Por que a hipótese heterotrófica e a mais aceita para explicar o surgimento da vida?

Hipótese Heterotrófica e Autotrófica sobre a Origem da Vida e Principais Teóricos

Como surgiu a vida no Planeta Terra? Como os primeiros seres vivos foram criados? Existem duas linhas de pensamento que tentam explicar um dos grandes mistérios da humanidade e que são as mais aceitas até os dias atuais: a hipótese heterotrófica e a hipótese autotrófica.

1 Hipótese Heterotrófica
Esta hipótese é considerada a linha de pensamento mais aceita para explicar a origem da vida na Terra. De acordo com ela, os organismos se desenvolveram a partir de substâncias inorgânicas que estavam presentes no planeta durante seu processo de formação, desde o Big Bang até à chamada “Terra primitiva”.

Nesse período, o planeta sofreu intensas transformações, como resfriamento da crosta terrestre e erupções vulcânicas constantes, e a atmosfera primitiva era composta basicamente por vapor de água, metano, amônia, gás hidrogênio e gás carbônico .

A partir da combinação das substâncias inorgânicas primitivas com descargas elétricas e incidência de raios ultravioletas, foram criados os aminoácidos primitivos. Ao entrar em contato com a superfície, começaram a reagir e formar cadeias polipeptídicas. A água da chuva arrastou essas cadeias para os mares primitivos, quentes e rasos, onde foram criados os caldos nutritivos

Nessas características, foi possível o surgimento dos primeiros compostos orgânicos, que se uniram para a formação de proteinóides ou coacervados, um conjunto de moléculas orgânicas isoladas do meio. Os processos bioquímicos que aconteceram posteriormente permitiram a criação de estruturas mais complexas, como células e tecidos, até a formação dos primeiros seres vivos.

Entre os principais teóricos da hipótese heterotrófica, destacam-se:

– Friedrich Wöhler (1800-1882): em um de seus principais experimentos, conseguiu produzir ureia a partir de compostos inorgânicos

– Harold Urey (1893-1981) e Stanley Miller (1930-2007): realizaram um experimento em que criaram um ambiente muito parecido com a Terra primitiva.

– Oparin (1894-1980): realizou experimentos logo após a descoberta da composição química da atmosfera dos outros planetas do Sistema Solar.

2 Hipótese Autotrófica
Alguns cientistas acreditam que os seres vivos provavelmente não surgiram nesses mares primitivos, já que a Terra era muito instável na época, o que seria um ambiente inóspito para o crescimento e desenvolvimento de qualquer tipo de vida.

Na década de 1970, cientistas descobriram nas profundezas oceânicas as chamadas fontes termais submarinas. Nesses lugares, existe uma grande quantidade de gases quentes e sulfurosos que saem das aberturas dos assoalhos marinhos. A partir disso, alguns teóricos formularam a hipótese de que os primeiros seres vivos teriam surgido nesses ambientes, considerados mais protegidos.

Quem teria surgido primeiro: os organismos aut�trofos ou heter�trofos?

Atualmente, temos mais facilidade para aceitar a id�ia de que os seres vivos se originaram e evolu�ram a partir de outros seres vivos. Essa vis�o fundamenta teoria da biog�nese. Mas, houve �poca em que a principal cren�a era a de que os seres vivos nasciam espontaneamente de materiais org�nicos em decomposi��o ou de materiais n�o-org�nicos. Essa vis�o totalmente oposta fundamenta a teoria da abiog�nese. O cientista franc�s Louis Pasteur derrubou definitivamente, a teoria da gera��o espont�nea, em seu cl�ssico experimento com o pesco�o de cisne. Ao lado de Pasteur, um dos principais defensores da teoria biogen�tica foi Oparin, um eminente bi�logo e bioqu�mico russo. 

Para imaginarmos como a vida surgiu em nosso Planeta  precisamos recuar muito no tempo. A idade da Terra � estimada em cerca de 4,5 bilh�es de anos sendo que os primeiros ensaios sobre a origem da vida teria come�ado a 3,5 bilh�es, quando uma crosta terrestre come�ou a se formar com o esfriamento do nosso Planeta. 

Em 1935, Oparin lan�ou a id�ia de que as mol�culas org�nicas dos seres vivos teriam evolu�do a partir de organiza��es moleculares mais simples e ele acreditava na hip�tese da evolu��o gradual dos sistema qu�micos (tamb�m conhecida como Teoria heterotr�fica). Segundo essa teoria, na atmosfera da Terra primitiva n�o havia oxig�nio (O2) e nitrog�nio (N2), sendo o ar composto de gases como metano (CH4), am�nia (NH3), hidrog�nio (H2) e vapores de �gua (H2O).  N�o havendo oxig�nio, n�o havia uma camada protetora de oz�nio (O3) e, isso significava que al�m da luz vis�vel, a superf�cie do Planeta era bombardeada por raios ultra-violeta e a temperatura, bastante elevada. Sob o efeito adicional de tempestades el�tricas constantes, as mol�culas mais simples teriam sofrido rea��es qu�micas  e alcan�ado n�veis de organiza��o mais complexas produzindo uma "sopa nutritiva" repleta de a�ucares simples, amino�cidos, �cidos graxos e nucleot�deos. Veja uma ilustra��o.

O oceano primitivo, era enfim, um grande bal�o de ensaio natural para realiza��o de v�rias combina��es bioqu�micas poss�veis num longo e longo per�odo de tempo: uns 2 bilh�es de anos para que tivessem surgido as primeiras organiza��es de estruturas coacervadas. Os coacervados n�o podem ser considerados organismos vivos. Entretanto, a sua organiza��o esf�rica era feita de prote�nas e dupla camada de lip�dios que separava um meio interno de um meio externo, ou seja, lembrava uma membrana citoplasm�tica. Essas estruturas artificiais foram denominadas de "protobiontes" ou ainda, microsferas, protoc�lulas, micelas, lipossomos e coacervados.    

Finalmente, em algum momento, ainda num ambiente sem oxig�nio, os primeiros organismos teriam surgido na forma de seres unicelulares heter�trofos, nutrindo-se de mat�ria org�nica simples e produzindo g�s carb�nico (CO2) e �lcool (C2H5OH), ou seja, os primeiros organismos vivos eram fermentadores. Nesse cen�rio primitivo dominados pelos organismos fermentadores, a atmosfera foi ficando rica em CO2. Esse ambiente teria favorecido um outro tipo de organismo: organismos utilizadores de CO2 mais a energia radiante do sol para a produ��o das pr�prias mol�culas nutritivas: tinha chegado a vez dos seres unicelulares aut�trofos, os primeiros organismos fotossintetizantes. Esses organismos aproveitavam a energia luminosa do sol e a partir de mol�culas simples compostas de carbono e oxig�nio (CO2) sintetizaram mol�culas mais complexas, com o consumo de energia qu�mica. Sobrava como subproduto da fotoss�ntese, o g�s oxig�nio(O2). O surgimento de organismos fotossintetizantes enriqueceu o teor de oxig�nio da atmosfera terrestre. Esse novo cen�rio favoreceu a sele��o de organismos que, al�m da fermenta��o com a presen�a de oxig�nio, podiam tamb�m degradar mol�culas org�nicas complexas at� os res�duos mais simples: CO2 e H2O. Em outras palavras, estava inaugurado o surgimento de organismos eucariontes com suas usinas de energia altamente especializadas chamadas mitoc�ndrias. Tinha finalmente, chegado a hora e a vez dos organismos heter�trofos, com respira��o aer�biae produtores de CO2. 

Evid�ncias para o fortalecimento da teoria heterotr�fica

Nos idos de 1950 os cientistas Harold Urey e Stanley Miller conseguiram produzir artificialmente v�rias mol�culas de amino�cidos a partir de um ambiente com uma atmosfera primitiva cheio de gases desprendidos das erup��es vulc�nicas (vapores de �gua (H2O), g�s metano (CH4), g�s carb�nico (CO2), Hidrog�nio (H2),  am�nia (NH3)  submetido a descargas el�tricas e elevadas temperaturas.

http://pt.wikipedia.org/wiki/Experi%C3%AAncia_de_Urey-Miller

Como teriam surgido os primeiros procariontes?

Mas ser� que algum organismo poderia sobreviver num ambiente t�o empobrecido e t�o quente em rela��o ao que conhecemos hoje? Se pensarmos no ambiente mais hostil da Terra contempor�nea , seguramente encontraremos as bact�rias! Elas possuem o design corporal mais simples entre os seres vivos, reproduzem-se numa taxa incrivelmente elevada e s�o os organismos mais antigos da Terra. As bact�rias e as algas azuis (ou cianobact�rias) pertencem ao Reino Monera que re�ne todos os organismos procariontes. S�o organismos min�sculos que s� podemos enxerg�-los atrav�s do microsc�pio �ptico. A grande maioria � heter�trofa e se alimentam obtendo os nutrientes diretamente do meio, por absor��o. H� bact�rias aut�trofas que produzem os seus pr�prios nutrientes por quimioss�ntese ou por fotoss�ntese (fotoss�ntese bacteriana). Essas bact�rias fotossint�ticas possuem um fotopigmento chamado bacterioclorofila. Os outros seres fotossintetizantes, inclusive as cianobact�rias, possuem a clorofila a. As bact�rias que usam a bacterioclorofila n�o produzem O2, ao contr�rio da fotoss�ntese vegetal e das cianobact�rias.

Resumindo, na Terra primitiva, tudo o que chamamos de vida antes da atmosfera ficar abundante de O2 era povoado por bact�rias heter�trofas e bact�rias aut�trofas fotossintetizantes n�o-produtoras de O2. Finalmente, o grande salto evolutivo aconteceu quando uma das bact�rias fotossintetizantes passou a captar a luz vis�vel por meio de um fotopigmento, utilizar o CO2 como fonte de carbono e a H2O como fonte de hidrog�nio. Por essa condi��o favor�vel, a atmosfera terrestre, agora rica em oxig�nio possibilitou a diversifica��o dos organismos utilizadores de oxig�nio que hoje representa a grande maioria dos seres vivos desse planeta.

CIANOBACT�RIAS

Essas bact�rias sobrevivem a temperaturas alt�ssimas e, ainda hoje, s�o encontradas vivendo em condi��es extremas como nas �guas de fontes termais, cuja temperatura � de aproximadamente 74�C e lagos ant�rticos com temperatura pr�ximas de 0�C, resistindo a alta salinidade e per�odos de seca. Foram os primeiros produtores prim�rios do planeta, enchendo a atmosfera de O2.  Essas bact�rias verdadeiramente fotossintetizantes (anteriormente conhecidas como algas azuis ou cianof�ceas) possuem caracter�sticas celulares t�picas dos procariontes (bact�rias sem membrana nuclear), por�m apresentam um sistema fotossintetizante semelhante ao das algas, vegetais eucariontes. Al�m de propiciar o ac�mulo O2 na atmosfera primitiva, foi respons�vel pelo aparecimento da camada de oz�nio (O3) que impede a penetra��o de boa parte da radia��o solar ultravioleta. 

Como teriam surgido as primeiras c�lulas eucari�ticas?

Antes, comparemos as c�lulas procarionte e eucarionte:

C�lula procarionte	C�lula eucarionte

Sup�e-se que a origem das c�lulas eucariontes a partir de organismos ancestrais  procariontes anaer�bios, deva ter ocorrido, h� cerca de 1,7 bilh�es de anos. A c�lula eucarionte unicelular (de protozo�rios como a ameba) ou pluricelulares (das plantas e animais) fundamenta-se no desenvolvimento de dobras membranosas que invaginaram formando compartimentos intracelulares com formas e fun��es diferenciadas, al�m de possibilitar e prote��o do material gen�tico, pela carioteca. Assim, as diversas organelas: os lisossomos, os ret�culos endoplam�ticos liso e rugoso, os peroxissomos, o complexo de Golgi, os plastos (reserva ou de pigmenta��o) e as mitoc�ndrias, dinamizaram o metabolismo celular.

A teoria teoria endossimbi�tica,com suporte nas rela��es mutual�sticas prop�e que os primeiros eucariontes eram organismos anaer�bios heterotr�ficos que se alimentavam de arqueobact�rias fagocitadas. Quando algumas bact�rias primitivas passaram a converter subst�ncias inorg�nicas em org�nicas, evoluindo para a capacidade fotossintetizante e tornando-se autotr�ficos, outras tornaram-se heter�trofas com capacidade aer�bia.

Teoria endossimbi�tica para surgimento das mitoc�ndrias e dos cloroplastos.

 www.prokariotae.tripod.com

As bact�rias aer�bias e as bact�rias fotossint�ticas fagocitadas por eucariotos simples, teriam mantido rela��es simbi�ticas harmoniosas (com benef�cio para ambas as partes). As bact�rias recebiam prote��o e nutrientes, enquanto os eucariotos de estrutura celular rudimentar passavam ent�o a aproveitar o processo aer�bico e fotossint�tico realizado por essas bact�rias. Dessa forma, teriam surgido as mitoc�ndrias e cloroplastos no interior das c�lulas eucariontes atuais.

A teoria endossimbi�tica foi criada pela bi�loga americana Lynn Margulis (1981) e baseia-se em v�rias evid�ncias:

� Tanto as mitoc�ndrias como os cloroplastos possuem DNA pr�prio e bastante diferente do que existe no n�cleo celular;

� As mitoc�ndrias utilizam um c�digo gen�tico diferente do da c�lula eucari�tica hospedeira e semelhante ao das bact�rias e Arqueobact�rias;

� Ambos estas organelas se encontram rodeados por duas ou mais membranas e a mais interna tem diferen�as na composi��o em rela��o �s outras membranas da c�lula e semelhan�as com a dos procariontes;

� Ambas se formam por fiss�o bin�ria, como � comum nas bact�rias.

Por que a hipótese heterotrófica é a mais aceita para explicar o surgimento da vida?

O que diz a hipótese heterotrófica sobre a origem da vida?

Quais são as evidências que apoiam a hipótese heterotrófica?

O que são as hipóteses autotrófica é heterotrófica é qual é a mais aceita atualmente?