Tema 1 - Vida: características, origem e evolução 1. Habilidades da Aula H3 – Confrontar interpretações científicas com interpretações baseadas no senso comum, ao longo do tempo ou em diferentes culturas. H13 – Reconhecer mecanismos de transmissão da vida, prevendo ou explicando a manifestação de características dos seres vivos. H15 – Interpretar modelos e experimentos para explicar fenômenos ou processos biológicos em qualquer nível de organização dos sistemas biológicos. H16 – Compreender o papel da evolução na produção de padrões, processos biológicos ou na organização taxonômica dos seres vivos.
2. Resumo: características dos seres vivos Têm em sua composição química o predomínio de C, H, O, N, P e S. Organização celular – são formados por uma ou mais células (exceto os vírus). Reproduzem-se (os vírus apenas quando estão parasitando uma célula). Possuem metabolismo - conjunto de reações químicas que ocorrem no corpo dos seres vivos e são responsáveis pela transformação e utilização da matéria e da energia. Pode ser dividido em: - Anabolismo (síntese): produção de substâncias utilizadas no crescimento do organismo e reparação de suas perdas. - Catabolismo (degradação): quebra de substâncias com liberação de energia necessária às funções orgânicas. Os vírus só têm metabolismo quando estão dentro de uma célula; logo, não têm metabolismo próprio. Apresentam crescimento em função do metabolismo. Sofrem mutações, que são mudanças aleatórias no DNA. Evoluem – mudanças no DNA promovem modificação nos seres vivos ao longo do tempo; tais mudanças possibilitam a maior adaptação ao meio. Reagem a estímulos (sensibilidade para animais dotados de estruturas sensoriais e irritabilidade para demais seres vivos). Possuem movimentos. 3. Origem da Vida
Teoria da Abiogênese A vida surge da matéria não viva. Aristóteles (300a.C.): do lodo surgia peixes e sapos. Helmont (séc XVII): receita para criar ratos.
X
Teoria da Biogênese A vida surge apenas de outra preexistente.
Redi (séc XVII, 1660): experimento com frascos e pedaços de carne vedados e não vedados.
INVENÇÃO MICROSCÓPIO INVENÇÃODO DO MICROSCÓPIO
Needham (1745): caldo nutritivo fervido por 30min e frascos vedados com cortiça; dias depois os frascos tinham micro-organismos. Needham criticou Spallanzani dizendo que a fervura prolongada tinha matado a “força vital” que era capaz de originar a vida.
Joblot (1711): frascos com caldo nutritivo, frascos abertos e fechados com pergaminho de pele animal; só frascos abertos tinham micro-organismos. Spallanzani (1770): repete experimento de Needham, fervendo por mais de 1h; fecha 4 frascos com cortiça e 4 frascos derrete o gargalo ao fogo (vedação completa). Dias depois,os últimos frascos continuam sem nenhum micro-organismo. Pasteur (1860): comprova a teoria da biogênese a partir do experimento com frascos pescoço de cisne.
EXPERIMENTO DE PASTEUR
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2.1. Evolução Gradual dos Sistemas Químicos – Oparin e Haldane Quando Oparin e Haldane, entre 1920 e 1936, propuseram essa teoria ainda não se conhecia ácidos nucléicos como material genético. Acredita-se que a vida pode ter surgido de forma espontânea sobre o nosso planeta, através da evolução química de moléculas inorgânicas. Eis as etapas básicas desta teoria: A Terra tem cerca de 4,6 bilhões de anos. À medida que o planeta foi resfriando, surgiu a crosta terrestre (3,8 bilhões de anos – rochas da Groelândia). Na Austrália há rochas de 3,5 bilhões de anos com estromatólitos ( fósseis semelhantes às cianobactérias). A atmosfera primitiva devia ser composta por: amônia, metano, hidrogênio e vapor d’água. A água trazida pelos corpos celestes evaporava em decorrência do impacto e se acumulava na forma de vapor d’água na atmosfera. Nas camadas frias da atmosfera a água se condensava e ocorriam tempestades e chuvas torrenciais; as temperaturas elevadas da superfície da Terra desencadeava a rápida evaporação e as chuvas torrenciais se repetiram por dezenas de milhões de anos. Quando a superfície da Terra esfriou e água em estado líquido pode se acumular, formaram-se os precursores dos oceanos e avida evoluiu nesse lugar. As descargas elétricas e a radiação solar atuaram nestas substâncias da atmosfera primitiva, sendo capaz de formar aminoácidos. Os aminoácidos eram arrastados para a crosta terrestre, onde o calor das rochas provocava mais reações químicas, formando substâncias proteinoides. Na argila encontramos bastante ferro e zinco, que agem como catalizadores. Quando a água dos mares arrastou os proteinoides, eles reagiram e formaram os coacervados (agregados de moléculas orgânicas envoltas por uma película de água). Num tempo extremamente longo, após inúmeras reações químicas graduais, a primeira célula procariota se formou. ATENÇÃO: AS IDEIAS DE OPARIN E HALDANE FORAM COMPROVADAS, EM PARTE, POR EXPERIMENTOS REALIZADOS POR MILLER, EM 1953. Para Leitura: LINHA DO TEMPO... 4,6 bilhões
Forma-se a Terra
3,8 bilhões Rochas mais antigas
3,5 bilhões Bactérias anaeróbias
em anos 3 bilhões Bactérias fotossintetizantes
2,5 bilhões Bactérias aeróbias
1,5 bilhões Eucariontes
800-700 milhões Animais (Poríferos, Cnidários) e
algas protistas
500 milhões Animais (todos os filos) e briófitas
2.2. A Evolução dos processos bioenergéticos Hipótese heterotrófica: fermentação>quimiossíntese>fotossíntese> respiração aeróbia. Hipótese heterotrófica: quimiossíntese>fermentação>fotossíntese>respiração aeróbia.
3. A Evolução dos seres vivos 3.1.Lamarkismo Jean Baptiste Lamarck propôs suas ideias sobre evolução no livro Philosophie Zoologique, publicado em 1809. De acordo com Lamarck, as transformações das espécies dependeriam de dois fatores: Lei do uso e desuso os órgãos Lei da herança dos caracteres adquiridos 3.2. Darwinismo Charles Darwin provocou grande revolução na Ciência, ao publicar os livros: A origem das espécies por meio da seleção natural (1859); A descendência do homem e a seleção em relação ao sexo (1871); Nestes livros fundamentou a Teoria da Evolução por meio da seleção natural. Outro cientista, Wallace, também, defendeu, juntamente com Darwin, a Seleção natural. Em linhas gerais as ideias de Darwin consideravam que: A formação das espécies ocorreu a partir de ancestral comum. Numa mesma espécie os organismos são diferentes (hoje, sabe-se que isso é devido a variabilidade genética, mas Darwin não tinha conhecimentos genéticos). Uma parte das variações é transmitida à prole.
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Se todos os indivíduos de uma espécie se reproduzissem, o crescimento das populações seria exponencial. Por causa do limite nos recursos naturais, os indivíduos de uma população lutam pela sua sobrevivência e dos seus descendentes. Logo; apenas os mais aptos, sobrevivem e deixam filhos; Pela seleção natural, as espécies serão representadas por indivíduos cada vez mais adaptados.
3.3. Teoria Sintética da Evolução MUTAÇÕES + RECOMBINAÇÃO GÊNICA = VARIABILIDADE GÊNICA
SELEÇÃO NATURAL NOVAS ESPÉCIES ADAPTADAS AO MEIO (ESPECIAÇÃO)
3.4. Especiação
EVOLUÇÃO/ESPECIAÇÃO ANAGÊNESE
CLADOGÊNESE
(lenta, ao longo do tempo, microevolução)
(ruptura da coesão de uma população, macroevolução)
ALOPÁTRICA isolamento geográfico • Dicopátrica (há barreira geográfica; ex: rio) • Peripátrica (há barreira ecológica; ex: borda/centro da mata).
SIMPÁTRICA espécies vivem juntas • Autoploploidia (mesma espécie) • Alopoliploidia ou Hibridação (envolve espécies diferentes)
3.5.Provas da evolução 3.5.1. Homologia – Irradiação adaptativa Quando diferentes organismos tiveram uma origem evolutiva comum e têm órgãos homólogos. Órgãos homólogos – são aqueles que têm a mesma origem embrionária e as funções desempenhadas podem ser semelhantes ou não. Refletem parentesco evolutivo A partir de um ancestral, os órgãos homólogos apresentam irradiação adaptativa, ou seja, exibem linhas evolutivas divergentes. Ex: braço humano x nadadeiras anteriores dos golfinhos x patas anteriores dos cavalos x asas do morcego. Todas estas estruturas tiveram uma origem embrionária comum. 3.5.2. Analogia – evolução convergente Órgãos análogos – são aqueles que desempenham funções semelhantes, embora a origem embrionária possa ser diferente. Não refletem parentesco evolutivo. Não são usadas em estudos evolutivos. A semelhança se deve somente a adaptabilidade a uma determinada condição ecológica. Ex: corpo fusiforme dos animais aquáticos, tais como: baleias e golfinhos (mamíferos) e peixes. 3.5.3. Órgãos vestigiais Há órgãos que se apresentam desenvolvidos em determinados grupos animais e atrofiados em outros grupos, sendo denominado por órgãos vestigiais. Entre nós, humanos os principais órgãos vestigiais são:
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Apêndice vermiforme: é bem desenvolvido nos herbívoros (como os mamíferos roedores), onde abriga micro-organismo que digerem a celulose. Coccix : é um vestígio da cauda de outros primatas. 3.5.4. Embriologia comparada O estudo dos embriões de diferentes espécies revela as semelhanças no desenvolvimento embrionário, como ocorre, por exemplo, entre todos os vertebrados que evidenciam fendas branquiais e cauda, em algumas etapas do desenvolvimento. 3.5.5. Fósseis Constituem restos ou simples vestígios de seres de espécies que viveram em épocas remotas. Os fósseis ajudam na compreensão das contínuas modificações sofridas pelas espécies através dos séculos. São considerados fósseis, além dos esqueletos fossilizados, uma impressão de pele na rocha fossilizada, uma pegada fossilizada, ovos fossilizados e copólitos (fezes fossilizadas). 3.5.6. Anatomia comparada Organismo com estruturas semelhantes deve descender de um antepassado comum. Como por exemplo, nos sistemas circulatórios das classes de vertebrados observamos a complexidade dos peixes até os mamíferos, condizente com a evolução fisiológica destes animais. 3.5.7. Bioquímica comparada (evidências moleculares) Consiste no uso do DNA, RNA e proteínas para estabelecer o parentesco evolutivo entre as espécies. Sabese, por exemplo, que a hemoglobina humana é mais semelhante a de chimpanzés, do que a de bovinos. Quanto maior a semelhança entre o material genético de duas espécies, maior o grau de parentesco evolutivo entre elas.
4. Implicações da Seleção Natural e Seleção Artificial Seleção de bactérias resistentes a antibióticos Seleção de insetos-praga resistentes a inseticidas
QUESTÕES 01.Enquanto ainda se discutia a hipótese da célula como constituinte fundamental de todos os seres vivos, passou-se também a especular sobre a sua origem: as células formavam-se espontaneamente ou teriam origem a partir de células preexistentes? A resposta veio com os estudos de Walther Flemming, que descreveu, detalhadamente, o processo de divisão mitótica. Esse e outros estudos levaram ao estabelecimento da Teoria Celular, uma das mais importantes generalizações da história da Biologia, que é assim sintetizada: “Todos os seres vivos são constituídos por células e por estruturas que elas produzem. As atividades essenciais que caracterizam a vida ocorrem no interior das células, e novas células se formam pela divisão de células já existentes”. Assim, a compreensão do fenômeno da vida passa, necessariamente, pelo conhecimento da célula. De acordo com o texto, é correto afirmar: A) Os seres vivos são semelhantes em sua constituição fundamental, uma vez que são capazes de se reproduzir sexuadamente. B) Os seres vivos são semelhantes em muitos aspectos de sua constituição, uma vez que são formados por células iguais. C) A célula, como unidade do ser vivo, possui núcleo individualizado e divide-se por mitose.
D) A célula, como unidade do ser vivo, forma-se espontaneamente a partir dos constituintes disponíveis no meio ambiente. E) A célula é a unidade morfológica e fisiológica do ser vivo, e a continuidade da vida depende da reprodução celular. 02. (ENEM/2012) Em certos locais, larvas de moscas, criadas em arroz cozido, são utilizadas como iscas para pesca. Alguns criadores, no entanto, acreditam que essas larvas surgem espontaneamente do arroz cozido, tal como preconizado pela teoria da geração espontânea. Essa teoria começou a ser refutada pelos cientistas ainda no século XVII, a partir dos estudos de Redi e Pasteur, que mostraram experimentalmente que A) seres vivos podem ser criados em laboratório. B) a vida se originou no planeta a partir de microrganismos. C) o ser vivo é oriundo da reprodução de outro ser vivo preexistente. D) seres vermiformes e microrganismos são evolutivamente aparentados. E) vermes e microrganismos são gerados pela matéria existente nos cadáveres e nos caldos nutritivos, respectivamente.
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