A Origem e a Evolução da Vida: Um produto de Processos Cósmicos, Planetários e Biológicos

1. A Origem e a Evolução da Vida Um produto de Processos Cósmicos, Planetários e Biológicos(traduzido do NASA's Planetary Biology Program http://cmex-www.arc.nasa.gov/VikingCD/Puzzle/Evolife.htm) Consulte tambémTop 10 Properties of Lifehttp://fig.cox.miami.edu/~cmallery/150/life/top_10_life.htm

2. A Origem e a Evolução da Vida: Um produto de Processos Cósmicos, Planetários e Biológicos • A ilustração representa o ambiente dos fenômenos naturais que coletivamente criaram a vida , como a conhecemos. • Vida, aparentemente requer um sistema solar tendo um planeta com condições adequadas como água no estado líquido, nutrientes e fontes de energia. • Interações entre várias substâncias e energia deram origem aos sistemas autocatalíticos capazes de passar informação de uma geração para a seguinte, e o fio da vida começou. • Este fio, que tem sido mantido por moléculas de DNA por toda sua história, tem-se mostrado tecendo seu caminho através de oceanos primitivos, ganhando força e gradualmente adquirindo linhagens de organismos cujos descendentes populam nossa biosfera moderna.

3. O fio da vida, que tem sido mantido por moléculas de DNA por toda sua história, tem-se mostrado tecendo seu caminho através de oceanos primitivos, adquirindo força e gradualmente ganhando linhagens de organismos cujos descendentes populam nossa biosfera moderna. • Plantas e animais, então, mudaram-se para a terra, onde formas mais avançadas, incluindo a humanidade, finalmente apareceram. Por fim, assistida por uma tecnologia própria, a vida voltou-se para entender sua própria origem, para expandir-se em novos domínios, e para procurar outros fios no cosmos. • 1. Evolução do Cosmos • 2. A Terra Prebiótica • 3. A Evolução Primitiva da Vida • 4. Evolução da Vida Avançada • 5. O Futuro

4. A Evolução do Cosmos • Os astrônomos acreditam, atualmente, que o Universo começou pelo menos há 15 bilhões de anos, quando as primeiras núvens dos elementos hidrogênio e hélio se formaram. • Forças gravitacionais provocaram o colapso dessas núvens para formar as estrelas. (Ver o centro da ilustração) • Essas estrelas converteram H e He em elementos mais pesados, incluindo aqueles como carbono, nitrogênio e oxigênio, que são necessários à vida. • Esses elementos retornaram ao espaço interestelar por explosões de algumas dessas estrelas para formar núvens (note a nebulosa, na ilustração), nas quais se formaram moléculas simples como água, monóxido de carbono e hidrocarbonetos. • Essas núvens colapsaram-se para formar uma nova geração de estrelas e sistemas solares. Em pelo menos um sistema solar, o nosso, uma variedade de objetos se formaram, incluindo cometas (tidos como os objetos mais primitivos do nosso sistema solar), meteoritos, asteróides e planetas (representados por Saturno, na ilustração). • Um dos planetas, a Terra, formou-se a uma distância do Sol onde as condições foram favoráveis e os ingredientes químicos necessários estavam disponíveis para a origem da vida (note, na ilustração, o cometa incidindo e a poeira).

5. A Terra Prebiótica • Os eventos finais mais importantes que levaram à orígem da vida são, provavelmente, os capítulos menos entendidos da história. • A vida começou durante o primeiro bilhão de anos de uma história da Terra que tem 4,5 bilhões de anos. • A ilustração mostra uma Terra primordial na qual vulcões, um oceano cinza e sem vida e uma atmosfera turbulenta dominavam a paisagem. • Atividade química vigorosa é representada pelas núvens pesadas, que eram nutridas por vulcões e penetradas por descargas de raios e por radiação solar. O oceano recebia matéria orgânica da terra e da atmosfera, assim como de meteoritos e cometas.

6. Substâncias como água, dióxido de carbono, metano e cianeto de hidrogênio formaram as moléculas-chaves como açúcares, amino-ácidos e nucleotídeos. • Tais moléculas são os blocos para a construção de proteínas e ácidos nucléicos, compostos presentes em todos os organismos vivos. Um triunfo primordial crítico foi o desenvolvimento de moléculas de RNA e DNA, que dirigiam processos biológicos e preservavam as “intruções de operação” da vida para gerações futuras. • RNA e DNA aparecem na ilustração, primeiro como fragmentos e depois como hélices totalmente reunidas. Essas hélices formaram alguns dos fios da vida, como mostra a ilustração. Outros fios, no entanto, derivaram de processos planetários tais como química oceânica e atividades vulcânica. Esses feixes de fios em evolução apareceram de uma variedade de fontes, ilustrando que a origem da vida foi disparada não somente por moléculas especiais como RNA e DNA, mas também por propriedades químicas e físicas do ambiente primitivo da Terra.

7. A Evolução Primitiva da Vida • A mair parte da história da vida envolveu a evolução bioquímica de micro-organismos unicelulares. • Encontram-se micróbios individuais fossilizados em rochas com 3,5 bilhões de anos. • É possível identificar conclusivamente fósseis multicelulares em rochas mais recentes que 1 bilhão de anos. • A comunidade microbial mais velha frequentemente construía depósitos em camadas, em forma de monte, chamados estromatólitos, cujas estruturas sugeriam que esses organismos procuravam luz e eram, portanto, fotossintéticos.

8. Estes estromatólitos primordiais cresciam ao longo de antigas costas oceânicas e resistiram à severa radiação solar assim como às constantes secagens e umedecimentos pelas marés. Portanto, parece que, mesmo há 3,5 bilhões de anos, micro-organismos ficaram incrivelmente duráveis e sofisticados! • Muitos eventos importantes marcaram o intervalo entre 1 e 3 bilhões de anos passados. Como ailustração mostra, os terrenos vulcânicos menores foram reunidos aos maiores, mais estáveis continentes graníticos. A vida aprendeu como liberar oxigênio da água e populou as recentemente expandidas camadas continentais. A ilustração representa esses eventos, tanto nos abundantes stromatólitos ao longo da costa e na grande variedade de micróbios filamentosos e esféricos, no primeiro plano. • Finalmente, entre 1 e 2 bilhões de anos atrás, as células eucariotas com seu sistema complexo de organelas e membranas se desenvolveram (note a euglena na ilustração) e começaram a ensaiar estruturas de corpos multicelulares.

9. A Evolução da Vida Avançada • A evolução de plantas e animais mais familiares a nós ocorreu somente nos últimos 550 milhões de anos. • A ilustração descreve o aparecimento de invertebrados marinhos, seguidos de peixes, anfíbios, répteis, mamíferos e humanos. • O fio da vida que continua nos oceanos nos lembra que a evolução da vida aquática continua mesmo hoje. • O desenvolvimento de comunidades de plantas de terra está representado, mostrando os relativamente antigos licopódios, rabos-de-cavalo e samambaias e os mais recentes gimnospermas (p.e. coníferas) e angiospermas (plantas com flores). • Provavelmente a mais recente inovação evolucionária significativa tem sido a habilidade humana de gravar e construir sobre sua experiência, desencadeando o crescimento da civilização e tecnologia. Esses desenvolvimentos trazem-nos ao presente e, tendo o fio da vida atingido o ápice, nós podemos refletir sobre nosso futuro.

10. O Futuro • Dado o grande número de estrelas que se sabe existir no universo, é muito provável que a vida exista em outro lugar do universo. Se essa outra vida pode controlar e transmitir energia como luz e ondas de rádio, deveremos ser capazes de detectá-las. • Como a NASA desenvolve missões para construir uma estação espacial e visitar corpos de outros sistemas solares como cometas, planetas e luas, ela responde à necessidade da humanidade de retornar ao cosmo tanto para entender a origem da vida como para expandir horizontes.