Quando surgiu a vida na Terra? Quando surgiu a vida na Terra? Divisões Temporais: 19/08/2009

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Prof. Dr. Jodir Pereira da Silva

Quando surgiu a vida na Terra?

O planeta tem aproximadamente 4,6 bilhões de anos;

Os registros fósseis animais datam de cerca de 0,5 bilhão de anos;

Registros mais abundantes de fósseis a partir do período Cambriano (há cerca de 542 milhões de anos);

Ou seja, cerca de 4 bilhões de anos de eventos propiciaram a evolução da vida.

Quando surgiu a vida na Terra?

Divisões Temporais:

Éon

 Era

Período

Época

Précambriano

Fanerozóico

 Hadeano

 Arqueano

 Proterozóico

 Paleozóico

 Mesozóico

 Cenozóico

Quando surgiu a vida na Terra? Quando surgiu a vida na Terra?

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Quando surgiu a vida na Terra? Como substâncias inanimadas podem ter originado seres vivos?

O que foi necessário para a evolução da vida?

O que os seres vivos têm em comum na sua composição química?

R.: Elementos químicos C,H,O,N,P e S;

Quais são as moléculas exclusivas e/ou mais freqüentes em seres vivos?

Água;

Carboidratos;

Gorduras;

Fosfatos de Adenosina (AMP, ADP e ATP);

Proteínas;

Ácidos Nucleicos (DNA e RNA).

Principais Constituintes Químicos das Substâncias Vivas

COMPOSTOS FUNÇÕES COMPOSIÇÃO

Água Solvente Universal H, O

Carboidratos Fonte de energia H, O, C

Gorduras (Graxas) Reserva de energia H, O, C Fosfatos de Adenosina

(AMP, ADP e ATP)

Transferência de energia H, O, C, N, P Proteínas Estrutural; Entram na

composição do citoplasma das células

H, O, C, N, S (Combinam-se formando 20 aminoácidos fundamentais) Ácidos Nucleicos (DNA

e RNA) Dirige a síntese de

proteínas H, O, C, N, P

(Combinam-se formando 5 nucleotídeos fundamentais)

ELEMENTOS QUÍMICOS MAIS ABUNDANTES DO SISTEMA SOLAR ORDE

M ELEMENTO SÍMBOLO ABUNDÂNCIA RELATIVA

(Silício - 100)

1 Hidrogênio H 2.500.000

2 Hélio He 380.000

3 Oxigênio O 2.500

4 Carbono C 930

5 Nitrogênio N 240

6 Silício Si 100

7 Magnésio Mg 91

8 Neon Ne 80

9 Enxofre S 38

10 Argon A 15

11 Alumínio Al 9

12 Ferro Fe 8

13 Cálcio Ca 5

14 Sódio Na 4

15 Níquel Ni 3

16 Fósforo P 1

17 Crômio Cr 0,8

18 Manganês Mn 0,7

19 Potássio K 0,3

20 Cloro Cl 0,25

Como era composta a atmosfera da Terra?

PRESSUPOSTOS!!!

Os astros do Sistema Solar se formaram em aproximação espacial e temporal:

Composição química semelhante;

A comparação da composição dos astros do sistema pode revelar dados sobre a composição da atmosfera primitiva:

Como saber sobre a composição química dos astros do sistema?

 R.: Análise Espectroscópica da luz do Sol e demais astros do Sistema;

 R.: Análise Química dos meteoritos provenientes do Sistema;

 R.: Análise Espectroscópica da atmosfera de planetas cuja atração gravitacional permite retenção de elementos gasosos muito leves.

Como era composta a atmosfera da Terra?

PRESSUPOSTOS!!!

A comparação da composição dos astros do sistema pode revelar dados sobre a composição da atmosfera primitiva:

Qual é a composição química da atmosfera dos astros do sistema?

 Urano e Netuno – H2, He e CH₄;

 Jupiter e Saturno – H2, He, CH₄e NH₃.

Considerando-se a composição da atmosfera atual e a composição das demais atmosferas do sistema, qual deve ter sido a composição da Atmosfera Terrestre Primitiva?

 R.: H2, He, CH4, NH3, CO₂, CO e H₂O.

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Como era composta a atmosfera da Terra?

CONSTATAÇÕES!!!

Composição da Atmosfera Terrestre Primitiva:

H2, He, CH4, NH₃, CO2, CO e H2O;

Tal composição é incompatível com a evolução da vida;

Ocorreram mudanças ao longo do tempo.

1920 – HALDANE – Biólogo Inglês

1930 – OPARIN – Bioquímico Russo

1954 – MILLER – Universidade de Chicago:

Simulação da composição e condições fisicoquímicas da atmosfera primitiva;

Produção de aminoácidos;

Repetição por outros pesquisadores: diversas macromoléculas.

“Sopa orgânica” primordial

Como era composta a atmosfera da Terra?

1954 – MILLER – Universidade de Chicago:

Simulação da composição e condições fisicoquímicas da atmosfera primitiva;

Produção de aminoácidos;

Repetição por outros pesquisadores:

diversas macromoléculas.

Como eram os primeiros organismos?

Teoria Autotrófica X Teoria Heterotrófica

Autotrofia

 Complexidade Bioquímica do Processo

 Complexidade Estrutural

Heterotrofia

 Possibilidades:

 Respiração Aeróbica – Carência de O2

 Fermentação – Processo Anaeróbico – Libera CO2

Quais são as condições ambientais dos diversos planetas do Sistema Solar?

Planeta Distância Média do Sol (10⁶km)

Diâmetro (km)

Provável T°

Média Superficial

Prováveis gases de atmosfera

Mercúrio 56 5000 +300° Sem gases

Vênus 106 12200 +300° N₂, CO₂

Terra 148 12800 +10° N₂, O₂

Marte 227 6750 -40° N₂, CO₂

(muito rarefeitos)

Júpiter 780 143000 -100° H₂, He, CH₄, NH₃

Saturno 1400 120000 -150° H₂, He, CH₄, NH₃

Urano 2860 46500 -200° H₂, He, CH₄, N₂

Netuno 4500 45000 -250° H₂, He, CH₄, N₂

Plutão 5950 ? -250° ?

Condições ambientais dos planetas do Sistema Solar:

Planeta Dist. Média do Sol (10⁶

km) Prov. T°

Méd.

Sup.

Prováveis gases de atmosfera

Condições de Vida

Mercúrio 56 +300° Sem gases Muito próximo do Sol, sem atmosfera; Incompatível com a vida

Vênus 106 +300° N2, CO2 Superfície excessivamente quente e seca; Incompatível com a vida

Terra 148 +10° N2, O2 Abundantes formas de vida, atmosfera e temperatura favoráveis à evolução da vida

Marte 227 -40° N2, CO2

(muito rarefeitos)

T° em ordem de grandeza semelhante à Terra; Pouca água disponível; atmosfera delgada; Evidências de estações ao longo dos anos; Presença de vida discutível.

Júpiter 780 -100° H2, He, CH4, NH3

Atmosfera densa com nuvens espessas são compatíveis com a vida; Água congelada permanentemente (?) Saturno 1400 -150° H2, He,

CH4, NH3

Atmosfera densa com nuvens espessas são compatíveis com a vida; Água congelada permanentemente (?) Urano 2860 -200° H2, He,

CH4, N2

Atmosfera densa com nuvens espessas são compatíveis com a vida; Água congelada permanentemente (?) Netuno 4500 -250° H2, He,

CH4, N2

Atmosfera densa com nuvens espessas são compatíveis com a vida; Água congelada permanentemente (?) Plutão 5950 -250° ? Muito distante (?); Água congelada permanentemente (?)

É possível que as condições ambientais da Terra possam se repetir em outros planetas?

Trilhões de astros de outras galáxias contendo inúmeros satélites;

Milhões de planetas com condições semelhantes às da Terra;

Similaridade de composição entre os componentes de uma galáxia;

Existem bilhões de outras galáxias;

Estatisticamente, é grande a probabilidade de se repetirem as condições que tivemos em nosso planeta, embora sejam mínimas as possibilidades de os eventos se repetirem do mesmo modo.

Comprovação pouco provável (estrela mais próxima a 4,4A.L.)

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A Vida Pré-Cambriana

Fósseis: Evidências da presença de formas viventes;

Partes duras de seres viventes (conchas, carapaças, esqueletos) são abundantes a partir de 542maa;

Fósseis menos freqüentes de animais em rochas sedimentares mais antigas;

“Plantas” primitivas estão registradas em fósseis de cerca de 2baa;

Os animais não devem ter surgido abruptamente e nem sob formas tão complexas como trilobitos e braquiópodos....

A Vida Pré-Cambriana: Estromatólitos

Estrutura de CaCO3ramificada ou laminada;

Datados de cerca de 2 baa;

Bancos de dezenas de metros de altura, mais comum com cerca de 1m;

Às vezes aprisionam restos de cianobactérias em seu interior;

Semelhantes às formadas por cianobactérias de mares tropicais atuais;

Nenhuma estrutura semelhante a esta é produzida por processos inorgânicos.

A Vida Pré-Cambriana: Estromatólitos A Vida Pré-Cambriana: Estromatólitos

No Brasil:

Itapeva, SP;

Corumbá, MS;

Paraná, entre Curitiba e Rio Branco.

A Vida Pré-Cambriana: Flora do Sílex Gunflint

1954 – TYLER (Geólogo) & BARGHOORN (Paleobotânico) dissolveram Sílex de Rochas Silicosas da Região das praias do Lago Superior, ao norte de Minnesota (EUA):

A Vida Pré-Cambriana: Flora do Sílex Gunflint

1954 – TYLER (Geólogo) & BARGHOORN (Paleobotânico) dissolveram Sílex de Rochas Silicosas da Região das praias do Lago Superior, ao norte de Minnesota (EUA) e encontraram:

1. Filamentos delgados com subdivisões transversais (≈cianobactérias atuais);

2. Corpos esféricos (≈esporos, bactérias ou algas unicelulares);

3. Corpos estrelados;

4. Corpos em forma de guarda-chuvas.

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A Vida Pré-Cambriana: Flora do Sílex Gunflint

A Vida Pré-Cambriana: Organismos da Era Proterozóica

África do Sul;

Cerca de 3baa;

Restos de bactérias e cianobactérias.

Cianobactérias Fotossíntese Composição da atmosfera CO2

Deduzindo...

Alterações expressivas da atmosfera próximo de 2 baa...

Condições aeróbicas...

Vida Animal...

Alteração da Composição da Atmosfera ao longo do tempo

Fermentação (Hipótese heterotrófica):

C6H12O62CO2+ 2C2H5OH + ∑

Radiação Solar atuando nas moléculas da atmosfera:

Composição original: H2, He, CH4, NH3, CO2, CO e H2O;

Alterações:

H₂OH₂^+ ½ O₂; 2NH₃3H₂^+ 2N₂(78% da atmosfera atual); Escape de H₂e He da atmosfera, elementos muito leves, saíram do campo gravitacional da Terra;

O₂- Combinação preferencial de C com O, ao invés do H, portanto, CH₄e CO₂

Produção Biológica de Oxigênio e Consumo de Gás Carbônico O₂(21% da atmosfera atual) e CO₂(0,03% da atmosfera atual)

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A Vida Pré-Cambriana: A Fauna de Ediacara

1947 – Montanhas de Ediacara – Sul da Austrália:

Animais de corpo mole, que diexaram impressões em rochas sedimentares (Registros de ≈635 a 542maa):

Animais Globóides, com sulcos radiais, lembrando medusas atuais;

Frondes com hastes ramificadas e estriadas, lembrando pólipos coloniais de Cnidários (também na Inglaterra e África do Sul);

Animais alongados, vermiformes com cabeça em forma de ferradura, segmentado (40 segmentos), lembrando Anelídeos;

Animais vermiformes achatados, muito segmentado e achatado, com intestino, lembrando anelídeos;

Animais ovais semelhantes a escudo, com sulcos na forma de T.

A Vida Pré-Cambriana: A Fauna de Ediacara

Frondes com hastes ramificadas e estriadas, lembrando pólipos coloniais de Cnidários (também na Inglaterra e África do Sul);

Animais vermiformes achatados, muito segmentado e achatado, com intestino, lembrando anelídeos;

A Vida Pré-Cambriana: A Fauna de Ediacara

Frondes com hastes ramificadas e estriadas, lembrando pólipos coloniais de Cnidários (também na Inglaterra e África do Sul).

A Vida Pré-Cambriana: A Fauna de Ediacara

Animais vermiformes achatados, muito segmentado e achatado, com intestino, lembrando anelídeos.

A Vida Pré-Cambriana: A Fauna de Ediacara

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A Vida Pré-Cambriana

O que houve entre ≈ 0,5 – 3 baa ?

Explosão da vida animal?

Condições suporte para a ocorrência da vida animal:

Alimento → ↑Produção Primária → Autotrofia;

O2→ Liberação de O2para a atmosfera → Autotrofia.

Resposta:

Produção de O2.

A Vida Pré-Cambriana

Produção de O2:

O2 produzido foi prontamente consumido:

Combinação com:

Ferro: Óxidos de Ferro;

Outros elementos: Compostos menos solúveis (precipitação);

Após oxidação completa dos demais elementos → Acúmulo de O₂produzido nos oceanos e atmosfera.

A Vida Pré-Cambriana

BERKNER & MARSHAL (Físicos)

Estudaram a atmosfera:

Hipótese: Explosão animal → ↑O2para respiração animal;

Problema: ↓Tempo; ↑Complexidade animal.

A Vida Pré-Cambriana

FISHER (Paleontólogo)

Hipótese: “Oásis de Oxigênio”:

↑O2ao redor das “algas” primitivas;

Animais raros, pequenos, sem carapaça, irregularmente distribuídos (difícil fossilização);

↑O2nos oceanos e atmosfera libertou os animais dos

“Oásis”:

Dispersão;

Diversificação.