Como as plantas favoreceram o surgimento de outras formas de vida no ambiente terrestre?

Depois de muitas experiências feitas por vários cientistas, Louis Pasteur finalmente conseguiu provar a Teoria da biogênese, na qual a vida se origina de outra preexistente. Com a aceitação da biogênese, outra questão passou a atormentar os cientistas da época: “Se os seres vivos se originam de outro preexistente, como se originou o primeiro ser vivo?”.

Embora não tenhamos um retrato exato dos seres vivos mais primitivos, podemos imaginar que eles eram microscópicos, envoltos por uma membrana e que em seu interior ocorriam diversas reações químicas que eram ordenadas e controladas por informações genéticas. Essas reações transformavam o alimento, do qual esses seres vivos se alimentavam, em componentes do seu corpo, o que lhes permitiam crescer e se reproduzir. Mas você deve estar se perguntando: do que esses seres vivos se alimentavam? Por essa também ser uma questão que divide a opinião dos cientistas, duas hipóteses são aceitas, a hipótese heterotrófica e a hipótese autotrófica.

Hipótese heterotrófica

Como dissemos anteriormente, acredita-se que os seres vivos primitivos eram muito simples, assim como as reações químicas de suas células. Por esse motivo, cientistas acreditam que esses organismos apresentavam nutrição sapróbia, isto é, conseguiam seu alimento pela absorção de moléculas orgânicas simples dos mares primitivos, pois a produção do próprio alimento envolve a capacidade de produzir substâncias, o que esses organismos não apresentavam.

Nessa atmosfera primitiva não havia oxigênio, e, por isso, esses organismos primitivos deviam retirar a energia das moléculas de alimento através de mecanismos mais simples que a fermentação, que é realizada atualmente por alguns fungos e bactérias. Com a grande oferta de alimento, esses organismos obtinham energia e conseguiam se reproduzir, mas, com o passar do tempo, o alimento tornou-se escasso para o número de organismos. Dessa forma, teria se iniciado uma competição, levando à morte de muitos organismos. Segundo os defensores dessa hipótese, nessa época, alguns organismos vivos já teriam evoluído a tal ponto que já conseguiam captar a energia luminosa do Sol e empregá-la para produzir moléculas orgânicas usadas como alimento.

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Hipótese autotrófica

Os defensores dessa hipótese acreditam que na Terra primitiva não havia quantidade suficiente de matéria orgânica para sustentar a multiplicação dos primeiros seres vivos até o aparecimento da fotossíntese. Eles defendem também que os seres vivos surgiram em locais mais protegidos, como o assoalho dos mares primitivos, já que a superfície terrestre era muito instável. Segundo esses cientistas, os primeiros organismos vivos eram quimiolitoautotróficos, ou seja, produziam seu alimento a partir da energia liberada por reações químicas entre componentes inorgânicos, como o enxofre e compostos de ferro.

Essa possibilidade consolidou-se após a descoberta de vida nas fontes termais submarinas, que se encontram no fundo dos oceanos. Muitas bactérias que vivem nesses locais são autótrofas, mas realizam um processo diferente da fotossíntese.

De acordo com essa hipótese, a partir dos primeiros seres quimiolitoautotróficos surgiramos seres que realizam a fermentação, depois os seres fotossintetizantes, e por fim os seres aeróbicos (que realizam a respiração).

Por Paula Louredo
Graduada em Biologia

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.

Como as plantas favoreceram o estabelecimento de outras formas de vida no ambiente terrestre 2 as plantas evoluíram provavelmente a partir de qual grupo de organismos?

Como as plantas favorecem favoreceram o estabelecimento de outras formas de vida no ambiente terrestre?

Como as plantas favorecem a existência da vida?

Como as plantas se adaptaram ao ambiente terrestre?