ORIGEM DA VIDA: HIPÓTESE HETEROTRÓFICA E HIPÓTESE AUTOTRÓFICA

A EVOLUÇÃO DO METABOLISMO

            As características fundamentais de um ser vivo é possuir compostos orgânicos na constituição da sua estrutura (ou são formados por uma célula – unicelulares, ou várias células – pluricelulares) e ter a capacidade de reprodução.

 Todo ser vivo precisa de alimentos, que são degradados nos processos metabólicos para a liberação de energia e realização de funções. Esses alimentos degradados também podem ser utilizados como matéria-prima na síntese de outras substâncias orgânicas, possibilitando o crescimento e a reposição de perdas.

Existem duas hipóteses para explicar como os primeiros seres conseguiram obter e degradar o alimento para sua sobrevivência: a hipótese heterotrófica e a hipótese autotrófica.

HIPÓTESE HETEROTRÓFICA

            Segundo essa hipótese, os primeiros organismos eram estruturalmente muito simples, sendo de se supor que as reações químicas em suas células também eram simples. Eles viviam em um ambiente aquático, rico em substâncias nutritivas, mas provavelmente não havia oxigênio na atmosfera, nem dissolvido na água dos mares. Nessas condições, é possível supor que, tendo alimento abundante ao seu redor, esses primeiros seres teriam utilizado esse alimento já pronto como fonte de energia e matéria-prima. Eles seriam Heterótrofos (hetero = diferente, trofos = alimento): organismos que não são capazes de sintetizar seus próprios alimentos a partir de compostos inorgânicos, obtendo-os prontos do meio ambiente.

            Os seres capazes de sintetizar seus próprios alimentos a partir de substância inorgânicas simples são chamados autótrofos (auto = próprio, trofos = alimento), como é o caso das plantas.

            Uma vez dentro da célula, esse alimentos precisa ser degradado. Nas condições da Terra atual, a via metabólica mais simples para se degradar o alimento sem oxigênio é a fermentação, um processo anaeróbio (an = sem, aero = ar, bio = vida). Um dos tipos mais comuns de fermentação é a alcoólica. O açúcar glicose é degradado em álcool etílico (etanol) e gás carbônico, liberando energia para as várias etapas do metabolismo celular.

            Esses organismos começaram a aumentar em número por reprodução. Paralelamente a isso, as condições climáticas da Terra também estavam mudando a ponto de não mais ocorrer síntese pré-biótica da matéria orgânica. Desse modo, o alimento dissolvido no meio teria começado a ficar escasso.

            Com o alimento reduzido e um grande número de indivíduos nos mares, deve ter havido muita competição, e muitos organismos teriam morrido por falta de alimento. Acredita-se que nesse novo cenário teria ocorrido o surgimento de alguns seres capazes de captar a luz solar com o auxílio de pigmentos como a clorofila. A energia da luz teria sido utilizada para a síntese de seus próprios alimentos orgânicos, a partir de água e gás carbônico. Teriam surgido assim os primeiros seres autótrofos: os seres fotossintetizantes (foto = luz, síntese = em presença de luz), que não competiam com os heterótrofos e proliferaram muito.

            Esses primeiros seres fotossintetizantes foram fundamentais na modificação da composição da atmosfera: eles introduziram o oxigênio no ar, e a atmosfera teria passado de redutora a oxidante. Até os dias de hoje, são principalmente os seres fotossintetizantes que mantêm os níveis de oxigênio na atmosfera, o que é fundamental para a vida no nosso planeta.

            Havendo disponibilidade de oxigênio, foi possível a sobrevivência de seres que desenvolveram reações metabólicas complexas, capazes de utilizar esse gás na degradação do alimento. Surgiram, então, os primeiros seres aeróbios, que realizavam a respiração. Por meio da respiração, o alimento, especialmente o açúcar glicose, é degradado em gás carbônico e água, liberando muito mais energia para a realização das funções vitais do que na fermentação.

            A fermentação, a fotossíntese e a respiração permaneceram ao longo do tempo e ocorrem nos organismos que vivem atualmente na Terra.

HIPÓTESE HETEROTRÓFICA

FERMENTAÇÃO  à      FOTOSSÍNTESE    à       RESPIRAÇÃO

HIPÓTESE AUTOTRÓFICA

            Alguns cientistas têm argumentado que os seres vivos não devem ter surgido em mares rasos e quentes, como proposto por Oparin e Haldane, pois a superfície terrestre, na época em que a vida surgiu, era um ambiente muito instável. Meteoritos e cometas atingiam essa superfície com muita frequência, e a vida primitiva não poderia se manter em tais condições.

            Logo no início da formação da Terra, meteoritos colidiam fortemente com a superfície terrestre, e a energia dessas colisões era gasta no derretimentos ou até mesmo na vaporização da superfície rochosa. Os meteoritos fragmentavam-se e derretiam, contribuindo com sua substância para a Terra em crescimento. Um impacto especialmente violento pode ter gerado a Lua, que guarda até hoje em sua superfície o registro desse período, que na superfície da Terra foi apagado, ao longo do tempo pela erosão.

            A maioria dos meteoritos se queima até desaparecer quando entra na atmosfera terrestre atual e brilha no céu como estrelas cadentes. Nos primórdios da Terra, os meteoritos eram maiores, mais numerosos e mais frequentes.

Alguns cientistas especulam que os primeiros seres vivos não poderiam ter sobrevivido a esse bombardeio cósmico, e propõem que a vida tenha surgido em locais mais protegidos, como o assoalho dos mares primitivos.

Em 1977, foram descobertas nas profundezas oceânicas as chamadas fontes termais submarinas, locais de onde emanam gases quentes e sulfurosos que saem de aberturas no assoalho marinho. Nesses locais a vida é abundante. Muitas bactérias que aí vivem são autótrofas, mas realizam um processo muito distinto da fotossíntese. Onde essas bactérias vivem não há luz, e elas são a base de uma cadeia alimenta peculiar. Elas servem de alimento para os animais ou então são mantidas dentro dos tecidos deles. Nesse caso, tanto os animais como as bactérias se beneficiam: elas têm proteção dentro do corpo dos animais, e estes recebem alimentos produzidos pelas bactérias.

A descoberta das fontes termais levantou a possibilidade de que a vida teria surgido nesse tipo de ambiente protegido e de que a energia para o metabolismo dos primeiros seres vivos teria ocorrido por um mecanismo autotrófico denominado quimiossíntese. Alguns cientistas acreditam que os primeiros seres vivos foram bactérias, que obtinham energia para o metabolismo a partir da reação entre substâncias inorgânicas, como fazem as bactérias encontradas atualmente nas fontes termais submarinas e em outros ambientes muito quentes (com cerca de 60 a 105̕ ) e sulfurosos. Segundo essa hipótese que toda a vida que conhecemos descende desse tipo de bactéria que devia ser autotrófica.

Os que argumentam a favor dessa hipótese baseiam-se em evidências que sugerem abundância de sulfeto de hidrogênio (gás sulfídrico, H2S que tem cheiro de ovo podre) e compostos de ferro na Terra primitiva. As primeiras bactérias devem ter obtido energia de reações que tenham envolvido esses compostos para a síntese de seus compostos orgânicos.

Algumas bactérias que vivem atualmente em fontes quentes e sulfurosas podem realizar a reação química a seguir, que pode ter sido a reação fundamental fornecedora de energia para os primeiros seres vivos:

FeS	+	H2S	à	FeS2	+	H2	+	Energia
Sulfato Ferroso	+	Gás Sulfídrico	à	Sulfeto Ferroso	+	Hidrogênio	+	Energia

           A energia liberada por essa reação pode ser usada pelas bactérias para quebrar o CO2 do meio e aproveitar o carbono na produção de compostos orgânicos essenciais para a vida.

            Assim, segundo essa hipótese, a quimiossíntese – um processo autotrófico – teria surgido primeiro. Depois teriam surgido a fermentação, a fotossíntese e finalmente a respiração.

            Os debates sobre a origem da vida são apaixonantes e existem opiniões diversas, porém a hipótese mais aceita nos meios científicos é a do metabolismo pela via heterotrófica, embora a hipótese autotrófica venha ganhando cada vez mais adeptos.

Fonte: Sônia Lopes_Bio Volume Único, Editora Saraiva, 2004

HIPÓTESES SOBRE A ORIGEM DA VIDA: CRIANDO AS CONDIÇÕES DA TERRA ANCESTRAL

Stanley Lloyd Miller e Harold Clayton Urey

O EXPERIMENTO DE MILLER:

                A hipótese da evolução gradual dos sistemas químicos foi testada pela primeira vez pelo químico americano Stanley Lloyd Miller, em 1953. Na época, Miller trabalhava com Harold Clayton Urey, na Universidade de Chicago, razão pela qual muitos preferem dizer experimento de Miller-Urey.

                Miller construiu um aparelho que simulava as condições da Terra primitiva e introduziu nele os componentes que provavelmente constituíam a atmosfera naquela época: amônia(NH3), Hidrogênio (H2), metano (CH4) e vapor d’água.

                A água, ao ser fervida, forma vapor e promove a circulação em todo o sistema, em um só sentindo. No balão em que se encontra a mistura gasosa ocorrem descargas elétricas, simulando os raios que, na Terra primitiva, deviam ocorrer com frequência. Após as descargas elétricas, os materiais são submetidos a um resfriamento para simular a condensação nas altas camadas da atmosfera, que provoca as chuvas. A parte em U desse sistema simula os mares primitivos, que recebiam as chuvas e os compostos formados na atmosfera.

                Pela análise da água contida nessa parte em U pode-se verificar a formação de moléculas orgânicas, dentre elas alguns aminoácidos, substâncias que formam as proteínas.

               Moléculas Orgânicas

Fonte: Sônia Lopes_Bio Volume Único, Editora Saraiva, 2004

                

HIPÓTESES SOBRE A ORIGEM DA VIDA

Aleksander I.Oparin e John S. Haldane cientistas que desenvolveram hipóteses sobre a origem da vida

HIPÓTESE DE OPARIN E HALDANE

                Trabalhando independentemente, o cientista russo Aleksander Ivanovich Oparin (1894-1980) e o cientista inglês John Burdon Sanderson Haldane (1892-1964) propuseram, na década de 1920, hipóteses semelhantes sobre como a vida teria se originado na Terra. Apesar de existirem pequenas diferenças entre as hipóteses desses cientistas, basicamente eles propuseram que os primeiros seres vivos surgiram a partir de moléculas orgânicas que teriam se formado na atmosfera primitiva e depois nos oceanos, a partir de substâncias inorgânicas.

                Vamos, de modo, simplificado, apresentar uma síntese dessas ideias: as condições da Terra antes do surgimento dos primeiros seres vivos eram muito diferentes das atuais. A Erupções vulcânicas eram muito abundantes, liberando grande quantidade de gases e de partículas para a atmosfera. Esses gases e partículas ficaram retidos por ação da força da gravidade e passaram a compor a atmosfera primitiva.

                Embora ainda não exista um consenso sobre a composição da atmosfera primitiva, muitos cientistas consideram que provavelmente ela era composta principalmente de metano (CH4), amônia (NH3), gás hidrogênio (H2) e vapor d’água (H2O). Não havia o gás oxigênio (O2) ou ele estava presente em baixíssima concentração; por isso se fala em ambiente redutor. Nessa época, a Terra estava passando por um processo de resfriamento, que permitiu o acúmulo de água nas depressões da sua crosta, formando os mares primitivos.

                As descargas elétricas e as radiações eram intensas e teriam fornecido energia para que algumas moléculas presentes na atmosfera se unissem, dando origem a moléculas maiores e mais complexas: as primeiras moléculas orgânicas. É importante lembrar que na atmosfera daquela época, diferentemente do que ocorre hoje, não havia o escudo de ozônio (O3) contra as radiações, especialmente a ultravioleta, que, assim, atingiam a Terra com grande intensidade.

                As moléculas orgânicas formadas eram arrastadas pelas águas das chuvas e passavam a se acumular nos mares primitivos, que eram quentes e rasos. Esse processo, repetindo-se ao longo de muitos anos, teria transformado os mares primitivos em verdadeiras “sopas nutritivas”, ricas em matéria orgânica. Essas moléculas orgânicas poderiam ter-se agregado, formando coacervados, nome derivado do latim coacervare, que significa formar grupos. No caso, o sentido de coacervatos é o de conjuntos de moléculas orgânicas reunidas em grupos envoltos pro moléculas de água.

                Esses coacervatos não eram seres vivos, mas uma primitiva organização das substâncias orgânicas em um sistema semi-isolado do meio, podendo trocar substância com o meio externo e havendo possibilidade de ocorrerem inúmeras reações químicas em seu interior.

                Não se sabe como a primeira célula surgiu, mas pode-se supor que, se foi possível o surgimento de um sistema organizado como os coacervatos, podem ter surgido sistemas equivalentes, envoltos por uma membrana formada por lipídios e proteínas e contendo em seus interior a molécula de ácido nucleico. Com a presença do ácido nucleico, essas formas teriam adquirido a capacidade de reprodução. Nesse momento teriam surgido os primeiros seres vivos que, apesar de muitos primitivos, eram capazes de se reproduzir, dando origem a outros seres semelhantes a eles.

Fonte: Sônia Lopes_Bio Volume Único, Editora Saraiva, 2004

LEANDRO KARNAL E AS QUATRO LINHAS DE FORÇA: 4.ª O ALUNO

      Leandro Karnal, em seu livro Conversas com um Jovem Professor nos sugere que o profissional da educação deve pensar em quatro linhas de força que devem cruzar quando falamos de uma boa aula, vamos verificar cada uma delas no Blog do Maffei, mas uma por dia:

         A última linha de força de uma aula é o aluno. É a linha mais importante. O aluno é para o professor e que o paciente é para o médico. É o objetivo da sua existência profissional. Há uma inversão tradicional da função pedagógica: considerar o aluno um problema para a escola. O comportamento do aluno pode ser um problema: ele não é um problema. Voltamos à metáfora médica: a doença é o problema, o doente não é.

         Estamos diante de um dos dilemas mais curiosos do ensino: você pode combater o mau comportamento, mas sempre lembrando que o aluno é seu objetivo maior. Separar essas coisas é difícil e, como eu, provavelmente você vai errar nesse campo.

         Os cristão medievais tinham uma regra que podemos adaptar com sucesso: odiar o pecado e amar o pecador. Sabe a consequência disso? Se entendermos a ideia bem, significaria deixar claro que eu não admito a bagunça porque ela é inimiga do aluno e não exatamente minha. Do ponto de vista ideal, que o aluno sinta que nunca é pessoal, que ele não é o problema, que eu posso até pedir que ele se retire da sala, mas porque, e unicamente, ele está impedindo a ele e à turma de atingirem o resultado. É preciso muita maturidade para isso. Quase ninguém tem. Eu não tive muitas vezes.

         Acho que a coisa mais óbvia de todas eu levei muitos anos para entender. Existem fichas de avaliação, padrões, tabelas e até notas para se dar ao professor. A mais importante sempre esteve bem diante de mim: o olhar dos alunos. Eles dizem, com absoluta naturalidade, sobre o andamento de tudo. Aprender a ler seus olhos. Os olhos dos seus alunos são o espelho da Branca de Neve: dizem tudo o que você perguntar. “Não estamos entendendo, não tenho interesse, estou adorando, você fala alto demais, não estou ouvindo”: tudo está lá. Passei muitos anos achando que eu deveria falar mais e agir mais. Hoje acho que devo ver e ouvir mais.

         Há poucos bons professores. Há muita gente que dá aula bem. Acho que o ponto principal que diferencia um do outro é a capacidade de olhar para seu aluno e se sentir junto com ele. Não confundam essa reflexão, por favor, com a ideia de que você deve oscilar tudo que faz em função do olhar de agrado e desagrado do aluno. Aqui vem a parte mais importante (e difícil): conhecer o olhar do meu aluno é conhecer meu ponto de partida, não meu objetivo final. Educar pode ser (e com frequência é) contrariar a vontade imediata do aluno. O olhar dele, a sensibilidade para com ele é seu ponto de partida. É quem diz quanta energia, quanta imaginação, quantos recursos você terá de realizar para que o olhar dele chegue ao ponto que você deseja. O olhar dele não é seu horizonte, mas sua possibilidade.

SARAMAGO NOS FALA SOBRE A MEMÓRIA

Sobre a memória:

          "A memória é um espelho velho, com falhas no estanho e sombras paradas: há uma nuvem sobre a testa, um borrão no lugar da boca, o vazio onde os olhos deviam estar. Mudamos de posição, ladeamos a cabeça, procuramos, por meio de justaposições ou de lateralizações sucessivas dos pontos de vista, recompor uma imagem que nos seja possível reconhecer como ainda nossa, parecida com esta que hoje temos, quase já de ontem. 

          A memória é também uma estátua de argila. O vento passa e leva-lhe, pouco a pouco, partículas, grãos, cristais. A chuva amolece as feições, faz descair os membros, reduz o pescoço. Em cada minuto, o que era deixou de ser, e da estátua não restaria mais do que um vulto informe, uma pasta primária, se também em cada minuto não fôssemos restaurando, de memória, a memória. A estátua vai manter-se de pé, não é a mesma, mas não é outra, como o ser vivo é, em cada momento, outro e o mesmo. Por isso deveríamos perguntar-nos quem, de nós, ou em nós, tem memória, e que memória é ela. Mais ainda: pergunto-me que inquietante memória é a que às vezes me toma de ser eu a memória que tem hoje alguém que já fui, como se ao presente fosse finalmente possível ser memória de alguém que tivesse sido." 

          (Excerto, com modificações, de um texto que publiquei             algures, não sei quando. Ah, esta memória.)"

EXEMPLIFICAÇÃO DE TEORIA SEGUNDO O BIÓLOGO J. GOULD

Stephen Jay Gould (1941-2002)*

                “Os fatos são os dados do mundo. As teorias são estruturas que explicam e interpretam os fatos. Os fatos continuam a existir enquanto os cientistas debatem teorias rivais para explicá-los. A Teoria da Gravitação Universal de Einstein tomou o lugar da de Newton, mas as maçãs não ficaram suspensas no ar, aguardando o resultado”.

*      Stephen Jay Gould foi um Paleontologista e Biólogo Evolucionista Americano também escritor de vários livros que ajudaram a popularizar a ciência e a pesquisa.

LEANDRO KARNAL E AS QUATRO LINHA DE FORÇA PARA SE DAR UMA AULA: 3.ª CONDIÇÕES EXTERNAS

      Leandro Karnal, em seu livro Conversas com um Jovem Professor nos sugere que o profissional da educação deve pensar em quatro linhas de força que devem cruzar quando falamos de uma boa aula, vamos verificar cada uma delas no Blog do Maffei, mas uma por dia:

         A terceira linha de força de uma aula diz respeito ao ambiente. Pode parecer muito estranho para quem começa, mas o ambiente da aula funciona como um cenário de uma peça: não é central mas reforça o texto e cria o “clima”. Assim, tente observar se o cenário é adequado. Há coisas que você pode fazer e outras estão longe do seu alcance. Você pode e deve estabelecer alguns minutos para colocar ordem antes da aula. Lixo pelo chão ou cadeiras amontoadas podem ser resolvidas. Não dê aula com o quadro cheio com a matéria do outro professor. Explique sempre aos alunos a importância de preparar o ambiente. Se necessário, dê o exemplo pegando um papel do chão, mesmo que pareça lógico: não é sua função. Mas, você aprenderá logo, se ficar esperando que surja a pessoa adequada para fazer isso, sua aula esperará até a próxima era geológica.

         Nunca caia na tentação de começar falar baixo em meio ao caos e a sujeira para ver se eles prestam atenção. Não passe nunca a sensação que tanto faz se eles ouvem ou não, ou se tanto faz se a aula for eficiente ou não. Ou a aula é ou ela não é. É melhor não dar uma aula do que aceitar o papel de monólogo patético.

         Sobre o ambiente, você aprenderá logo algumas coisas estranhas. Por exemplo: se começar a chover lá fora, a aula será interrompida. Todos os seus jovens alunos ficarão olhando para a chuva na janela ou no telhado e deixarão de prestar atenção. Dias de verão em salas quentes são um desafio além da capacidade humana. Outra coisa: as obras na escola sempre iniciarão no primeiro dia de aula, com barulho constante. Avisos da direção somente serão dados quando você tiver, enfim, acalmado a turma. Quando houver um minuto de silêncio na sala alguém entrará para falar da festa de São João ou sobre um recente vandalismo no banheiro do segundo andar. Enfim, é fundamental tentar.

         No mundo perfeito, a sala é confortável, com temperatura agradável, os aparelhos estão à disposição e funcionam, ninguém precisa ir ao banheiro a cada cinco minutos e os alunos te esperam com sorriso no rosto e sede de saber. Esse é o seu paraíso? É o meu também. Se você deseja e luta por ele, você tem boa chance de ser um bom professor. Se você só pode trabalhar nesse paraíso e considera impossível ou indigno enfrentar outros purgatórios ou infernos, então... Tente outra coisa no mundo. Dar aula é muito interessante, mas não é a única função digna no mundo.