Aula 7º ano - Origem da vida na Terra

Origem da vida na Terra

• Qual a origem do Universo?

• Como a Terra se formou?

• Como a vida surgiu no planeta?

• Essas e outras questões sempre intrigaram o ser humano, que há muito tempo, busca respostas satisfatórias para elas.

Como tudo começou?

Em que ano estamos?

Em que ano estamos?• Calendários:

– Gregoriano (Cristão): 2015 d.C.• Início: nascimento de Jesus Cristo. • Calendário solar, isto é, baseado no movimento de translação.• Promulgado pelo papa Gregório XIII, em 24 de fevereiro de 1582,

em substituição ao calendário juliano implantado pelo líder romano Júlio Cesar em 46 a.C.

− Judaico: 5775 (desde 24/09/2014)

• Início: criação do mundo por Deus, segundo o Velho Testamento.

• Calendário lunar e solar, pois os meses são baseados nos ciclos da Lua e os anos são adaptados de acordo com o ciclo solar.

− Chinês: 4713 (desde 18/02/2015)

• Lunisolar (12 lunações e 354 dias – 12 anos e 12 animais)

• Baseado nas fases da lua e, depois, no ano lunissolar de 12 meses

• Calendário mais antigo existente (a partir da Dinastia Shang, 1766 – 1122 a.C.; ou introduzido por Huang-ti, em 2.637 a.C.)

• Calendários:– Islâmico: 1436 (desde 15/11/2014)

• Início: fuga de Maomé de Meca para Medina, no ano 622 d. C.• Calendário lunar• Introduzido no ano de 638 d.C. pelo califa 'Umar ibn al-Khattab.

− Budista: 2558

• Início: contado a partir do ano em que Buda atingiu a iluminação, o Nirvana.

• Calendário lunissolar

− Inca

• Cada mês correspondia a uma festa religiosa e marcava também o período de colheita e semeadura na agricultura

•Lunisolar

• Dividido num ciclo de 365 dias, 12 meses com 30 dias cada, pelo imperador inca Wiracocha (1410-1438 d.C.)

Calendário gregoriano e calendário juliano

Calendário judaico

Calendário chinês

Calendário islâmico (muçulmano)

Calendário budista

Calendário inca

Calendário maia

Calendário asteca

Calendário nazca

Qual a idade do planeta Terra?

Há quanto tempo surgiram as primeiras formas de vida?

Como tudo começou?

• Ao longo da história da humanidade, diferentes povos, de diferentes maneiras, procuraram responder a essa questão primordial.

• De fato, todas as sociedades humanas possuem relatos, os mitos, que descrevem seja a formação do Universo seja a origem da humanidade e a criação dos outros seres vivos.

Mitos de criação• Para os antigos gregos, que há mais de 2 mil anos

habitavam a região da Grécia atual e terras vizinhas, no início, a terra e o céu estavam misturados, mas houve uma separação que originou Urano, representante do céu, e Gaia, deusa primordial que representa a terra e é a geradora de plantas e animais.

• Já os povos indígenas do Alto Xingu, que vivem na Terra Indígena do Xingu, no Mato Grosso, explicam a própria origem assim: no começo, havia Mavutsinim, que vivia sozinho. Um dia, de uma concha, Mavutsinim fez uma mulher, com a qual se casou e teve um filho. Todos os indígenas do Alto Xingu seriam netos do filho de Mavutsinim.

Mitologia grega

Caos: primeiro deus a surgir no universoUrano: deus do céu Gaia: deusa da terra

Origem dos deuses da mitologia grega

Origem simplificada dos deuses da mitologia grega

Mitologia dos povos indígenas do Xingu

Características das mitologias• Mitos são relatos fantásticos e simbólicos, que descrevem e

explicam a origem de fenômenos, seres ou costumes de um povo.

• As narrativas mitológicas geralmente se referem a eventos ocorridos antes da origem do ser humano na Terra ou a histórias envolvendo os primeiros humanos.

• Os mitos sempre incluem seres sobrenaturais ou divindades, que são os autores dos principais acontecimentos relatados. A princípio, portanto, trata-se de relatos fantásticos, e, como tal, não se baseiam em fatos reais.

Características das mitologias• A mitologia de um povo, além de explicar a origem

das coisas, também inclui rituais que se repetem ciclicamente, com festas que celebram o fim de um ano e o começo de outro.

• O novo ano representa o início de um novo ciclo de criação, quando os campos serão semeados. É fundamental, portanto, que essa data coincida com o início da estação das chuvas, caso contrário as sementes serão perdidas.

• Como, além do significado religioso, os mitos também podem ter um sentido prático para os povos que os criam, alguns deles baseiam-se na observação cuidadosa dos fenômenos naturais.

• Alguns povos tinham sacerdotes - astrônomos que observavam sinais da passagem das estações do ano e o movimento das estrelas e, com base nessas observações, estabeleciam as datas que definiriam um ciclo.

Características das mitologias

O pensamento racional científico• Os registros mais antigos de mitos gregos estão entre os séculos IX e

VIII a.C. Pouco a pouco, porém, o pensamento mítico foi sendo substituído pelo pensamento filosófico e racional (raciocínio lógico), especialmente entre gregos e indianos.

• Entre os séculos VI e III a.C., filósofos gregos passam a buscar no mundo real as explicações para a origem de todas as coisas. Então, uma de suas principais preocupações é explicar as transformações: por exemplo, como as plantas surgem e se desenvolvem na terra.

• Gradualmente, sobretudo a partir do filósofo grego Aristóteles (que viveu no século IV a.C.), a observação direta dos fenômenos passa a ocupar lugar de destaque na explicação do mundo. Modernamente, a observação e a descrição de fenômenos, o pensamento racional, a experimentação e a formulação de teorias formam as bases das ciências naturais.

Método científico• É um conjunto de regras básicas e etapas utilizadas

para produzir um conhecimento científico.

• Na maioria das ciências, isto consiste em juntar evidências observáveis (fatos, provas, pistas, etc), empíricas (isto é, a partir de experiências ou observações) e mensuráveis (que se podem medir) e as analisar com o uso da lógica.

Método científico

• Geralmente, envolve as seguintes etapas: observação, hipótese, experimentação e conclusão

• A hipótese testada é submetida a instituições científicas e poderá ser aceita como uma lei e integrada a uma teoria e/ou sistema teórico.

• Mas o conhecimento científico não é definitivo. Ele está sempre em construção, sempre se modificando.

• O conhecimento científico é construído por pessoas comuns, que erram, acertam, mas, principalmente, tentam encontrar soluções

Resumo sobre o método científico• O cientista observa um fato e formula um problema.• Pensa em uma hipótese para resolver o problema.

A hipótese é uma solução provisória que o cientista dá para o problema.

• O cientista faz novas observações ou experimentos para testar a hipótese. Para diminuir as chances de erro, ele realiza, sempre que possível, um teste controlado: compara duas situações quase idênticas, que se diferenciam em um único fator.

• Finalmente, analisa os resultados do experimento e vê se a sua hipótese se confirma. Nesse caso, elabora uma teoria para explicar aquele fenômeno observado.

Características das Ciências• Utilizam-se de métodos científicos

• As teorias científicas são produzidas quando são encontradas evidências, fatos, provas, pistas

• As teorias científicas podem ser modificadas se não se mostrarem mais capazes de explicar um fenômeno

Características do senso comum e dos mitos

• Não utilizam os métodos científicos, nem precisam de evidências, fatos, provas, pistas

• Dependem das crenças individuais (e de grupos de pessoas), da fé, de dogmas (verdades que não podem ser contestadas), de superstições e de rituais

• São maneiras de se explicar aquilo que não se entende sem a necessidade de provas

• Ou seja, são diferentes tipos de conhecimento

• Não dá pra compararmos cada tipo de conhecimento: depende de pra quê eles servem, pra quê são usados

• As ciências são um tipo de conhecimento importante para compreendermos o mundo em que vivemos, os fenômenos e os fatos que ocorrem no dia-a-dia

Ciência e Mitos

Teoria do Big Bang• A explicação científica mais aceita atualmente para a origem do Universo é

a teoria do Big Bang (“grande explosão”).

• Essa teoria foi proposta em 1948, por George Gamow (1904-1968), cientista ucraniano naturalizado estadunidense.

• Segundo esta teoria, entre 13 e 15 bilhões de anos atrás, toda a matéria que constitui o universo estaria em um estado de grande densidade (isto é, muito concentrada) e em temperaturas muito elevadas.

• Então, há 13,7 bilhões de anos teria havido uma súbita expansão (o evento denominado Big Bang) desse núcleo de matéria condensada, que continua a ocorrer até hoje.

• Posteriormente, formaram-se as estrelas, os planetas e os demais corpos celestes.

Teoria do Big Bang

Origem e evolução do Sistema Solar.

nuvem de poeira e gás

núcleo da matéria

formação dasórbitas dos planetas

Sol

A formação do Sistema Solar

A formação do planeta Terra• A partir de várias evidências, os cientistas acreditam que o planeta

Terra teria se formado há 4,6 bilhões de anos.

• No início, o planeta Terra teria sido muito quente e não apresentaria condições para a formação da vida.

• O resfriamento gradual da superfície, com a formação de rios e mares, entre outras transformações, criou as condições favoráveis para o aparecimento dos primeiros seres vivos.

Origem da vida na Terra• Formação do planeta Terra há cerca de 4,5 bilhões de anos

(evidências geológicas – rochas, minerais, carbono – e de fósseis).

• A aparência física e as condições da atmosfera, da temperatura e do clima eram bem diferentes das atuais.

• Nessas condições, no início, era um planeta inóspito, sem nenhuma forma de vida e sem condições para que isso acontecesse.

• 3,8 bilhões de anos: origem e desenvolvimento das primeiras formas de vida (microrganismos procariontes), com o aparecimento e aumento nos níveis de oxigênio na atmosfera

• 1,5 bilhão de anos: surgimento e evolução dos organismos eucariontes; surgem então, vários grupos de animais e plantas.

• Como essas primeiras formas de vida apareceram na Terra?

Principais explicações sobre a origem da vida e diversidade dos seres vivos

• Os principais tipos de explicações para responder a essas questões são:

– Explicações fixistas: consideram que as espécies, desde o seu surgimento, são imutáveis, ou seja, não sofrem modificações. Dentre as explicações fixistas podemos citar: a geração espontânea (ou abiogênese), o catastrofismo e o criacionismo.

– Teorias evolucionistas: consideram que as espécies sofrem modificações ao longo do tempo. São exemplos a teoria da evolução de Lamarck (lamarckismo) e a teoria da evolução de Darwin (darwinismo).

• Após muitas evidências encontradas e experimentos realizados, os cientistas concluíram que todo ser vivo se origina de outro ser vivo. Sendo assim, todos os organismos atuais descendem de um ancestral comum. As teorias sobre a evolução dos seres vivos procuram explicar como isso aconteceu.

• Mas, como tudo começou? Como surgiu o primeiro ser vivo na Terra?

Teorias sobre a evolução dos seres vivos

Criacionismo

• Ideia não científica, pois não pode ser testada por meio de experimentos ou evidências observáveis. Está baseada na crença e na fé dos indivíduos. Defende que todos os seres vivos sejam obra divina e que, por isso, seriam perfeitos e não necessitariam sofrer alterações ao longo do tempo.

Catastrofismo• Teria havido uma série de catástrofes geológicas, surgindo

posteriormente novas espécies vindas de outras regiões por meio de migrações.

Teoria de origem extraterrestre (panspermia cósmica)

• Considera que a vida teria se originado no espaço, em outro planeta ou galáxia, e teria viajado até o planeta Terra em meteoros, por exemplo, e aqui se instalado e evoluído.

• Em 1908, o químico Svante Arrhenius afirmou que a vida teria chegado à Terra na forma de esporos e bactérias provenientes do universo, tendo se desprendido de algum planeta no qual já existiam.

• Em 1984, foi encontrado na Antártida um meteorito proveniente de Marte, que caiu na Terra aproximadamente há 13 mil anos. Estudos científicos mostraram que esse meteorito continha substâncias orgânicas, típicas dos seres vivos, além de algumas marcas que aparentemente poderiam ter sido deixadas por bactérias.

• No entanto, isso não comprova a existência de vida naquele planeta, uma vez que esses achados podem ser resultado de contaminação após o meteorito ter caído na Terra ou podem ter sido produzidos por processos inorgânicos, que não envolvem organismos vivos.


Meteorito ALH84001 econtrado na Antártida, em 1984. Mede cerca de 12 cm de comprimento.

• Há dois argumentos contrários:

– As condições de vida no meio interestelar são pouco favoráveis. Quando um meteorito entra na atmosfera, se produz uma fricção que o faz entrar em combustão, destruindo qualquer esporo ou bactéria que estivesse nele.

– Não há uma explicação sobre como se formou a vida no planeta hipotético.


Teoria da geração espontânea (abiogênese)

• Segundo essa teoria, seres vivos poderiam surgir a partir de matéria não viva, como a matéria orgânica em decomposição. Essa teoria se baseou em observações cotidianas, como, por exemplo, a aparição de larvas de moscas em alimentos em decomposição.

• Grandes estudiosos da Antiguidade até o século XIX defenderam a geração espontânea: Thales de Mileto, Platão, Aristóteles, Galileu Galilei, Francis Bacon, René Descartes e Isaac Newton.

Cientistas que defendiam a teoria da abiogênese e a teoria da biogênese

• Na Índia antiga, na Babilônia e no Egito antigo, dizia-se que as rãs, os crocodilos e as cobras eram gerados pelo lodo dos rios.

• Receita do médico belga Van Helmont (1577-1644) para produzir animais:

– Para ratos: “Enche-se de trigo e fermento um vaso, fechando-o com uma camisa suja, de preferência de mulher. Um fermento vindo da camisa, modificado pelo odor dos grãos, transformará em ratos o próprio trigo.”

– Para escorpiões: “Faça um buraco em um tijolo e ponha ali erva de manjericão bem triturada. Aplique um segundo tijolo sobre o primeiro e exponha tudo ao sol. Depois de alguns dias, com o manjericão agindo como fermento, nascerão pequenos escorpiões.”

Teoria da geração espontânea (abiogênese)

• O cientista italiano iniciou uma série de experimentos para provar que a vida não poderia ser gerada a partir de matéria não-viva (geração espontânea).

• Ele colocou pedaços de carne em dois grupos de frascos: um aberto e o outro coberto por um pedaço de gase.

• O que você espera que tenha ocorrido nos frascos abertos e nos frascos cobertos, após alguns dias? Explique.

Experimento de Francesco Redi (1668)


• Redi observou que, após alguns dias, apareceram larvas de moscas sobre a carne dos frascos abertos; nos frascos cobertos, nada ocorreu sob a carne, mas apareceram larvas do lado externo dos frascos.

• Redi concluiu que a carne não gera as larvas; moscas adultas devem ter sido atraídas pelo cheio de material em decomposição e então puseram ovos sob a carne; as larvas nasceram, portanto, dos ovos postos pelas moscas.


A invenção do microscópio• Sua origem é atribuída a Hans e Zacharias Janssen (1590).

• Em 1665, Robert Hooke publicou um livro em que descreve observações, feitas com microscópio, de objetos artificiais, de “elementos inertes” (gelo e neve), do “mundo vegetal” (cortiça, fósseis e carvão vegetal) e do “reino animal” (piolhos, olho composto da mosca).

• Em 1673, Antonie Van Leeuwenhoek começa a descrever, através de cartas, suas observações (em 1674, descreve uma alga clorófita, Spyrogyra; em 1683, o próprio dente; em 1702, um protozoário ciliado, Vorticella) dos microrganismos (seres até então desconhecidos por serem invisíveis ao olho nu).

• Com isso, os defensores da abiogênese acreditaram ainda mais na sua teoria, afirmando que seres tão pequenos não se reproduziam e sim surgiam espontaneamente.

Microscópio de Hooke

Células de cortiça no microscópio: nome “célula” (pequenas cavidades, “celas”).

Microscópio de Leeuwenhoek

• Queria provar que os microrganismos surgiam por geração espontânea.

• Colocou um caldo de nutrientes em diversos frascos e os submeteu à fervura por 30 minutos.

• Então, lacrou os frascos com rolhas e os deixou de repouso por alguns dias.

• Após esse tempo, ao examinar o caldo no microscópio, notou que havia microrganismos; como explicar?

• Explicação dele: os microrganismos surgiram por geração espontânea, já que a fervura teria matado todos os seres eventualmente presentes no caldo e nenhum microrganismo poderia ter entrado no frasco após ter sido lacrado com as rolhas.

Experimentos de John Needham (1713-1781)



• Repetiu os experimentos de Needham, com algumas modificações.

• Spallanzani colocou caldo nutritivo em balões de vidro e fechou-os hermeticamente, colocando-os para ferver por cerca de 1 hora.

• Dias depois, viu que o caldo de nutrientes não continha microrganismos. Como explicar?

• Segundo ele, Needham não ferveu o caldo por um tempo suficiente (30 minutos) para esterilizá-lo (matar todos os microrganismos).

• Needham respondeu afirmando que o longo tempo de fervura destruía a “força vital” ou “princípio ativo” do caldo e ainda tornava o ar desfavorável ao aparecimento da vida (diminuía a quantidade de oxigênio).

Experimentos de Lazzaro Spallanzani (1729-1799)

Experimentos de Lazzaro Spallanzani (1729-1799)

GERAÇÃO ESPONTÂNEA?

• Pasteur preparou um caldo de carne (excelente meio de cultura para microrganismos) e colocou-o em um frasco com “pescoço de cisne”, submetendo o líquido contido nele à fervura para a esterilização (aquecimentos seguidos de resfriamentos bruscos – pasteurização).

• Após a fervura, à medida que o líquido resfriava, gotículas de água se acumulavam no pescoço do frasco agindo como uma espécie de filtro retendo os microrganismos contidos no ar que penetrava no balão, impedindo a contaminação do caldo.

• Esse experimento mostrou que não era a falta de ar fresco que impedia a formação de microrganismos no caldo e que não havia nenhuma “força vital” que seria destruída após a fervura, pois se o mesmo caldo esterilizado fosse submetido ao ar sem a filtragem que o balão com pescoço de cisne proporcionava, surgiriam microrganismos que advinham de contaminação.

Experimentos de Louis Pasteur (1860)



• Assim, foi descartada de vez a teoria da geração espontânea ou abiogênese.

• Mas, se os seres vivos surgem a partir de outros seres vivos, como foi que se originou o primeiro ser vivo?


Teoria de Oparin-Haldane(Teoria de Origem Físico-Química)

• Foi proposta, ao mesmo tempo, na década de 1920, pelos cientistas Alexander Oparin e John Haldane.

• É a teoria aceita por quase todos os cientistas atualmente.

• Diz que os primeiros seres vivos foram originados e evoluíram de algumas substâncias orgânicas formadas nos mares primitivos da Terra, sob determinadas condições:

– Água líquida acumulada nas depressões da superfície terrestre;– Presença dos elementos carbono (C), hidrogênio (H), oxigênio (O) e

nitrogênio (N), principalmente nos gases metano (CH4), amônia (NH3), água (H2O) e hidrogênio (H2), componentes da atmosfera primitiva.

– Energia para as reações químicas sob a forma de radiação ultravioleta, radiação cósmica, descargas elétricas, etc.

• Segundo esta teoria, em algum momento o planeta Terra proporcionou um ambiente adequado para que substâncias inorgânicas fossem transformadas em substâncias orgânicas.

• Essas substâncias se agruparam e uniram-se a moléculas de água, formando estruturas maiores, os coacervados. Esses, apesar de não terem vida, seriam os precursores dos primeiros seres vivos.


Uma molécula é formada por átomos de elementos químicos.

Na figura abaixo, o oxigênio e o hidrogênio são elementos químicos.

Quantos átomos existem na molécula de água?

Exemplos de moléculas de outras substâncias químicas.

Transformação de moléculas inorgânicas (água, metano e amoníaco) em moléculas orgânicas.

Exemplo de transformação de moléculas inorgânicas em moléculas orgânicas: fotossíntese

Moléculas inorgânicas:

-Moléculas simples e pequenas (poucos átomos);

- Encontradas fora de organismos vivos;

- Em geral, não apresentam átomos de carbono (exceções: CO2 e CH4);

Moléculas orgânicas:

-Moléculas complexas e maiores (muitos átomos);

- Presença de carbono (C) e hidrogênio (H);

- Encontradas em seres vivos

• Oparin possuía conhecimentos em astronomia, geologia, biologia e bioquímica. Por seus estudos de astronomia, sabia que na atmosfera do Sol, de Júpiter e de outros corpos celestes, existem os gases metano, hidrogênio e amônia, que apresentam carbono, hidrogênio e nitrogênio. Só faltava o oxigênio. Então pensou na água.

• Como teria havido água se as temperaturas na Terra eram altíssimas nesse período? Atualmente, os 30 km de espessura média da crosta terrestre indicam ter havido intensa atividade vulcânica. Além disso, são expelidos, hoje em dia, 10% de vapor d’água junto com o magma. Essa atividade vulcânica tendo ocorrido por milhões de anos teria provocado a saturação de umidade (vapor d’água) na atmosfera, o que teria feito com que a água não ficasse só como vapor.


• Em 1953, o bioquímico estadunidense Stanley Miller testou em laboratório a teoria de Oparin e Haldane. Ele construiu um sistema que simulava a atmosfera primitiva da Terra, representando o processo de formação de chuvas, as descargas elétricas na atmosfera e o depósito de substâncias sobre o solo aquecido do planeta.

• Após algum tempo de funcionamento, Miller conseguiu extrair desse sistema substâncias orgânicas, resultado que apoia a teoria de Oparin-Haldane.

• Atualmente, acredita-se que a composição da atmosfera primitiva seja diferente da utilizada por Miller, porém, de qualquer maneira, ele conseguiu mostrar a formação de substâncias orgânicas. Ainda há um debate sobre o significado desse experimento.


• As altas temperaturas, os raios ultravioleta e as descargas elétricas (relâmpagos) teriam provocado reações químicas entre aqueles elementos (C, H, O, N) e isso teria originado aminoácidos.

• Por conta do calor, as moléculas de aminoácidos poderiam se combinar (ligações peptídicas), dando origem a proteínas.

• As chuvas, por milhares ou milhões de anos, teriam originado os mares onde foram parar os aminoácidos e as proteínas, que se combinaram e multiplicaram. Aminoácidos e proteínas então teriam formado coacervados (aglomerados de moléculas proteicas envolvidas por moléculas de água), que seriam capazes de incorporar novos materiais, tornando-se mais complexos.


• Com a formação de ácidos nucleicos (DNA e RNA), permitindo a reprodução das células primitivas e o controle da sua organização molecular, estavam formadas as formas de vida mais primitivas e capazes de se reproduzirem, de ter um metabolismo, apresentar hereditariedade e evoluir.

• Mas como saber se essa explicação é científica? Por meio de experimentos que a confirmem.

• Em 1953, Stanley Miller, simulando a composição de gases e as condições da atmosfera primitiva, conseguiu demonstrar a formação de compostos orgânicos, como os aminoácidos.


Experimento de Miller (1953)



• Em 1957, Sidney Fox submeteu a um aquecimento prolongado uma mistura seca de aminoácidos e, após lento resfriamento, observou que haviam se formado moléculas mais complexas, que tinham muitas características das proteínas dos seres vivos.

• Em resumo, a vida teria surgido na Terra a partir da organização da matéria inorgânica em matéria orgânica. A matéria orgânica sofreu transformações até formar os primeiros coacervados, os quais se transformaram até originar a primeira forma de vida, provavelmente unicelular e heterotrófica. Esse seria o ancestral de todas as formas de vida que existiram e das que ainda existem hoje na Terra.


Características dos seres vivos

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