8 – Origem da vida e produção de energia: Teorias de origem da vida

Introdução
Nesta Unidade, você vai estudar a origem dos seres vivos e os mecanismos de produção de energia. Esses assuntos são muito complexos e mesmo entre os cientistas não há consenso, isto é, não há opinião ou teoria com que todos concordem. Alguns cientistas acreditam que a vida teve origem externa à Terra e outros defendem que ela surgiu aqui mesmo. Contudo, assim como todo o Universo, atualmente acredita-se que houve um princípio, a partir de algumas substâncias mais simples que evoluíram até se tornarem estruturas vivas. 
Os fósseis mais antigos já encontrados sugerem que a vida se originou na Terra há cerca de 3,5 bilhões de anos e que, desde esse período, a evolução e a adaptação ao meio têm garantido a sobrevivência e a diversidade de formas de vida que existem na natureza.
 
TEMA 1 Teorias de origem da vida 
No primeiro Tema desta Unidade você estudará as diferentes teorias que explicam como surgiu a vida na Terra.
• Como, em sua opinião, surgiu a vida? 
• As plantas, os animais e as pessoas têm a mesma origem? 
• As plantas e os animais que você vê hoje em dia são os mesmos que podiam ser vistos há 10 mil anos? E há 1 milhão de anos?
• Você acredita que exista vida em outros planetas e em outras partes do Universo? Por quê?
 
As primeiras explicações para a origem da vida 
Assim como acontece em relação à origem do Universo, também existem várias explicações para a origem da vida. Uma das mais frequentes diz que a vida teria sido criada por um ser sobrenatural e teria se espalhado pela Terra. Para as principais religiões monoteístas do Ocidente, esse ser superior criou as plantas, os animais e os seres humanos.
Para alguns povos indígenas, um deus criou os seres vivos. Os índios guaranis o chamam de Tupã; os terenas o chamam de Yuvakae. Para a mitologia africana iorubá, foi Olodumaré o grande criador.
Até o século XIX, pensava-se que todas as formas de vida conhecidas seriam resultado de uma ação divina, realizada por algum ser sobrenatural. Essa explicação, com algumas diferenças, aparece em muitas mitologias e religiões do mundo todo, sendo conhecida como criacionismo.
Paralelamente a essa crença, a ciência foi trabalhando outras teorias para explicar a origem da vida, conforme você verá a seguir.
 
Geração espontânea ou abiogênese 
É muito comum que frutas ou outros alimentos, quando deixados muito tempo fora da geladeira, apodreçam, ou que apareçam neles larvas e insetos. De onde você imagina que venham esses organismos?
O filósofo grego Aristóteles foi um dos que procuraram responder a essa questão, no século IV a.C. Ele observou que larvas e moscas surgiam sobre pedaços de carne podre, que sapos pareciam brotar dos pântanos e que ratos costumavam aparecer por entre o lixo.
Com base nessas observações, ele formulou uma teoria segundo a qual os seres vivos poderiam surgir tanto de mecanismos reprodutivos como de não reprodutivos, a partir da matéria inanimada, de forma espontânea. 
Essa teoria ficou conhecida como teoria da geração espontânea ou abiogênese. Segundo essa teoria, determinadas substâncias continham um princípio ativo capaz de desencadear uma série de reações que transformariam a matéria inanimada em seres vivos. Essa teoria foi adotada pela Igreja Católica, que afirmava que esse “princípio ativo” poderia ser a ação divina (de Deus). Com isso, essa explicação foi aceita por mais de 2 mil anos.
Contestando a teoria da abiogênese 
A teoria da geração espontânea foi aceita durante muito tempo (até há aproximadamente 200 anos) e se apoiava em observações cotidianas, sem rigor científico, nas quais alguns animais, aparentemente, surgiam da matéria em fase de apodrecimento (em putrefação). Entre outras crenças, havia a de que diversos animais, como ratos, sapos, gansos e mesmo carneiros, poderiam ser formados a partir de lama, ar, madeira, carne podre, palha, plantas costeiras etc. No século XVII, por exemplo, muitas pessoas ainda acreditavam que a carne em putrefação gerava os vermes que surgem em cadáveres.
Contrário à teoria da abiogênese, o médico italiano Francesco Redi (1627-1691) não aceitava essa explicação. Ele demonstrou, de maneira simples, que os vermes eram, na realidade, larvas de insetos que depositavam os ovos sobre cadáveres; entre esses insetos está a mosca-varejeira. Para comprovar sua teoria, o médico preparou vários frascos, nas mesmas condições, que continham pedaços de carne crua. Alguns deles foram vedados com uma gaze fina; outros foram totalmente vedados com uma tampa; e outros ficaram abertos, permitindo a livre entrada e saída de moscas.
Nos frascos abertos, onde as moscas podiam entrar e pousar na carne em putrefação, surgiram vermes (larvas). Já nos frascos totalmente vedados nenhum verme apareceu. Naqueles fechados com gaze, alguns vermes surgiram na superfície da carne. Com base nessas informações, Redi concluiu que os vermes não apareciam espontaneamente, mas eram larvas das moscas que pousavam e colocavam seus ovos na carne em putrefação.
A defesa da teoria da geração espontânea 
Os defensores da teoria da geração espontânea diziam que o frasco tampado não continha um princípio ativo importante: ar fresco. Afirmavam ainda que apenas as moscas (larvas) nasciam de organismos preexistentes, mas isso não explicaria o surgimento de outros seres vivos. Além disso, a teoria da geração espontânea ganhou força com a descoberta de microrganismos pelo cientista holandês Anton van Leeuwenhoek (1632-1723), um dos primeiros a construir microscópios. Esses seres minúsculos, que apareciam em toda parte, segundo os adeptos da abiogênese, só poderiam surgir por geração espontânea.
A teoria da biogênese 
Somente dois séculos mais tarde, em 1861, a teoria da abiogênese caiu em desuso. Isso aconteceu graças a Louis Pasteur (1822-1895), um pesquisador francês que provou que os organismos microscópicos (microrganismos) presentes em substâncias previamente esterilizadas provinham de outros microrganismos, espalhados pelo ar. Com isso, ganhou força a ideia de que uma forma de vida só poderia surgir de outra forma de vida já existente, que ficou conhecida como teoria da biogênese.
O experimento de Pasteur 
Pasteur adicionou um caldo nutritivo em um balão de vidro com gargalo alongado. Depois deu ao gargalo um formato curvo, semelhante ao pescoço de um cisne, para que a abertura ficasse distante do caldo. Dessa forma, ele funcionava como um filtro para o ar que entrasse no balão. O ar teria livre acesso ao caldo nutritivo, porém, partículas mais pesadas presentes no ar ficariam presas à curvatura do gargalo.
Em seguida, Pasteur ferveu o caldo, a fim de matar qualquer micróbio que estivesse ali. Após vários dias, percebendo que nenhum microrganismo havia aparecido, ele quebrou o gargalo, expondo o caldo diretamente ao ar e a outras coisas nele existentes, e notou que, depois de algum tempo, começaram a aparecer microrganismos no caldo.
VOCÊ SABIA
Pasteur também fez uma contribuição fundamental para a preservação de alimentos. Ele inventou o conhecido processo de pasteurização, que é o aquecimento de um alimento até determinada temperatura por certo tempo, de forma a eliminar os microrganismos potencialmente prejudiciais à saúde nele presentes, o que aumenta a vida útil do alimento. Todo leite comercializado hoje de forma legal é obrigatoriamente pasteurizado, assim como a cerveja, que também passa por processo de pasteurização.
Panspermia
Com a comprovação da teoria de Pasteur de que a vida provém sempre de outras formas de vida, novas especulações sobre a origem da vida passaram a ser formuladas. A descoberta da presença de substâncias orgânicas em meteoritos encontrados na Terra fez que pesquisadores, no final do século XIX, retomassem a hipótese de outro filósofo grego, chamado Anaxágoras de Clazômenas (500-428 a.C.). Eles tentaram explicar o surgimento da vida na Terra com a hipótese de que organismos vivos teriam vindo de fora, de outros planetas, ou mesmo de outros sistemas solares, trazidos em cometas ou meteoritos. Essa teoria ficou conhecida como panspermia.
As ideias da panspermia logo caíram em descrédito, por ser difícil aceitar que qualquer organismo vivo, mesmo o mais simples, resista à radiação do espaço, ao aquecimento da entrada na atmosfera etc. Mas ela foi retomada com a descoberta, nos anos 1980, de um meteorito na Antártida que continha um possível fóssil (reveja o boxe da página 75) de uma bactéria, e em razão de novas descobertas de substâncias orgânicas em outros locais do Universo.
 
Substância orgânica: o que é isso?
A humanidade sempre se fez muitas perguntas para aprender mais sobre a natureza, a vida e a origem da vida. Uma delas é sobre o que constitui as coisas e os seres que nos cercam.
Outra pergunta diz respeito a como explicar as diferenças entre um animal, uma flor e uma rocha; entre seres vivos e não vivos.
As duas questões estão intimamente ligadas. Elas têm a mesma base: Do que é feita a matéria? Foram necessários muitos séculos para que fosse elaborada e aceita a teoria de que toda matéria é formada por átomos, e estes se estruturam em moléculas. Cada substância é composta por um tipo de molécula, e estas são compostas por átomos, que constituem os elementos químicos. Nos dias atuais, são conhecidos mais de cem elementos.
É incontável a quantidade de substâncias que existem na natureza ou que podem ser criadas pela combinação desses elementos.
Entre as substâncias, algumas são chamadas substâncias orgânicas porque aparecem nos organismos vivos e são essenciais para todos os processos que caracterizam a vida: nascimento, crescimento, reprodução e morte.
Essas substâncias orgânicas são formadas por moléculas, chamadas moléculas orgânicas. Estas, por sua vez, são formadas pela união de átomos de carbono a átomos de hidrogênio, oxigênio e nitrogênio, dependendo da substância.
O carbono é o mesmo elemento que forma o grafite do lápis, o diamante e o carvão. Quando o átomo desse elemento está ligado a átomos do elemento hidrogênio, formam-se moléculas de hidrocarboneto, que fazem parte, necessariamente, da constituição de todos os seres vivos: das folhas das árvores, das asas dos insetos, da carne e dos ossos de um animal ou de uma pessoa.
 
A teoria do “caldo primitivo” 
A observação dos fósseis de formas primitivas de vida, de dinossauros e de outras espécies de animais e plantas levou os cientistas a propor que a vida teria se originado na Terra de uma combinação entre substâncias simples, que foram formando substâncias cada vez mais complexas, até o surgimento de células simples, capazes de se reproduzir, dando origem aos primeiros seres vivos.
De acordo com a teoria que é mais aceita atualmente, as moléculas orgânicas existiam em grande quantidade em um ambiente aquático quente e reativo. Nesse “caldo”, as moléculas tiveram muitas oportunidades de se chocar e formar outras moléculas, muitas delas grandes. Essas moléculas se agruparam mais e foram separadas do resto do ambiente por capas protetoras: as membranas, que permitiam o isolamento do meio, mas ao mesmo tempo possibilitavam trocas de substâncias.
A partir daí, nasceram os primeiros seres vivos que ficavam isolados do meio externo por essa membrana, que funcionava como uma espécie de muro. Ou seja, a membrana separava do meio externo cada organismo, dando-lhe individualidade. Cada organismo desses era um indivíduo dentro daquela sopa repleta de outras substâncias, como se fosse você nadando em um rio.
Essa teoria foi formulada em 1924 pelo cientista russo Aleksandr Oparin (1894- -1980). Ele supunha que as condições da Terra antes do surgimento dos primeiros seres vivos deveriam ser muito diferentes das atuais. 
Estudos mostraram que a atmosfera primitiva era constituída principalmente pelos gases metano, amônia, hidrogênio e vapor d’água. Esses gases recebiam os raios ultravioleta e, com a energia dos relâmpagos que se formavam nas tempestades, teriam reagido entre si, formando moléculas orgânicas maiores e mais complexas.
Essas moléculas e os minerais, dissolvidos na água, transformaram os oceanos primitivos em um meio aquático cheio de substâncias nutritivas, chamado sopa primordial. E, nessa “sopa”, outros componentes formaram moléculas cada vez mais complexas, dando origem aos primeiros seres vivos. 
Para tentar comprovar essa hipótese, em 1952 os cientistas Urey (1893-1981) e Miller (1930-2007) realizaram um experimento no qual procuraram reproduzir as condições existentes no início da formação da Terra. Eles misturaram os gases presentes na atmosfera primitiva em uma ampola de vidro fechada e a iluminaram com luz ultravioleta, ao mesmo tempo em que descargas elétricas passavam por ela. Após uma semana de experimentação contínua, eles conseguiram produzir algumas moléculas orgânicas, a base da vida.
As moléculas resultantes desse experimento são simples, longe da complexidade das moléculas de proteínas, lipídios e DNA encontradas nas células de todos os seres vivos. Ainda assim, o experimento mostrou que processos naturais poderiam produzir os componentes básicos da vida sem que houvesse vida anterior.
Metabolismo energético 
Todas as formas de vida conhecidas dependem de uma fonte de energia química para sua manutenção. Essa energia é retirada dos compostos orgânicos e transferida para outras substâncias ou utilizada para a realização de atividades como movimentação, crescimento, reprodução, entre outras. Dessa forma, as diferentes formas de vida conhecidas necessitam de moléculas orgânicas que, uma vez quebradas, liberam energia para sua manutenção.
Há apenas duas maneiras pelas quais os seres vivos quebram e retiram a energia dessas moléculas orgânicas: a fermentação e a respiração aeróbia.
Na fermentação, há uma quebra parcial das moléculas, produzindo novas moléculas orgânicas como o etanol, o ácido acético e o ácido lático. Na respiração aeróbica, há uma quebra total das moléculas orgânicas, liberando ao final apenas gás carbônico e água – moléculas inorgânicas.
 
Fermentação 
Desde a origem da vida na Terra, a obtenção de energia tem sido um problema para a perpetuação da própria vida. Muitos cientistas supõem que os primeiros seres vivos não seriam capazes de produzir o próprio alimento. Por essa razão, eles retiravam esse alimento da sopa primordial.
Esses seres são chamados de heterotróficos: seres incapazes de produzir seu alimento e que utilizavam processos relativamente simples para retirar energia das moléculas, com as quais se alimentavam. De acordo com muitos cientistas, os primeiros seres vivos faziam uso de compostos orgânicos presentes na sopa primordial e obtinham a energia necessária à sua manutenção por meio do processo de fermentação.
Atualmente, há muitos organismos que se utilizam da fermentação para obter energia. Entre eles estão as bactérias. Alguns organismos realizam fermentação apenas em certas condições; como é o caso dos fungos e de algumas células do nosso corpo, como as células musculares.
Alguns processos de fermentação liberam gás carbônico. Acredita-se que o acúmulo desse gás tenha modificado a atmosfera primitiva da Terra e contribuído para o surgimento de novas formas de vida.
Produtos da fermentação
A fermentação é um processo muito importante ainda nos dias atuais. Ela é fundamental para a fabricação de vários produtos, por exemplo, a cerveja, o iogurte, e o vinagre. Existem diferentes tipos de fermentação, como a lática, a alcoólica e a acética.
O que você acha de fazer uma experiência em sua casa para observar como ocorre um processo de fermentação? Você precisará de:
 • 1 litro de leite; 
• 1 pote pequeno de iogurte natural.
Ferva o leite e espere até amornar. Misture o iogurte bem devagar, até que ele se dissolva no leite. Coloque a mistura em um recipiente limpo. Cubra com um pano e deixe descansar de um dia para o outro. No dia seguinte, tire o pano e veja o resultado.
 
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