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Um breve histórico das teorias sobre a origem da vida – Biogênese (parte 2/2)

Aleksandr Oparin

No post anterior, falei sobre a abiogênese e sobre como ela foi derrubada por Louis Pasteur. Neste, falarei sobre os principais experimentos realizados para se tentar descobrir como surgiu a primeira forma de vida, e sobre a teoria aceita atualmente dentro da comunidade científica.

Após a abiogênese ter sido derrubada definitivamente por Louis Pasteur, em 1882, o próximo passo significativo foi dado por Aleksandr Oparin, um cientista russo (como o nome sugere). Em 1924, Oparin formulou a seguinte hipótese:

As primeiras moléculas orgânicas teriam sido produzidas a partir dos gases que compunham a atmosfera primitiva. São eles: metano, amônia, hidrogênio, e vapor d’água. Esses gases teriam sido expostos a descargas elétricas durante as violentas tempestades que ocorriam na Terra há cerca de 3,8 bilhões de anos e à radiação ultravioleta emitida pelo Sol.

A partir dessa hipótese, em 1938 Oparin propôs sua teoria, a chamada “Teoria da Coacervação”. Ela afirmava que as moléculas que haviam sido produzidas na situação descrita anteriormente haviam se transformado em substâncias mais complexas e variadas. Dessa forma, teriam surgidos os compostos essenciais à vida: aminoácidos, ácidos graxos, açúcares e ácidos nucléicos. A reunião desses compostos constituiu os sistemas coloidais, formados por moléculas, e os coacervados, aglomerados proteicos (daí o nome de sua teoria), que teriam sido os precursores das formas de vida mais simples.

Em 1953, o norte-americano Stanley Miller (é, do famoso experimento de Miller), construiu um aparelho capaz de submeter os gases da atmosfera primitiva (os que eu citei anteriormente: metano, amônia, hidrogênio e vapor d’água) a descargas elétricas, dessa forma testando a hipótese de Oparin. Das reações ocorridas entre os gases surgiram compostos orgânicos, entre eles os aminoácidos, que são os formadores das proteínas.

Stanley Miller e seu experimento

Sidney Fox, bioquímico norte-americano, em 1957, conseguiu sintetizar proteínas ao aquecer aminoácidos a seco. Ainda na mesma década, um colega seu, chamado Melvin Calvin, submeteu os mesmos gases que compunham a atmosfera primitiva a radiações ultravioleta. Miller havia provado verdadeira a hipótese de Oparin quanto às descargas elétricas, faltava experimentá-la quanto às radiações UV. Como resultado, Calvin observou a formação da glicose, molécula que pode fornecer energia às reações biológicas.

Sidney Fox

De acordo com as evidências coletadas e testadas por esses cientistas e outros depois deles, formulou-se a chamada Hipótese Heterotrófica para o surgimento da vida na Terra. Abaixo descrevo em sequência como provavelmente a vida surgiu no nosso planeta:

  1. Os gases presentes na atmosfera primitiva – hidrogênio, vapor d’água, amônia e metano –, foram submetidos às descargas elétricas provenientes das tempestades que ocorriam na Terra, e à intensa radiação ultravioleta proveniente do sol (ainda não existia a proteção da camada de ozônio)
  2. Nos oceanos primitivos, formaram-se os compostos essenciais à vida: aminoácidos, açúcares, ácidos nucléicos e ácidos graxos
  3. Esses compostos, dentro dos oceanos primitivos, formaram os primeiros agregados de moléculas, denominados “coacervados”
  4. Os coacervados, ao interagirem entre si e com o ambiente, evoluíram para formas mais complexas: agregados com membrana, que podem ser considerados os primeiros seres vivos, uma forma de vida primitiva
  5. Os agregados com membrana evoluíram até formarem as células primitivas. Como na atmosfera primitiva ainda não existia gás carbônico, os primeiros seres vivos não seriam capazes de produzir seu próprio alimento através da fotossíntese. Portanto, esses seres vivos eram “heterótrofos” (que não produzem seu próprio alimento). Também não existia gás oxigênio, portanto eles eram “anaeróbios” (que não respiram oxigênio)
  6. Os heterótrofos anaeróbicos, por serem fermentadores, liberaram gás carbônico na atmosfera primitiva
  7. Com a formação do gás carbônico, surgiram condições para que surgissem os seres autótrofos fotossintetizantes.
  8. Como resultado da reação de fotossíntese, os primeiros autótrofos liberaram gás oxigênio na atmosfera primitiva
  9. O gás oxigênio permitiu o surgimento dos primeiros seres heterótrofos aeróbios (que respiram oxigênio), ainda unicelulares
  10. Os seres unicelulares foram se tornando cada vez mais complexos, até formarem os pluricelulares, que após milhões de anos conquistaram o ambiente terrestre

Observações:

  • Existem hipóteses que afirmam que os primeiros seres vivos eram autótrofos, e não heterótrofos. Achei conveniente tratar apenas da hipótese heterotrófica, por ser a mais aceita atualmente na comunidade científica.
  • Existem divergências entre diversos autores e pesquisadores sobre essa hipótese. Constantemente são feitos novos estudos e deduções e, por ser ainda uma hipótese, não há ainda uma descrição definitiva sobre o que levou à origem da vida.
  • Os mecanismos que tornaram possível o surgimento de espécies mais complexas, como o Homo sapiens sapiens (espécie humana) serão tratados futuramente em um artigo sobre o Evolucionismo.

Até a próxima,

Giulia R.

Curiosidade:

  • Melvin Calvin foi quem identificou o papel do carbono na reação de fotossíntese, descobrindo o chamado “ciclo de Calvin”, juntamente com Andrew Benson e James Bassham, motivo pelo qual recebeu o prêmio Nobel de Química, em 1961.

Melvin Calvin

O testamento de Alfred Nobel

Um ano antes de sua morte, Alfred Nobel fez seu testamento, no qual destinava parte de seu patrimônio para a premiação de grandes iniciativas que beneficiassem a humanidade. Disponibilizamos a seguir o trecho do testamento que deu origem ao famoso Prêmio Nobel:

“Todo o restante do meu patrimônio deverá ser tratado da seguinte maneira: o capital, investido em títulos seguros pelos meus executores, deverá constituir um fundo, do qual a renda deverá ser distribuída anualmente sob a forma de prêmios para aqueles que, durante o ano precedente, concederam o maior benefício para a humanidade. A dita renda deverá ser dividida em cinco partes iguais, as quais deverão ser distribuídas como se segue:

 – uma parte para a pessoa que fez a mais importante descoberta ou invenção no campo da física;

– uma parte para a pessoa que fez a mais importante descoberta ou aprimoramento na química;

– uma parte para a pessoa que fez a mais importante descoberta no domínio da fisiologia ou da medicina;

– uma parte para a pessoa que produziu no campo da literatura o trabalho mais impressionante em uma direção idealista;

– e uma parte para a pessoa que fez o melhor trabalho pela fraternidade entre as nações, pela abolição ou redução de exércitos permanentes e pela conservação e promoção de congressos de paz.

 Os prêmios de física e química deverão ser entregues pela Academia Sueca de Ciências; o de trabalho fisiológico ou médico pelo Instituto Caroline em Estocolmo; o de literatura pela Academia em Estocolmo; e o dos campeões da paz por um comitê de cinco pessoas que deverão ser eleitas pelo Storting da Noruega. É meu expresso desejo que na entrega dos prêmios não seja feita nenhuma consideração à nacionalidade dos candidatos, mas que o mais valioso receba o prêmio, seja ele escandinavo ou não.”

Testamento de Alfred Nobel

Alguns famosos ganhadores do prêmio Nobel:

  • O casal Curie, junto com Becquerel, recebeu o Nobel de física em 1904 por seus trabalhos sobre a relatividade; Marie Curie recebeu o Nobel de química em 1911 pela descoberta dos elementos rádio e polônio
  • Max Planck recebeu o Nobel de física em 1918 pela descoberta do quantum de energia e consequente surgimento da Física Quântica
  • Albert Einstein recebeu o prêmio Nobel de física em 1921 pela explicação do efeito fotoelétrico
  • Bertrand Russell recebeu o Nobel de literatura em 1950 pelos seus escritos, nos quais lutou por “ideais humanitários” e pela “liberdade de pensamento”
  • Linus Pauling recebeu o Nobel de química em 1954 por seus trabalhos sobre as ligações químicas, e o Nobel da paz em 1962 por sua campanha contra testes nucleares. É a única personalidade que já recebeu dois prêmios Nobel não compartilhados
  • Frederick Sanger recebeu duas vezes o Nobel de química. Em 1958, por ter determinado a estrutura molecular da insulina;e  em 1980, por estudos sobre o DNA
  • Francis Crick, James Watson e Maurice Wilkins receberam o Nobel de medicina/fisiologia em 1962 pela  autoria do modelo de “dupla hélice” para a molécula de DNA.
  • Mikhail Gorbachev recebeu o Nobel da paz em 1990 pelo fim da Guerra Fria
  • Yasser Arafat, Shimon Peres e Ytzhak Rabin recebem o Nobel da paz em 1994 pelos Acordos de Paz de Oslo
  • José Saramago recebeu o Nobel de literatura em 1998
  • A organização Médicos sem Fronteiras recebeu o Nobel da paz em 1999 pela defesa à ingerência humanitária
  • Alguns famosos ganhadores do Nobel de literatura: Ernest Hemingway, Winston Churchill, Hermann Hesse, Albert Camus, John Steinbeck, Jean-Paul Sarte, Pablo Neruda, Gabriel Garcia Márquez, Mario Vargas Llosa

Observações:

  • O chamado “Nobel de Economia” não foi criado por Alfred Nobel nem tem relação alguma com a Fundação Nobel

André L, Giulia R. e Vinicius R.

Referências:

MLA style: “Full text of Alfred Nobel’s Will”. Nobelprize.org. 20 Jul 2011 http://nobelprize.org/alfred_nobel/will/will-full.html

http://nobelprize.org/nobel_prizes/lists/all/

Os pitagóricos e os números irracionais

Existe uma lenda a respeito da sociedade pitagórica que torna muito curiosa a história dos números irracionais. Como toda estória (ou historia) bem contada, irei começar exatamente do começo, para a compreensão de todos.

Através do teorema demonstrado por Pitágoras, é possível calcular a diagonal de quadrados. A diagonal divide o quadrado em dois triângulos retângulos, dessa forma podemos afirmar que a diagonal é a hipotenusa, e os catetos são os lados do quadrado. Assim, todo quadrado, isto é, um retângulo de lados iguais, é formado por dois triângulos retângulos. Apesar deste conhecimento, os pitagóricos enfrentaram um pequeno problema: eles não conseguiram calcular a diagonal de um quadrado de lado unitário. Atualmente, pode parecer um cálculo muito simples, mas nem sempre foi assim. O quadrado mostrado abaixo possui lado “1”, e a medida da sua diagonal “h” (a hipotenusa dos dois triângulos), de acordo com o teorema, é calculada da seguinte forma:

Talvez estejam se perguntando “Qual a dificuldade nisso?”. O problema é que a raiz de dois, como mostrado acima, é um número irracional, ou seja, ela não pode ser representada pelos números inteiros ou fracionários: os únicos que os pitagóricos conheciam. A alternativa usada por Pitágoras foi, então, proclamar que alguns comprimentos simplesmente não poderiam ser expressos através de números, atitude um pouco controversa para um filósofo que dizia que o número é o principio de tudo.

Hipaso de Metaponto

Tal paradoxo foi mantido rigorosamente em sigilo dentro da sociedade pitagórica, exceto por um dos seus seguidores. Segundo a lenda, Hipaso de Metaponto, um seguidor de Pitágoras, misteriosamente, ou convenientemente, morreu afogado após ter falado um pouco demais. Apesar disso, a descoberta dos números irracionais, que ameaçava a doutrina de que tudo podia ser demonstrado através de números, é comumente atribuída a Hipaso. Então, talvez ele quisesse apenas mostrar ao mundo a sua descoberta, mas de qualquer forma acredito que as circunstâncias de sua morte sejam um ótimo assunto para se pensar quando queremos entender o quanto os pitagóricos eram apaixonados pela matemática.

Até o próximo post,

André L.

Um breve histórico das teorias sobre a origem da vida – Abiogênese (parte1/2)

Até os séculos XVIII e XIX, a Biologia ainda era uma ciência muito pouco desenvolvida. Não existia até então uma teoria com embasamento experimental que explicasse o surgimento da vida.

As pessoas presenciavam a aparição de ratos e baratas em depósitos de alimentos, e não sabiam como haviam surgido. Dessa forma, aos poucos formulou-se a teoria da “abiogênese”, ou a teoria da geração espontânea. Pela etimologia da palavra, podemos entender o que essa teoria afirmava:

Louis Pasteur
  • “bio” significa “vida”
  • “gênese” significa “geração”, “origem”
  • “a” é um prefixo de negação

Portanto, a “abiogênese” indica uma “geração não biológica”. Explicarei melhor: os adeptos dessa teoria afirmavam que um ser vivo podia surgir de matéria não viva, ou seja, não era necessário um outro ser vivo que o gerasse.

Surgiram até “receitas” sobre como criar um ser vivo. Para fabricar ratos, por exemplo, bastava juntar roupas sujas no canto de um quarto, com um pouco de trigo, e esperar alguns dias que eles “surgiriam”. Hoje sabemos que os ratos não eram gerados nesses quartos, podemos explicar como chegavam até eles, e parece-nos incompreensível e absurdo que alguém pudesse acreditar em algo assim. Atualmente já sabemos que todo ser vivo foi gerado por outro. Mas lembremos que naquela época o conhecimento científico geral ainda era muito limitado.

No entanto, uma pergunta é inevitável: se todo ser vivo é gerado a partir de outro, de onde, ou como, surgiu o primeiro ser vivo?

Tentarei passar uma noção geral sobre a evolução das teorias que tentam explicar o surgimento da vida, a partir de um breve histórico sobre elas. Não entrarei em detalhes nem pormenores, por isso deixarei de mencionar alguns nomes e datas, que não vão interferir na compreensão da sequência dos fatos.

Defendida por quase toda a população, a abiogênese era difícil de ser derrubada. Qualquer um que discordasse dela era visto com maus olhos pela população em geral. O primeiro a desafiá-la formalmente, introduzindo a idéia oposta, a da “biogênese” (como não tem o prefixo de negação “a”, “biogênese” significa simplesmente “origem biológica”), foi Francesco Redi, um biólogo italiano, em 1668.

Para derrubar a abiogênese, Redi fez o seguinte experimento:

Colocou matéria orgânica (restos de comida, etc.), em dois recipientes. Um dos recipientes, ele deixou aberto. O outro, ele fechou com uma tampa. Após alguns dias, apareceram moscas no frasco aberto. É fácil deduzir que no frasco fechado não surgiu nenhum ser vivo. Esse experimento em si seria suficiente para que a “abiogênese” fosse derrubada. Entretanto, seus  adeptos forneceram o argumento de que os seres vivos precisavam de oxigênio para serem gerados, afirmando que no frasco tampado não havia oxigênio, por isso não haviam surgido seres vivos.

O experimento que derrubou definitivamente a abiogênese, só veio a ser realizado em 1882, pelo francês Louis Pasteur (o criador da pasteurização). Pasteur utilizou o famoso frasco “pescoço de cisne”, ilustrado na imagem abaixo:

Dentro do frasco, Pasteur colocou uma “sopa nutritiva” e a ferveu. Como resultado da fervura, gotículas de vapor permaneceram nas paredes do frasco; essas gotículas impediram quase que completamente a entrada de microorganismos nele. Esse experimento derrubou a “abiogênese”, pois o frasco era aberto na extremidade, o que garantia a presença de oxigênio, impedindo que fosse novamente utilizado o argumento anterior pelos adeptos da abiogênese.

Surge assim uma nova teoria, a “biogênese”. Junto com ela, vários experimentos que buscaram entender a origem dos primeiros seres vivos.

Em outro post, continuarei o histórico a partir da biogênese, até chegar à teoria atual sobre a origem da vida, a hipótese heterotrófica.

Giulia R.