sociedade criacionista brasileira scb iv … · velocidade de aumento na superfície de área, ou...
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SOCIEDADE CRIACIONISTA BRASILEIRA SCB
IV SEMINÁRIO: A Filosofia das Origens
A Origem da Vida: o que a ciência diz até o momento?
Prof. Tarcisio
Esquema de Apresentação
1. Introdução
2. O Experimento de Miller
3. Alguns Trabalhos e Algumas Objeções:
3.1 Atividade Catalítica de RNA em Vesículas Modelos de Protocélulas
3.2 Emergência de Competição Entre Modelos de Protocélulas
3.3 Evolução Química de RNA Sob Condições Hidrotérmicas e o Papel de Copolímeros Térmicos de Aminoácidos na Formação e Degradação de RNA
3.4 Adsorção de L-Aminoácidos em Areia do Mar
4. Quão Complexa é a Organização Bioquímica dos Seres Vivos
? Se um organismo vivo descende apenas de outro ser pré-existente, como surgiu o
primeiro Ser Vivo?
1. Introdução
A vida é:É uma condição que distingue organismos de objetos inorgânicos e de organismos mortos, sendo manifesta através do crescimento, metabolismo, reprodução e poder de adaptação ao ambiente através de mudanças originadas internamente.
http://en.wikipedia.org/wiki/Life, acesso em 17/07/2007
• Fontes hidrotérmicas
• Superfície de sólidos (argilas)
•Filetes de água sob camadas de gelo
Miller S. L. Production of amino acids under possible primitive earth conditions, Science 1953, 117, 528-531
2. O Experimento de Miller
Resultados Macroscópicos:
-Mistura heterogênea;
-Coloração escura;
-Mau cheiro;
-Consistente e OleosaAspectos Químicos:
-Várias substâncias orgânicas;
- Alguns aminoácidos;
Aminoácidos presentes nos seres vivos
“A vida se originou nos oceanos primitivos à partir de compostos formados por descarga elétrica em uma atmosfera redutora”
? Um experimento em química envolve planejamento ou os resultados obtidos são “obras do acaso”?
Ácidos anacárdicos 1 2a: R = H2b: R = Me
5a: R = H5b: R = Me 34
OH
CO2H
C15H31- n
OH
CO2H
C15H31
OR
CONH2
C15H31
OR
CO2Me
C15H31
OR
CONH2
CH(CH2)13CH3
Br
NH
O
(CH2)13CH3
OR
a b ou c
d
ef
g
Planejamento e Controle das Condições Reacionais são
Fundamentais
Reagentes e condições: a) H2, Pd/C, EtOH, 60 psi, 98%; b) MeOH, H2SO4 (cat); 53%; c) Me2SO4, NaOH 3M,
CH2Cl2, Aliquat, 89%; d) NH4OH, MeOH, 55°C, 15%; e) NBS, (BzO)2, CCl4, refluxo, Li2CO3, CH3CN, refluxo; g) AlCl3,
CH2Cl2.
* O Experimento de Miller foi realizado em uma atmosfera redutora pois...
Lehninger, Principles of Biochemistry - Fourth Edition, pag. 11
DOSE, Klaus, “The Origin of Life: More Questions Than Answers”, Interdisciplinary Science Reviews 13 (1988): 348-356HORGAN, John, "In the Beginning...", Scientific American (Fevereiro de 1991): 116-126KASTING, James F., “Earth’s Early Atmosphere”, Science 259 (1993):920-926MILLS, Gordon C., LANCASTER, Malcolm & BRADLEY, Walter L., “Origin of Life &Evolution in Biology Textbooks − A Critique”, The American Biology Teacher 55 (Fevereiro, 1993):78-83
A atmosfera não era como Miller “supunha”!
3.1 Atividade Catalítica de RNA em Vesículas Modelos de Protocélulas
Chen, I. A.; Salehi-Ashtiani, K.; Szostak, J. W. J. Am. Chem. Soc., 2005, 127, 13213-13219
Objetivos:
1) Demonstrar a possibilidade de crescimento, estabilidade e manutenção da permeabilidade de membranas composta de ácidos graxos simples (ácido miristoleico e seu monoéster de glicerol), frente a íons Mg2+.
2) Demonstrar capacidade destas vesículas em armazenar RNA conservando a atividade catalítica desta molécula (ribozima).
Resultados
* Diferentes proporções dos constituintes das vesículas foram testados frente a solução de íons Mg2+
Chen, I. A.; Salehi-Ashtiani, K.; Szostak, J. W. J. Am. Chem. Soc., 2005, 127, 13213-13219
* Para estudar a permeabilidade de vesículas frente soluções de íons magnésio, foi permitido que estas vesículas encapsulassem um
marcador fluorescente: Calcein
http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Calcein.png, acesso em 01/08/2007
Chen, I. A.; Salehi-Ashtiani, K.; Szostak, J. W. J. Am. Chem. Soc., 2005, 127, 13213-13219
Linha azul: Vesículas em presença de 4 mM de MgCl2.
* Estudo da permeabilidade das membranas
* Foram encapsulados na vesículas decamerons de RNA fluorescentemente marcados com a intenção de verificar se osíons
danificavam a membrana.
Após 19hs não avia RNA livre, o que indicava que a membrana não fora degradada pela presença de íons de Mg2+.
Chen, I. A.; Salehi-Ashtiani, K.; Szostak, J. W. J. Am. Chem. Soc., 2005, 127, 13213-13219
* Manutenção da vesículas por longo tempo em presença de solução de MgCl2 3 mM
Chen, I. A.; Salehi-Ashtiani, K.; Szostak, J. W. J. Am. Chem. Soc., 2005, 127, 13213-13219
Vesículas constituídas por 2:1:0,3 MA:GMM:dodecano
Algumas Objeções
1. Nos experimentos foi utilizada uma substância tamponante: Bicina
2. Apenas o íon Mg2+ foi estudado em soluções com baixíssima diferença de concentração.
3. As células dos seres vivos são constituídas por bicamada de fosfolipídios. Estas moléculas apresentam propriedades físicas, químicas e disposição tridimensional muito diferentes das vesículas estudas
http://www.goshen.edu/.cWtools/download.php/mnF=Phospholipid-Bilayer-July-2005.JPG,mnOD=Pictures,mnOD=My%20Documents,dc=physics,dc=www,dc=goshen,dc=edu, acesso em 01/08/07
http://www.che.vt.edu/Sum/images/cell-membrane.gif, acesso em 01/08/07
Arranjo espacial dos fosfolipídios é muito mais complexo
3.2 Emergência de Competição Entre Modelos de Protocélulas
Chen, I. A.; Roberts, R. W.; Szostak, J. W. Science, 2004, 305, 1474-1476
Objetivos:
1) Investigar se princípios físicos simples poderiam mediar a relação entre genoma e membrana.
2) Investigar a relação entre a concentração interna e o crescimento de protocélulas.
http://en.wikipedia.org/wiki/Cell_growth, acesso em 01/08/07
Complexo “Maquinário Bioquímico”X
* Crescimento celular
http://www.ccs.k12.in.us/chsBS/kons/kons/images/signal%20transduction%20for%20cell%20growth.jpg, acesso em 01/08/07
Resultados
Chen, I. A.; Roberts, R. W.; Szostak, J. W. Science, 2004, 305, 1474-1476
Mistura sob agitação: vesículas isotônicas com marcador / vesículas isotônicas sem marcador
* Vesículas hipertônicas de oleato aumentaram sua superfície às custas de vesículas isotônicas.
Chen, I. A.; Roberts, R. W.; Szostak, J. W. Science, 2004, 305, 1474-1476
Mistura sob agitação: vesículas isotônicas com marcador / vesículas hipertônicas sem marcador
Chen, I. A.; Roberts, R. W.; Szostak, J. W. Science, 2004, 305, 1474-1476
Mistura sob agitação: vesículas túrgidas com marcador / vesículas túrgidas sem marcador
* Vesículas hipertônicas de oleato aumentaram sua superfície às custas de vesículas isotônicas.
Chen, I. A.; Roberts, R. W.; Szostak, J. W. Science, 2004, 305, 1474-1476
Mistura sob agitação: vesículas túrgidas com marcador / vesículas isotônicas sem marcador
* O aumento na superfície de vesículas túrgidas é limitado pelo aumento da concentração interna de solutos não permeáveis nas
vesículas isotônicas.
Chen, I. A.; Roberts, R. W.; Szostak, J. W. Science, 2004, 305, 1474-1476
* Vesículas reforçadas (MA:GMM = 2:1) apresentaram maior aumento em sua superfície com oligoribonucleotídeos como principal soluto.
Chen, I. A.; Roberts, R. W.; Szostak, J. W. Science, 2004, 305, 1474-1476
Estes resultados podem indicar que eficiente replicação de RNA, por elevar a concentração do meio intracelular, poderia levar ao crescimento de uma protocélula, resultando no início da evolução Darwiniana a nível celular...
Algumas Objeções
1. Com o aumento da estabilidade da vesícula há uma diminuição na velocidade de aumento na superfície de área, ou seja, a concentração interna não é o único fator relevante para o crescimento destes modelos de protocélulas.
Vesículas de oleato < vesículas MA:GMM, 2:1 < fosfolipídiosMenor aumento de superfície por unidade de tempo
MENOR EFICIÊNCIA
2. Em todos os experimentos foram utilizados polímeros eletricamente carregados ou associados a contra-íons. Sem estas características (neutros e/ou não associados a contra-íons) os polímeros não são eficientes neste tipo de experimento.
3.3 Evolução Química de RNA Sob Condições Hidrotérmicas e o Papel de Copolímeros Térmicos de Aminoácidos na Formação e Degradação de RNA
Kawamura, K.; Nagahama, M.; Kuranoue K. Advances in Space Research, 2005, 35, 1626-1633
Objetivo:Investigar se Copolímeros Térmicos de Aminoácidos (TCAA) poderiam acelerar a velocidade de formação de RNA, em detrimento a velocidade de decomposição, permitindo a acumulação de RNA em condições hidrotérmicas.
Elevadas Temperaturas
Acúmulo de RNA
Kawamura, K.; Nagahama, M.; Kuranoue K. Advances in Space Research, 2005, 35, 1626-1633
Resultados
* 25 mmol de cada aminoácido foram reunidos e aquecidos a 180°C por 24hs. Após purificada a mistura reacional, a composição dos dois diferentes tipos de TCAA foi determinada.
Kawamura, K.; Nagahama, M.; Kuranoue K. Advances in Space Research, 2005, 35, 1626-1633
Hidrólise sem TCAA
[imidazol] = 0,05M
[TCAA-Std] = 1,11.10-3 M em imidazol 0,05M
Hidrólise semTCAA [His] = 0,05M
Kawamura, K.; Nagahama, M.; Kuranoue K. Advances in Space Research, 2005, 35, 1626-1633
* Com o intuito de avaliar a influência do TCAA, as constantes de velocidade foram calculadas
Onde:
-khy,r/s-1, constante de velocidade relativa à quebra da ligação ribose-
fosfodiéster no polímero 5'-dCrCdGdG
- khy,d/s-1, constante da velocidade relativa à quebra da ligação desoxiribose-
fosfodiéster dos produtos dCrC>p e dGdG
Kawamura, K.; Nagahama, M.; Kuranoue K. Advances in Space Research, 2005, 35, 1626-1633
* A atividade catalítica de TCAA foi tesada frente a oligoguanilatos
Onde:
□ reação com TCAA-std
○ reação sem TCAA-std
∆ reação com TCAA-His
Kawamura, K.; Nagahama, M.; Kuranoue K. Advances in Space Research, 2005, 35, 1626-1633
* Por fim foi testada a eficiência destes copolímeros em degradar 5'-dCrCdGdG frente a ribonucleases
Kawamura, K.; Nagahama, M.; Kuranoue K. Advances in Space Research, 2005, 35, 1626-1633
Conclusão:
3.3 Adsorção de L-Aminoácidos em Areia do Mar
Zaia, D. A. M.; Vieira, H. J.; Zaia, C. T. B. V. J. Braz. Chem. Soc. 2002, 13, 579-581
Zaia, D. A. M.; Zaia, C. T. B. V. Quim. Nova 2006, 29, 786-788
Objetivo:
Avaliar a importância da participação de areias oceânicas na pré-concentração de aminoácidos antes da condensação de peptídeos na Terra primitiva.
Resultados
* 50 μL de soluções 20 mmol/L dos aminoácidos L-alanina, L-ácido glutâmico, L-tirosina e L-lisina, foram separadamente adicionados a tubos Eppendorf contendo 100mg ou 200mg de areia oceânica, juntamente com 450 μL de água destilada.
Zaia, D. A. M.; Vieira, H. J.; Zaia, C. T. B. V. J. Braz. Chem. Soc. 2002, 13, 579-581 http://www.axygen.com/images/CoreIds/PCR0208.gif, acesso em 02/08/07
Condições
H2N O
OHH
L-alanina
H2N O
OHHOH
O
L-ácido glutâmico
Zaia, D. A. M.; Vieira, H. J.; Zaia, C. T. B. V. J. Braz. Chem. Soc. 2002, 13, 579-581
H2N O
OHHHO
L-tirosina
H2N O
OHH
NH2
L-lisina
Zaia, D. A. M.; Vieira, H. J.; Zaia, C. T. B. V. J. Braz. Chem. Soc. 2002, 13, 579-581
Questão interessante:
Zaia, D. A. M.; Vieira, H. J.; Zaia, C. T. B. V. J. Braz. Chem. Soc. 2002, 13, 579-581
4. Quão Complexa é a Organização Bioquímica dos Seres Vivos
Exemplo 1. Epecificidade Estereoquímica
http://www.vrp.com/graphics/dec.galantamine.fig.1.jpg, acesso em 02/08/07
http://opm.phar.umich.edu/phpthumb/phpThumb.php?src=../images/proteins/1n5m.gif&w=400,
Acesso em 02/08/07
NH
O
O
O
Sem a correta orientação espacial a molécula não
apresenta a atividade esperada
HN
O
O N
O
O
Exemplo 2. Erros no “Maquinário Bioquímico” comprometem a funcionalidade do organismo.
http://www.biopsicologia.net/fichas/page_483.html, acesso em 02/08/07
Considerações Finais
* Em qualquer experimento o planejamento exerce total influência no resultado final. Isto nos leva a refletir sobre a validade de uma grande gama de experimentos que simulam as “condições aleatórias da Terra primitiva”.
* Não se questiona, do ponto de vista químico e sintéticos, os resultados obtidos apresentados. Questiona-se a interpretação dada pela “ciência” e seu emprego como modelo para a emergência espontânea (ao acaso) da vida.
* Os trabalhos experimentais que buscam demonstrar uma evolução química, são realizados a partir de um planejamento sintético e reagentes em altíssimo grau de pureza, o que é grosseiramente contraditório aos supostos “caldos primordiais” e aos aleatórios mecanismos evolutivos;
* Sem um eficiente mecanismo de síntese assimétrica, as moléculas formadas não resultariam em moléculas bioativas, uma vez que a formação de racematos torna a mistura reacional inativa tanto ótica quanto biologicamente. Moléculas formadas com outro enantiômero são afuncionais ou inviabilizam o organismo em desenvolvimento.
Referências Bibliográficas1. Miller S. L. Production of amino acids under possible primitive earth conditions, Science 1953,
117, 528-531
2. DOSE, Klaus, “The Origin of Life: More Questions Than Answers”, Interdisciplinary Science Reviews 13 (1988): 348-356
3. HORGAN, John, "In the Beginning...", Scientific American (Fevereiro de 1991): 116-126
4. KASTING, James F., “Earth’s Early Atmosphere”, Science 259 (1993):920-926
5. MILLS, Gordon C., LANCASTER, Malcolm & BRADLEY, Walter L., “Origin of Life &Evolution in Biology Textbooks − A Critique”, The American Biology Teacher 55 (Fevereiro, 1993):78-83
6. Chen, I. A.; Salehi-Ashtiani, K.; Szostak, J. W. J. Am. Chem. Soc., 2005, 127, 13213-13219
7. Chen, I. A.; Roberts, R. W.; Szostak, J. W. Science, 2004, 305, 1474-1476
8. Kawamura, K.; Nagahama, M.; Kuranoue K. Advances in Space Research, 2005, 35, 1626-1633
9. Zaia, D. A. M.; Vieira, H. J.; Zaia, C. T. B. V. J. Braz. Chem. Soc. 2002, 13, 579-581
10. Zaia, D. A. M.; Zaia, C. T. B. V. Quim. Nova 2006, 29, 786-788