
um produto de evolução prebiótica.
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IntroduçãoOrigem da Vida
PRIMEIRA REPLICAÇÃO
ÁCIDOS NUCLEICOS
PROTEINAS
by Escher
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IntroduçãoMundo RNA
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IntroduçãoMundo RNA
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IntroduçãoMundo RNA
R18 (até 14 “letras”) tC19Z (95 “letras”)
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IntroduçãoMundo RNA
![Page 33: Origem da vida - Biologia Evolutiva](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042511/55980c391a28ab302c8b4727/html5/thumbnails/33.jpg)
IntroduçãoMundo RNA
“mundo proteico” RNA DNA
Estágio Gatilho evolutivo
Evidências Tendências Evolutivas Impacto ecológico
I. Protovida Origem da Vida
Não há (>3.5 B.a.) a) Estabelecimento de Sistemas vivos;b) Código genético;c) Eficiência nos processos vitais
Primeiros heterótrofos
Grafita (SW Groenlândia): C13/C12: 3,830 M.a Estromatólito ~ 3,500 M.a
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MUNDO PRÉ-CAMBRIANOPaleontologia
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• A árvore da vida Universal• O evento de grande oxigenação• Fauna de Ediacara e Varanger
Mundo Pré-Cambriano
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Mundo Pré-Cambriano
Procariotos
Estágio Gatilho evolutivo
Evidências Tendências Evolutivas Impacto ecológico
I. Protovida Origem da Vida
Não há (>3.5 B.a.) a) Estabelecimento de Sistemas vivos;b) Código genético;c) Eficiência nos processos vitais
Primeiros heterótrofos
II. Procariotos
Ancestral comum
Estromatólitos, microfósseis, quimiofósseis
Desenvolvimento Metabólico
Autotrófos e Decompositores
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Evidências
![Page 38: Origem da vida - Biologia Evolutiva](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042511/55980c391a28ab302c8b4727/html5/thumbnails/38.jpg)
Evidências
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Evidências
![Page 40: Origem da vida - Biologia Evolutiva](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022042511/55980c391a28ab302c8b4727/html5/thumbnails/40.jpg)
Mundo Pré-Cambriano
Eucariotos
Estágio Gatilho evolutivo
Evidências Tendências Evolutivas Impacto ecológico
I. Protovida Origem da Vida Não há (>3.5 B.a.)
a) Estabelecimento de Sistemas vivos;b) Código genético;c) Eficiência nos processos vitais
Primeiros heterótrofos
II. Procariotos
Ancestral comum
Estromatólitos, microfósseis, quimiofósseis
Desenvolvimento Metabólico
Autotrófos e Decompositores
III. Eucariotos unicelulares
Endossimbiose;Aumento do O2 atmosférico
Quimiofósseis;MIcrofósseis
a) Variedade funcional; b) Aumento do tamanho.
Adição de consumidores
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Mundo Pré-Cambriano
Endossimbiose
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Mundo Pré-Cambriano
Grande evento de Oxigenação
Estágio 1 (3.85 B.a – 2.45 B.a): Praticamente não havia O2
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Mundo Pré-Cambriano
Grande evento de Oxigenação
Estágio 2 (2.45 B.a – 1.85 B.a): Produção de O2, absorvido pelos oceanos
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Mundo Pré-Cambriano
Grande evento de Oxigenação
Estágio 3 (1.85 B.a – 0.85 B.a): O2 absorvido pelas superfícies terrestres
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Mundo Pré-Cambriano
Grande evento de Oxigenação
Estágio 4 & 5 (0.85 B.a – presente): O2 é acumulado
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Mundo Pré-Cambriano
Eucariotos
Estágio Gatilho evolutivo
Evidências Tendências Evolutivas
Impacto ecológico
IV. Eucariotos Multicelulares
Integração celular
Grypania (2.1 B.a)Algas vermelhas (1.2 Ba – 1 Ba)
a) Tecidos e Órgãos; b) Alternância de gerações; c) Aumento do tamanho
Cadeias alimentares complexas; vida se torna parte física
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Mundo Pré-Cambriano
Multicelularidade
Grypania (2.1 Ba)
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Mundo Pré-Cambriano
Multicelularidade e Sexo
Bangiomorpha (1.2 Ba). a) filamentos; b) transição de filamento simples para filamento multiplo
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Mundo Pré-Cambriano
Eucariotos
Estágio Gatilho evolutivo
Evidências Tendências Evolutivas
Impacto ecológico
IV. Eucariotos Multicelulares
Integração celular
Grypania (2.1 B.a)Algas vermelhas (1.2 Ba – 1 Ba)
a) Tecidos e Órgãos; b) Alternância de gerações; c) Aumento do tamanho
Cadeias alimentares complexas; vida se torna parte física
V. Conquista Terrestre
Adaptação à vida aérea
Quimiofósseis (2.6 Ba)Microfósseis (1.2 Ba)Briófitas (~450 Ma)
Sobrevivência em ambientes em mudanças constantes
Produtores primátios nos continentes
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Questões
I. Quais são as vantagens e as desvantagens do sexo e da multicelularidade? Descreva um mundo em que não haja e nunca houve sexo e multicelularidade.
II. Por que são tão raros os fósseis do período Pré-Cambriano?