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Caro aluno Ao elaborar o seu material inovador, completo e moderno, o Hexag considerou como principal diferencial sua exclusiva metodologia em pe- ríodo integral, com aulas e Estudo Orientado (E.O.), e seu plantão de dúvidas personalizado. O material didático é composto por 6 cadernos de aula e 107...

Caro aluno Ao elaborar o seu material inovador, completo e moderno, o Hexag considerou como principal diferencial sua exclusiva metodologia em pe- ríodo integral, com aulas e Estudo Orientado (E.O.), e seu plantão de dúvidas personalizado. O material didático é composto por 6 cadernos de aula e 107 livros, totalizando uma coleção com 113 exemplares. O conteúdo dos livros é organizado por aulas temáticas. Cada assunto contém uma rica teoria que contempla, de forma objetiva e transversal, as reais necessidades dos alunos, dispensando qualquer tipo de material alternativo complementar. Para melhorar a aprendizagem, as aulas possuem seções específicas com determinadas finalidades. A seguir, apresentamos cada seção: incidência do tema nas principais provas vivenciando De forma simples, resumida e dinâmica, essa seção foi desenvol- Um dos grandes problemas do conhecimento acadêmico é o seu vida para sinalizar os assuntos mais abordados no Enem e nos distanciamento da realidade cotidiana, o que dificulta a compreensão principais vestibulares voltados para o curso de Medicina em todo de determinados conceitos e impede o aprofundamento nos temas o território nacional. para além da superficial memorização de fórmulas ou regras. Para evitar bloqueios na aprendizagem dos conteúdos, foi desenvolvida a seção “Vivenciando“. Como o próprio nome já aponta, há uma preocupação em levar aos nossos alunos a clareza das relações entre aquilo que eles aprendem e aquilo com que eles têm contato em teoria seu dia a dia. Todo o desenvolvimento dos conteúdos teóricos de cada coleção tem como principal objetivo apoiar o aluno na resolução das ques- tões propostas. Os textos dos livros são de fácil compreensão, com- pletos e organizados. Além disso, contam com imagens ilustrativas aplicação do conteúdo que complementam as explicações dadas em sala de aula. Qua- dros, mapas e organogramas, em cores nítidas, também são usados Essa seção foi desenvolvida com foco nas disciplinas que fazem e compõem um conjunto abrangente de informações para o aluno parte das Ciências da Natureza e da Matemática. Nos compilados, que vai se dedicar à rotina intensa de estudos. deparamos-nos com modelos de exercícios resolvidos e comenta- dos, fazendo com que aquilo que pareça abstrato e de difícil com- preensão torne-se mais acessível e de bom entendimento aos olhos do aluno. Por meio dessas resoluções, é possível rever, a qualquer momento, as explicações dadas em sala de aula. multimídia No decorrer das teorias apresentadas, oferecemos uma cuidadosa seleção de conteúdos multimídia para complementar o repertório do aluno, apresentada em boxes para facilitar a compreensão, com áreas de conhecimento do Enem indicação de vídeos, sites, filmes, músicas, livros, etc. Tudo isso é en- contrado em subcategorias que facilitam o aprofundamento nos Sabendo que o Enem tem o objetivo de avaliar o desempenho ao temas estudados – há obras de arte, poemas, imagens, artigos e até fim da escolaridade básica, organizamos essa seção para que o sugestões de aplicativos que facilitam os estudos, com conteúdos aluno conheça as diversas habilidades e competências abordadas essenciais para ampliar as habilidades de análise e reflexão crítica, na prova. Os livros da “Coleção Vestibulares de Medicina” contêm, em uma seleção realizada com finos critérios para apurar ainda mais a cada aula, algumas dessas habilidades. No compilado “Áreas de o conhecimento do nosso aluno. Conhecimento do Enem” há modelos de exercícios que não são apenas resolvidos, mas também analisados de maneira expositiva e descritos passo a passo à luz das habilidades estudadas no dia. Esse recurso constrói para o estudante um roteiro para ajudá-lo a apurar as questões na prática, a identificá-las na prova e a resolvê- conexão entre disciplinas -las com tranquilidade. Atento às constantes mudanças dos grandes vestibulares, é ela- borada, a cada aula e sempre que possível, uma seção que trata de interdisciplinaridade. As questões dos vestibulares atuais não exigem mais dos candidatos apenas o puro conhecimento dos diagrama de ideias conteúdos de cada área, de cada disciplina. Cada pessoa tem sua própria forma de aprendizado. Por isso, cria- Atualmente há muitas perguntas interdisciplinares que abrangem mos para os nossos alunos o máximo de recursos para orientá-los conteúdos de diferentes áreas em uma mesma questão, como Bio- em suas trajetórias. Um deles é o ”Diagrama de Ideias”, para aque- logia e Química, História e Geografia, Biologia e Matemática, entre les que aprendem visualmente os conteúdos e processos por meio outras. Nesse espaço, o aluno inicia o contato com essa realidade de esquemas cognitivos, mapas mentais e fluxogramas. por meio de explicações que relacionam a aula do dia com aulas de outras disciplinas e conteúdos de outros livros, sempre utilizan- Além disso, esse compilado é um resumo de todo o conteúdo do temas da atualidade. Assim, o aluno consegue entender que da aula. Por meio dele, pode-se fazer uma rápida consulta aos cada disciplina não existe de forma isolada, mas faz parte de uma principais conteúdos ensinados no dia, o que facilita a organiza- grande engrenagem no mundo em que ele vive. ção dos estudos e até a resolução dos exercícios. Herlan Fellini © Hexag Sistema de Ensino, 2018 Direitos desta edição: Hexag Sistema de Ensino, São Paulo, 2020 Todos os direitos reservados. Autores Joaquim Matheus Santiago Coelho Larissa Beatriz Torres Ferreira Diretor-geral Herlan Fellini Diretor editorial Pedro Tadeu Vader Batista Coordenador-geral Raphael de Souza Motta Responsabilidade editorial, programação visual, revisão e pesquisa iconográfica Hexag Sistema de Ensino Editoração eletrônica Arthur Tahan Miguel Torres Matheus Franco da Silveira Raphael de Souza Motta Raphael Campos Silva Projeto gráfico e capa Raphael Campos Silva Imagens Freepik (https://www.freepik.com) Shutterstock (https://www.shutterstock.com) ISBN: 978-65-88825-07-5 Todas as citações de textos contidas neste livro didático estão de acordo com a legislação, tendo por fim único e exclusivo o ensino. Caso exista algum texto a respeito do qual seja necessária a inclusão de informação adicional, ficamos à dis- posição para o contato pertinente. Do mesmo modo, fizemos todos os esforços para identificar e localizar os titulares dos direitos sobre as imagens publicadas e estamos à disposição para suprir eventual omissão de crédito em futuras edições. O material de publicidade e propaganda reproduzido nesta obra é usado apenas para fins didáticos, não repre- sentando qualquer tipo de recomendação de produtos ou empresas por parte do(s) autor(es) e da editora. 2020 Todos os direitos reservados para Hexag Sistema de Ensino. Rua Luís Góis, 853 – Mirandópolis – São Paulo – SP CEP: 04043-300 Telefone: (11) 3259-5005 www.hexag.com.br [email protected] SUMÁRIO BIOLOGIA EVOLUÇÃO E ECOLOGIA Aulas 1 e 2: Origem da vida 6 Aulas 3 e 4: Evidências evolutivas 19 Aulas 5 e 6: Teorias evolutivas 27 Aulas 7 e 8: Especiação 37 DIVERSIDADE DA VIDA Aulas 1 e 2: Taxonomia e reinos 52 Aulas 3 e 4: Vírus 63 Aulas 5 e 6: Reino Monera 73 Aulas 7 e 8: Reino protoctista I: protozoários 85 CITOLOGIA Aulas 1 e 2: Composição química celular I 96 Aulas 3 e 4: Composição química celular II 106 Aulas 5 e 6: Composição química celular III 112 Aulas 7 e 8: Código genético e síntese proteica 119 3  Competência 1 – Compreender as ciências naturais e as tecnologias a elas associadas como construções humanas, percebendo seus papéis nos processos de produção e no desenvolvimento econômico e social da humanidade. H1 Reconhecer características ou propriedades de fenômenos ondulatórios ou oscilatórios, relacionando-os a seus usos em diferentes contextos. H2 Associar a solução de problemas de comunicação, transporte, saúde ou outro, com o correspondente desenvolvimento científico e tecnológico. H3 Confrontar interpretações científicas com interpretações baseadas no senso comum, ao longo do tempo ou em diferentes culturas. Avaliar propostas de intervenção no ambiente, considerando a qualidade da vida humana ou medidas de conservação, recuperação ou utilização sustentável H4 da biodiversidade. Competência 2 – Identificar a presença e aplicar as tecnologias associadas às ciências naturais em diferentes contextos. H5 Dimensionar circuitos ou dispositivos elétricos de uso cotidiano. H6 Relacionar informações para compreender manuais de instalação ou utilização de aparelhos, ou sistemas tecnológicos de uso comum. Selecionar testes de controle, parâmetros ou critérios para a comparação de materiais e produtos, tendo em vista a defesa do consumidor, a saúde do H7 trabalhador ou a qualidade de vida. Competência 3 – Associar intervenções que resultam em degradação ou conservação ambiental a processos produtivos e sociais e a instrumen- tos ou ações científico-tecnológicos. Identificar etapas em processos de obtenção, transformação, utilização ou reciclagem de recursos naturais, energéticos ou matérias-primas, considerando H8 processos biológicos, químicos ou físicos neles envolvidos. Compreender a importância dos ciclos biogeoquímicos ou do fluxo energia para a vida, ou da ação de agentes ou fenômenos que podem causar alterações H9 nesses processos. H10 Analisar perturbações ambientais, identificando fontes, transporte e(ou) destino dos poluentes ou prevendo efeitos em sistemas naturais, produtivos ou sociais. Reconhecer benefícios, limitações e aspectos éticos da biotecnologia, considerando estruturas e processos biológicos envolvidos em produtos biotecnológi- H11 cos. H12 Avaliar impactos em ambientes naturais decorrentes de atividades sociais ou econômicas, considerando interesses contraditórios. Competência 4 – Compreender interações entre organismos e ambiente, em particular aquelas relacionadas à saúde humana, relacionando conhecimentos científicos, aspectos culturais e características individuais. H13 Reconhecer mecanismos de transmissão da vida, prevendo ou explicando a manifestação de características dos seres vivos. Identificar padrões em fenômenos e processos vitais dos organismos, como manutenção do equilíbrio interno, defesa, relações com o ambiente, sexualidade, H14 entre outros. H15 Interpretar modelos e experimentos para explicar fenômenos ou processos biológicos em qualquer nível de organização dos sistemas biológicos. H16 Compreender o papel da evolução na produção de padrões, processos biológicos ou na organização taxonômica dos seres vivos. Competência 5 – Entender métodos e procedimentos próprios das ciências naturais e aplicá-los em diferentes contextos. Relacionar informações apresentadas em diferentes formas de linguagem e representação usadas nas ciências físicas, químicas ou biológicas, como texto H17 discursivo, gráficos, tabelas, relações matemáticas ou linguagem simbólica. H18 Relacionar propriedades físicas, químicas ou biológicas de produtos, sistemas ou procedimentos tecnológicos às finalidades a que se destinam. Avaliar métodos, processos ou procedimentos das ciências naturais que contribuam para diagnosticar ou solucionar problemas de ordem social, econômica H19 ou ambiental. Competência 6 – Apropriar-se de conhecimentos da física para, em situações problema, interpretar, avaliar ou planejar intervenções científi- co-tecnológicas. H20 Caracterizar causas ou efeitos dos movimentos de partículas, substâncias, objetos ou corpos celestes. H21 Utilizar leis físicas e (ou) químicas para interpretar processos naturais ou tecnológicos inseridos no contexto da termodinâmica e(ou) do eletromagnetismo. Compreender fenômenos decorrentes da interação entre a radiação e a matéria em suas manifestações em processos naturais ou tecnológicos, ou em suas H22 implicações biológicas, sociais, econômicas ou ambientais. Avaliar possibilidades de geração, uso ou transformação de energia em ambientes específicos, considerando implicações éticas, ambientais, sociais e/ou H23 econômicas. Competência 7 – Apropriar-se de conhecimentos da química para, em situações problema, interpretar, avaliar ou planejar intervenções científi- co-tecnológicas. H24 Utilizar códigos e nomenclatura da química para caracterizar materiais, substâncias ou transformações químicas Caracterizar materiais ou substâncias, identificando etapas, rendimentos ou implicações biológicas, sociais, econômicas ou ambientais de sua obtenção ou H25 produção. Avaliar implicações sociais, ambientais e/ou econômicas na produção ou no consumo de recursos energéticos ou minerais, identificando transformações H26 químicas ou de energia envolvidas nesses processos. H27 Avaliar propostas de intervenção no meio ambiente aplicando conhecimentos químicos, observando riscos ou benefícios. Competência 8 – Apropriar-se de conhecimentos da biologia para, em situações problema, interpretar, avaliar ou planejar intervenções científico tecnológicas. Associar características adaptativas dos organismos com seu modo de vida ou com seus limites de distribuição em diferentes ambientes, em especial em H28 ambientes brasileiros. Interpretar experimentos ou técnicas que utilizam seres vivos, analisando implicações para o ambiente, a saúde, a produção de alimentos, matérias primas H29 ou produtos industriais. Avaliar propostas de alcance individual ou coletivo, identificando aquelas que visam à preservação e a implementação da saúde individual, coletiva ou do H30 ambiente. 4  EVOLUÇÃO e ECOLOGIA: Incidência do tema nas principais provas Compreensão de teias e cadeias alimentares, As questões se concentram principalmente assim como a interação entre os seres vivos, na área da ecologia, sendo cadeia e teia é fundamental para resolver as questões de alimentar assuntos recorrentes. Compreender ecologia, que são interdisciplinares e pedem a origem da vida e a evolução dos seres vivos temas atuais com relação aos impactos é a base para o entendimento da interação ambientais. entre os organismos. A ecologia aparece como área de destaque. Normalmente, usa casos atuais de impactos Uma prova muito bem elaborada e interdis- Interações ecológicas e teias alimentares são ambientais para abordar assuntos básicos ciplinar que exige conhecimentos básicos de corriqueiros. Além disso, evidências e teorias de ecologia. Saber relacionar problemas ecologia para resolver questões de cadeia e evolutivas, como seleção natural, costumam ecológicos com conteúdos simples, é essencial. teia alimentar. Apesar de o assunto tratado ser aparecer com certa frequência. Além disso, é importante saber identificar e de caráter intermediário, a múltipla interação utilizar discursos lamarckistas e entre as áreas pode aumentar o darwinistas. nível de dificuldade. Prova com poucas questões de ecologia, Prova bem comparativa, com questões Problemas ambientais, relações ecológicas Prova com forte presença de ecologia – sendo que o tema que mais aparece é a inte- que misturam diferentes áreas da Biologia. e conceitos básicos relacionados à ecologia cadeias alimentares, relações ecológicas e ração entre os seres vivos (teias alimentares e Aparecem assuntos como especiação, (população, comunidade e ecossistema) são problemas ambientais são os principais as- relações ecológicas). sucessão ecológica, origem da vida e relações muito presentes. suntos. Além disso, há questões sobre teorias ecológicas. evolutivas e hipóteses de origem da vida. UFMG É uma prova com questões interdisciplinares Questões com alto nível de especificidade. Apresenta questões de temas variados e não que cobram conteúdos altamente específicos. Estão presentes tanto conceitos evolutivos muito cobrados em outros vestibulares, como Conceitos gerais (especiação e seleção natural) como ecológi- origem da vida (biogênese e abiogênese) cos (cadeias alimentares, pirâmides e relações e dinâmica populacional. Também estão ecológicas). presentes temas como teorias evolutivas e teias alimentares. Nesta prova, há questões principalmente sobre Com perfil similar à Fuvest e questões bem es- É uma prova que privilegia citologia e gené- especiação, leitura e compreensão de clado- pecíficas, os temas mais frequentes são teorias tica, de forma que não há muitas questões gramas e aplicação das teorias lamarckista e e evidências evolutivas, problemas ambientais sobre ecologia – os temas mais abordados são darwinista. Em ecologia, a prova é similar à do e relações ecológicas. relações ecológicas e problemas ambientais. Enem, com ênfase em problemas ambientais e relações ecológicas. 5  AULAS ORIGEM DA VIDA 1E2 COMPETÊNCIA: 4 HABILIDADES: 15 e 16 1. INTRODUÇÃO Há cerca de 14 bilhões de anos, essa esfera teria subita- mente explodido, dando início a expansão dessa matéria A biologia é a ciência que estuda a vida e todos os seus e formando, de uma só vez, o Universo. A essa grande ex- desdobramentos. Esse estudo pressupõe um método cien- plosão dá-se o nome científico de Big Bang. A expansão do tífico que se caracteriza pela observação, pelo levantamen- Universo continua sendo observada até hoje, o que reforça to de hipóteses testáveis, pelo planejamento e realização as hipóteses a favor do Big Bang. A origem e formação do de experimentos, pela sistematização e registro de dados, Sistema Solar é resultado direto dessa explosão. pela discussão de resultados e, por fim, pela conclusão. Ao longo desses bilhões de anos até hoje, ocorreram muitíssi- Dessa maneira, gera-se conhecimento, que poderá ser mas mudanças na superfície terrestre que influenciaram signi- questionado, ampliado e alterado ao longo do tempo. Com ficativamente na vida no planeta, como: movimentos de mas- efeito, a ciência e a pesquisa são realizadas pelo homem e, sas continentais, alterações climáticas, formação e destruição portanto, são direcionadas. A ciência possui uma perspec- de cadeias de montanhas, extinção e origem de espécies etc. tiva e um olhar parcial, ou seja, é influenciada pela época, sociedade e cultura às quais o pesquisador pertence. 2.1. Escala do tempo geológico Para iniciar o estudo da biologia, são necessárias algumas re- A escala do tempo geológico representa a linha do tempo flexões e considerações, pois existem várias subdivisões nes- desde o surgimento da Terra até o presente. Na escala, essa sa ciência. Por exemplo, a zoologia estuda os animais e os evolução é indicada por uma sequência de eventos. Dessa seus desdobramentos; as plantas, por sua vez, são estudadas forma, a história da Terra é marcada no tempo por determi- pela botânica; as estruturas e o funcionamento das células nado evento geológico, tempo que pode ser calculado por são discutidos pela citologia; as interações entre os seres vi- métodos absolutos ou relativos. Os estudos da evolução da vos, e desses com o meio em que vivem, são abordadas pela vida dividem hierarquicamente essa escala em: éons, eras, ecologia; os mecanismos e padrões de herança do material períodos, épocas e idades genético são estudados pela genética; e o processo adapta- tivo e as relações de parentesco entre as diversas espécies A seguir, serão analisados os principais períodos e suas carac- são responsabilidade da evolução. Essas divisões facilitam o terísticas. O objetivo dessa abordagem é apresentar uma visão estudo, a pesquisa e a construção do conhecimento bioló- geral de como a vida se manifestou e se estabeleceu na Terra. gico. Entretanto, integrar essas subáreas em nosso estudo Os primeiros microrganismos surgiram no planeta há cer- é fundamental, pois permite um olhar amplo que possibi- ca de 3,5 bilhões de anos. lita a compreensão da complexidade dos seres vivos e dos ambientes em todos os seus níveis de organização, ou seja, Os primeiros peixes primitivos apareceram no fim do pe- organismos, populações, comunidades biológicas, ecossiste- ríodo Cambriano, em que os oceanos eram largos, rasos mas, biomas, biocoras, biociclos e biosfera. e cálidos. Registros fósseis indicam que esses peixes, di- ferentemente dos peixes de hoje, possuíam apenas duas 2. BIG BANG: A ORIGEM barbatanas rudimentares e não tinham mandíbulas. No período Devoniano, conhecido como Idade dos Pei- Nesta unidade, será abordada mais profundamente a ori- xes, ocorreu uma grande proliferação de peixes que pos- gem da vida. Para isso, é preciso tratar, antes, da origem suíam mandíbulas adaptadas para digerir diversos tipos de da Terra. alimentos. O ambiente desse período era bastante diferente A Terra surgiu há aproximadamente 4, 6 bilhões de anos. daquele em que surgiram os primeiros peixes. Os oceanos Toda a matéria que compõe o Universo atual estava com- haviam avançado e retrocedido várias vezes, e as plantas primida em uma esfera extremamente pequena e densa, vasculares terrestres, que haviam surgido no período an- do tamanho da ponta de uma agulha. terior, chamado de Siluriano, eram então abundantes. 6  Início Era Período Eventos (milhões de anos) Clima flutuando entre frio e ameno. Avanços e recuos glaciais. Extinção de muitos Quaternário 1,6 mamíferos e aves de grande porte. Primeiros humanos modernos do gênero Homo. Vários surgimentos e formações de montanhas. Início da glaciação nos hemisférios Norte e Sul. Elevação do Panamá e consequente união das Américas do Norte e do Sul. Primeiros Cenozoica Neogeno 23 macacos do Velho Mundo. Mamíferos pastadores em abundância. Primeiros hominídeos eretos e grandes carnívoros. Aves e mamíferos marinhos diversificam-se. Clima ameno a frio. Mares continentais largos e rasos. Elevação dos Alpes e Himalaia. A América do Sul separa-se da Antártica. Clima ameno a muito quente no final do período. Primeiros mamíferos insetívoros e primatas. Expansão extensiva de mamíferos e aves. Paleogeno 65 Irradiação de famílias de mamíferos placentários. Primeiros macacos do Novo Mundo. Formação inicial de pradarias. Aves carnívoras gigantes, incapazes de voar, eram pre- dadores comuns. Clima ameno em todo o período. Níveis dos mares elevados. A África e a América do Sul se separam. Clímax dos dinossauros e répteis marinhos, seguido da extinção destes gru- Cretácio 135 pos. Início da irradiação de mamíferos marsupiais e placentários. Primeiras angiospermas. Declínio das gimnospermas. Aparecimento de muitos grupos de insetos. Mesozoica Clima ameno. Os níveis dos continentes são baixos com grandes áreas cobertas pelos Jurássico 205 mares. Primeiras aves. Abundância de dinossauros. Crescimento exuberante de florestas. Continentes montanhosos, unidos em um supercontinente (Pangeia). Extensas áreas Triássico 250 áridas. Primeiros dinossauros. Primeiros mamíferos. Crescimento exuberante de florestas com predomínio de coníferas. Glaciação extensiva do Hemisfério Sul no início do período. Elevação dos Apalaches. Ari- dez marcante em algumas áreas. Origem das coníferas, cicadófitas e ginkgos. Desapa- Permiano 290 recem os tipos anteriores de florestas. Irradiação dos répteis. O período termina com extinção em massa. Clima quente com pequena variação sazonal nos trópicos. Níveis das terras baixos. Áreas pantanosas com a formação de depósitos de carvão. Irradiação dos anfíbios. Abundância Carbonífero 355 de tubarões. Samambaias com esporos e árvores com “casca”. Primeiros répteis. Insetos gigantes. Grandes florestas de pteridófitas. Paleozoica Mares na maior parte das terras, com montanhas locais. Primeiros peixes com nadadeiras Devoniano 410 raiadas e nadadeiras lobadas. Primeiros tetrápodes terrestres. Clima ameno. Topografia em geral plana. Primeiros peixes com mandíbulas. Primeiros Siluriano 438 invertebrados terrestres. Clima ameno. Mares rasos. Continentes em geral com topografia plana. Os mares cobrem boa parte do atual território dos Estados Unidos. Glaciação no final do período. Primeiros Ordoviciano 510 vertebrados (peixes sem mandíbula). Invertebrados marinhos em abundância. Primeiras plantas terrestres. Extensos mares invadindo os continentes existentes. Origem de vários filos e classes de Cambriano 570 invertebrados. Primeiros cordados. Moluscos com conchas. Abundância de trilobitas. Proterozoica Extensivo bombardeamento de meteoritos e instabilidade geológica nas primeiras fases des- ta era. Os primeiros organismos eucariontes aparecem há cerca de 2 bilhões de anos. Grande - 2.500 diversificação da vida há 1 bilhão de anos, surgindo os organismos pluricelulares, inclusive algas. Os primeiros metazoários aparecem há mais ou menos 600 milhões de anos, logo após uma grande glaciação. Arqueana Formação da crosta terrestre e início dos movimentos continentais. Os primeiros fósseis - 4.600 (seres unicelulares) são conhecidos de 3,5 bilhões de anos atrás. Origem da vida. 7  No fim da Idade dos Peixes, um grupo de peixes de água doce iniciou a adaptação à vida terrestre, originando os pri- 3. TEORIAS SOBRE A ORIGEM DA VIDA meiros anfíbios. No período seguinte, apareceram os rép- O mistério da origem da vida intriga o ser humano desde teis, primeiros vertebrados terrestres, assim como os primei- a Antiguidade. ros insetos alados. Doutrinas milenares da Índia, da Babilônia e do Egito en- Os primeiros mamíferos surgiram no período Triássico, as- sinavam que rãs, cobras e crocodilos eram gerados espon- sim como os primeiros dinossauros. No período seguinte, taneamente pelo lodo dos rios. Esses seres, que apareciam apareceram as primeiras aves. inexplicavelmente no lodo e na lama, eram vistos como No período Cretáceo, ocorre a extinção dos dinossauros. No fim manifestações da vontade dos deuses. desse período, ocorreu uma grande irradiação adaptativa dos Até mesmo filósofos ilustres, como Platão e Aristóteles, mamíferos, fato que originou muitas das ordens de animais su- defendiam ideias semelhantes sobre a origem dos seres periores conhecidas atualmente. Alguns mamíferos insetívoros vivos. Dessa interpretação, surgiu a teoria da geração es- deram origem a um grupo de animais com polegares oponíveis pontânea, ou teoria da abiogênese, segundo a qual os se- e com unhas no lugar de garras denominados primatas. res vivos originam-se da matéria bruta de modo contínuo. A lenta movimentação dos continentes terrestres, denomina- Entretanto, a teoria da geração espontânea foi contesta- da deriva continental, originou, há 250 milhões de anos, da por diversos cientistas, que, por meio de experimentos, um supercontinente denominado Pangeia. Há aproximada- provaram que um ser vivo só se origina de outro ser vivo. mente 200 milhões de anos, teve início a separação da Pan- Surgiu, então, a atualmente aceita teoria da biogênese. geia. Há 90 milhões de anos, a América do Sul descolou-se da ƒ Teoria da abiogênese: os seres vivos surgem da ma- África. Há 50 milhões de anos, a Índia uniu-se à Ásia, e, cinco téria bruta de maneira contínua (geração espontânea). milhões de anos depois, a Austrália separou-se da Antártica. Principais defensores: Aristóteles, Platão, Needhan, Vir- Os primatas experimentaram processos evolutivos distintos nos gílio, Aldovandro, Kricher e Van Helmont. dois lados do mundo. No continente americano, eles restringi- ƒ Teoria da biogênese: os seres vivos surgem de ou- ram-se ao ambiente das árvores e desenvolveram adaptações tros seres vivos. Principais defensores: Redi, Spallanzani morfológicas muito eficientes para esse hábito, entre elas uma e Pasteur. cauda com grande capacidade preênsil. No Velho Mundo, os prossímios originaram novas formas de primatas, entre eles uma linhagem evolutiva de hábito terrestre que originou, há 3.1. Van Helmont cerca de 5 milhões de anos, os primeiros hominídeos. Van Helmont (1580-1644), considerado o maior fisiologis- Os primeiros hominídeos fazem parte do gênero Australo- ta de seu tempo, criou diversas receitas para a abiogêne- pithecus, os primeiros a apresentarem nos registros fósseis se. Uma delas é a fórmula para se obter ratos por meio da uma morfologia dos membros inferiores completamente geração espontânea: adaptada à bipedia. O aparecimento do Homo sapiens ‘’Enche-se de trigo e fermento um vaso, que é fechado com ocorreu há aproximadamente 400 mil anos. uma camisa suja, de preferência de mulher. Um fermento vindo da camisa, transformado pelo odor dos grãos, trans- forma em ratos o próprio trigo’’. Como se sabe, os ratos que apareciam não se formavam a partir da camisa e do trigo, como acreditava Van Helmont, mas eram atraídos pela mistura. 3.2. Francesco Redi Francesco Redi (1628-1698) começou, por volta de 1660, a combater a teoria da geração espontâ- nea. Para isso, colocou pedaços de carne crua dentro de multimídia: vídeo frascos, deixando alguns abertos e outros fechados com FONTE: YOUTUBE gaze. Observe o esquema do experimento. A origem do planeta terra documentário De acordo com a teoria da abiogênese, depois de alguns COMPLETO dias deveriam surgir da carne moscas e outros insetos. Isso, contudo, não aconteceu nos frascos fechados com gaze. 8 Nos frascos fechados, Redi não encontrou nada sobre a Needham contribuía para o fortalecimento da teoria da carne, mas constatou ovos e larvas de insetos sobre a geração espontânea. gaze que fechava os recipientes. Esse experimento de- monstrou que os insetos eram atraídos pela carne e que 3.4. Abbey Spallanzani o aparecimento de larvas era causado pelos ovos colo- cados pelos insetos. Os resultados de Redi fortaleceram Em 1770, contudo, o cientista italiano Abbey Lazzaro a teoria da biogênese, mas, ainda assim, muitos conti- Spallanzani (1729-1799) criticou seriamente os experi- nuavam aceitando a teoria da geração espontânea. mentos de Needham. Spallanzani provou que o aqueci- mento prolongado de substâncias orgânicas acondicio- nadas em recipientes fechados, providos de válvula de larvas escape, não propiciava o desenvolvimento de microrga- nismos. Needham respondeu às críticas de Spallanzani afirmando que ferver substâncias em recipientes fechados destruía a “força vital”, pois tornava o ar desfavorável ao aparecimento da vida. ausência de larvas Por meio de novos experimentos, Spallanzani demons- trou que surgiam microrganismos quando os recipientes fechados e submetidos à fervura eram abertos, entrando frasco aberto frasco fechado com gaze em contato com o ar, provando que a “força vital’’ não havia sido destruída. Apesar disso, Spallanzani não con- EXPERIMENTO REALIZADO POR REDI, CUJO RESULTADO REFORÇOU seguiu provar que o aquecimento de material orgânico A TEORIA DA BIOGÊNESE. em recipientes fechados não alterava a qualidade do ar. Needham saiu favorecido dessa polêmica, o que reforçou 3.3. John Needham ainda mais a teoria da geração espontânea. O cientista inglês John T. Needham (1713-1781) mostrou, 3.5. Louis Pasteur por volta de 1745, através de vários experimentos, que, em recipientes contendo diversos tipos de infusões e subme- O cientista francês Louis Pasteur (1822-1895), por volta de tidos à fervura, mantidos fechados ou não, apareciam mi- 1860, através de seus célebres experimentos com balões do crorganismos. Needham afirmou que esse fenômeno ocor- tipo “pescoço de cisne”, conseguiu provar definitivamente ria devido à presença, nas partículas orgânicas da infusão, que os seres vivos se originam de outros seres vivos. Além de uma força vital especial, responsável pelo aparecimen- disso, constatou a presença de micróbios no ar atmosférico. to da vida microscópica. Assim, com esses experimentos, Considerando as críticas dos seguidores da abiogênese so- bre a formação de ar viciado – que seria impróprio para o VIVENCIANDO O processo de pasteurização foi criado a partir dos experimentos de Pasteur realizados para provar a teoria da biogênese. A pasteurização é o processo usado para conservar alimentos, pois elimina microrganismos patogênicos que causam azedamento ou acidificação, sem causar alterações físico-químicas no valor nutritivo dos alimentos. O processo consiste em elevar a temperatura do alimento por um determinado tempo, e, em seguida, resfriá-lo a uma temperatura inferior a de antes, com a finalidade de eliminar os microrganismos. Por ser um processo rápido e brando, ele não elimina 100% dos microrganismos, não sendo essa a finalidade, uma vez que existem microrganismos nesses alimentos que precisam ser ingeridos. Para remover 100% dos microrganismos, o alimento deve passar por um pro- cesso de esterilização e posteriormente ser lacrado para evitar novas contaminações. A pasteurização é muito usada na indústria alimentícia, principalmente em leite, sucos, cerveja, polpas de frutas, entre outros. 9  desenvolvimento da vida em recipientes fechados submeti- Pasteurização: outra impor- dos à fervura –, Pasteur realizou os seguintes experimentos tante contribuição de Pasteur utilizando frascos com gargalos longos e curvas: 1 A pasteurização, criada em 1864 por Louis Pasteur, é 2 O gargalo do frasco é O caldo nutritivo é um procedimento industrial empregado no tratamen- despejado em um esticado e curvado ao fogo frasco de vidro to do leite, de sorvetes, de cervejas etc. O leite in natura é um produto altamente perecível, propício ao desenvolvimento de microrganismos que 3 O caldo nutritivo 4 O caldo nutritivo do o acidificam e azedam. Para evitar esses problemas, é fervido e frasco com “pescoço de esterelizado cisne” matém-se livre tomam-se alguns cuidados, da captação ao consumo de microrganismos do leite. Dentre eles, destaca-se a pasteurização, que, no Brasil, é obrigatória. Esse procedimento consiste em submeter o leite a um 5 Se o gargalo do frasco é quebrado, surgem grau de aquecimento suficiente para destruir os mi- microrganismos no caldo cro-organismos patogênicos presentes nele. O melhor cuidado nesse procedimento é não causar alterações físico-químicas e organolépticas ao alimento, bem como não alterar o valor nutritivo do produto. O leite EXPERIMENTO REALIZADO POR LOUIS PASTEUR, RESPONSÁVEL PELA DERRUBADA DA TEORIA DA ABIOGÊNESE. pasteurizado, portanto, deve apresentar características semelhantes, ao máximo, ao produto in natura, bem O famoso experimento demonstrou que um líquido, ao ser como garantir a ele mais tempo e condições de conser- fervido, não perde a suposta “força vital”, como defendiam vação, uma vez que a pausterização destrói aproxima- os adeptos da geração espontânea. Na verdade, quando o damente 99% da microbiota presente no leite. pescoço do balão é quebrado, depois da fervura do líquido, surgem seres vivos. O experimento refuta ainda outro ar- Mas esse procedimento também traz desvantagens, gumento dos defensores da abiogênese: a formação de ar embora superadas pelos benefícios. Ele reduz ou viciado impróprio para a vida. O líquido fervido fica, nesse mesmo elimina as bactérias lácticas benéficas para o caso, em contato com o ar atmosférico através do pescoço organismo, altera o sabor do leite, bem como provoca do balão, e não ocorre o aparecimento de seres vivos, pois desnaturação da proteína do leite, dificultando, por as gotículas de água que se acumulam nesse pescoço re- exemplo, a produção de alguns queijos. têm os micróbios contidos no ar que penetra no balão. A Se o leite for submetido a temperaturas elevadas por partir dos experimentos de Pasteur, a teoria da biogênese tempo prolongado, seu sabor e cor podem alterar-se. passou a ser predominante nos meios científicos. Em razão disso, há limites de temperatura e de tempo De fato, a questão da origem da vida passou a preocupar para que suas características se mantenham. cada vez mais os cientistas, pois, se os organismos vivos sur- Existem três tipos de pasteurização: gem a partir de outros, como foi que se originou o primeiro? ƒ Pasteurização lenta: também conhecida como Várias hipóteses foram formuladas para explicar a origem da vida, como a panspermia (vida vinda de outra parte do LTLT (low temperature long time, baixa tempe- universo por meio de meteoros; no entanto essa teoria não ratura por longo tempo), mantém a temperatu- explica a origem da vida, apenas transfere o problema para ra a 63 °C por 30 minutos. outro lugar) e a criação divina. Não obstante, a teoria mais ƒ Pasteurização rápida: HTST (high temperature and aceita atualmente é a hipótese da evolução gradual dos short time, alta temperatura por pouco tempo), sistemas químicos, desenvolvida pelo russo Aleksandr mantém a temperatura a 72 °C por 15 segundos. Oparin e pelo inglês John Burdon Sanderson Haldane na década de 1920. Para se compreender a teoria de Oparin e ƒ Pasteurização muito rápida: UHT (ultra high tem- Haldane, é preciso conhecer as condições da Terra primitiva. perature, temperatura ultraelevada), mantém a temperatura entre 130 °C e 150 °C, por um perí- Logo depois da formação da Terra, a atmosfera possuía odo de 3 a 5 segundos. uma composição bem diferente da atual, sendo formada FONTE:. provavelmente por metano (CH4), amônia (NH3), hi- ACESSO EM: 6 FEV. 2015.AS CONDIÇÕES DA TERRA PRIMITIVA drogênio (H) e vapores de água (H2O). A atmosfera primitiva não apresentava oxigênio (O2), o que permitia 10 que a radiação ultravioleta proveniente do Sol atingisse Nos coloides, cada molécula de proteína encontra-se en- a superfície terrestre de forma intensa. Na atmosfera atual, volvida por várias moléculas de água atraídas pela diferen- essa radiação também atinge a Terra, mas em quantidade ça de carga elétrica. Se há alteração no grau de acidez da menor, pois é filtrada pela camada de ozônio (O3), que não solução coloidal, as moléculas de proteína aproximam-se, existia nos tempos primitivos. formando vários aglomerados proteicos envoltos por várias moléculas de água. Esses aglomerados foram chamados A Terra primitiva por Oparin de coacervados. Atualmente, a teoria mais aceita é a de que o Sistema Esses coacervados não eram seres vivos, mas uma Solar se formou de uma só vez, a partir da concen- primitiva organização das substâncias orgânicas, tração de uma massa gasosa, há aproximadamente principalmente de proteínas e ácidos nucleicos, em 4,6 bilhões de anos. Em cada planeta, os átomos se um sistema isolado do meio. Apesar de isolados, os coacer- agruparam de maneira que os mais pesados ficaram vados podiam trocar substâncias com o meio externo, sendo no centro, e os mais leves, na superfície. que, em seu interior, havia condições para a ocorrência de No caso da Terra, os elementos mais pesados, concentra- inúmeras reações químicas. dos no centro, foram o ferro (Fe) e o níquel (Ni), e os mais Com as constantes reações químicas, alguns coacervados tor- leves, localizados na superfície, foram o carbono (C), o hi- naram-se mais complexos, chegando inclusive a apresentar drogênio (H), o oxigênio (O) e o nitrogênio (N). Na supefície capacidade de duplicação. Nesse momento, teriam surgido os do planeta, a temperatura era provavelmente muito alta. primeiros seres vivos, que, apesar de muito primitivos, eram Contudo, devido ao contato com o espaço cósmico – que capazes de reproduzir-se, dando origem a outros seres vivos. é muito frio –, teria ocorrido um resfriamento que possibi- Essa evolução gradual dos sistemas químicos teve a duração litou ligações químicas entre os elementos. A água foi uma provável de 2 bilhões de anos. O esquema a seguir representa dessas substâncias formadas. Devido às altas temperaturas p essa hipótese. da superfície, toda substância líquida era evaporada. Os vapores de água, entretanto, ao entrar em contato com as H2O H2 camadas mais frias da atmosfera, sofriam resfriamento, o NH 3 CH4 que provocava violentas tempestades e muitas descargas elétricas (raios). Essa água, ao entrar em contato com a Esses gases sofrem influência Gases da superfície quente da Terra, tornava a sofrer evaporação, im- atmosfera de fortes descargas elêtricas e primitiva de raios ultravioleta, formando pedindo seu acúmulo sobre a superfície terrestre. Somente moléculas orgânicas. com o resfriamento progressivo da Terra é que foi possível o acúmulo de água líquida sobre a superfície, fator que deu origem aos mares primitivos. 3.6. A hipótese da evolução gradual Moléculas orgânicas A chuva arrasta essas dos sistemas químicos simples na atmosfera moléculas para a superficie da Terra Essa hipótese, formulada por Oparin e Haldane, sugere que, na Terra primitiva, moléculas orgânicas complexas se forma- ram a partir de moléculas simples, antes do aparecimento Calor. Formação de dos seres vivos. Os prováveis gases componentes da atmos- moléculas orgânicas fera primitiva, ao sofrerem os efeitos das fortes descargas complexas elétricas provenientes das frequentes tempestades e da in- *Sopa nutritiva* Alteração da acidez do fluência acentuada dos raios ultravioleta do Sol, reagiram en- meio propicia a formação de aglomerados proteicos tre si, formando moléculas orgânicas simples (aminoácidos, isolados (coacervados). açúcares, álcoois). Essas moléculas teriam sido arrastadas pelas águas da chuva e se acumulado nos mares primitivos, onde outras reações teriam ocorrido. A formação de grande número de substâncias orgânicas, sim- Inúmeras reações químicas ocorrem dando ples e complexas, transformou os mares primitivos em verdadei- origem aos primeiros seres vivos. ra “sopa nutritiva’’. Moléculas de proteína dispersas em água HIPÓTESE DA EVOLUÇÃO GRADUAL DOS SISTEMAS QUÍMICOS - formaram uma solução coloidal com características próprias. PROPOSTA POR OPARIN E HALDANE 11  do sistema simula os mares primitivos, que recebiam as 3.7. O experimento de Miller e Urey chuvas e os compostos formados na atmosfera. A hipótese da evolução gradual dos sistemas químicos foi testada pela primeira vez em 1953 pelos químicos norte- Pela análise da água acumulada nessa parte em “U”, foi pos- -americanos Stanley L. Miller (1930-2007) e Harold Urey sível verificar a formação de moléculas orgânicas, dentre elas (1893-1981). Eles construíram um aparelho que simulava alguns aminoácidos, substâncias que formam as proteínas. as condições da Terra primitiva e introduziram nele os gases Dessa forma, o experimento de Miller e Urey demonstrou que provavelmente constituíam a atmosfera daquele período: que moléculas orgânicas (aminoácidos) poderiam amônia (NH3), hidrogênio (H), metano (CH4) e vapor de água. ter-se formado nas condições da Terra primitiva, ELETRODOS o que reforçou a hipótese da evolução gradual dos siste- mas químicos. TUBO PARA CRIAR VÁCUO POLO POSITIVO POLO NEGATIVO AMÔNIA METANO 3.8. A hipótese autotrófica HIDROGÊNIO VAPOR D’AGUA SÁIDA DO VAPOR Como todo ser vivo necessita de alimento para sobreviver, parece lógico admitir que os primeiros seres vivos tenham CONDENSADOR ENTRADA DE ÁGUA sido capazes de produzir seu próprio alimento, ou seja, te- nham sido autótrofos. Alguns cientistas não acreditam que a vida tenha surgido ÁGUA FERVENTE PARA GERAR VAPOR nos mares rasos e quentes da Terra primitiva, uma vez que a superfície do planeta era bombardeada frequentemente por meteoros gigantes. Dessa forma, a crosta terrestre não teria a estabilidade necessária para o desenvolvimento da RESULTADOS PARA ANÁLISE vida. Esses cientistas acreditam que a vida se originou nos assoalhos oceânicos, perto de fontes térmicas, onde exis- EXPERIMENTO DE MILLER E UREY: FORMAÇÃO DE tiam bactérias capazes de utilizar compostos químicos para AMINOÁCIDOS NA TERRA PRIMITIVA obter energia e produzir seu próprio alimento. A figura anterior ilustra o esquema do experimento. A água, ao ferver, transforma-se em vapor e ocasiona a circulação De fato, está comprovado que essas bactérias quimiossin- em todo o sistema, conforme indicado pelas setas. No balão tetizantes vivem em fontes térmicas sulfurosas em regi- em que se encontra a mistura gasosa, ocorrem descargas ões tão profundas que a luz solar não consegue alcançar. elétricas simulando raios, que deviam ser muito frequentes Esse fato pode confirmar a hipótese de que os primeiros naquela época. seres vivos eram autótrofos. Entretanto, existe uma ob- jeção muito séria a essa teoria: os autótrofos sintetizam Em seguida, as substâncias são submetidas a um resfria- alimentos orgânicos (a partir de substâncias inorgânicas) mento para simular a condensação nas altas camadas da à custa de uma série extremamente complexa de reações atmosfera, fator que provoca as chuvas. A parte em “U” químicas, exigindo que seu próprio organismo também CONEXÃO ENTRE DISCIPLINAS Conceitos de química são aplicados no famoso experimento de Miller e Urey, dado que envolve reações químicas que transformavam compostos inorgânicos em compostos orgânicos precursores da vida. Dessa forma, compreender como os átomos e íons se conectam e como se comportam, baseado na geometria das moléculas, para formarem pequenas moléculas orgânicas, como aminoácidos, e, posteriormente, moléculas orgânicas maiores, como as proteínas, é fun- damental para entender como foi possível o início da vida a partir de moléculas inorgânicas simples, como metano, nitrogênio, hidrogênio e vapor de água, que estavam presentes na atmosfera primitiva. 12 seja complexo. Assim, a hipótese autotrófica pressupõe 3.9.2 Formação de proteínas que um ser vivo já complexo teria surgido repentinamen- te. Contudo, a teoria da evolução biológica, contra a qual Para abordar a formação de proteínas, é importante re- não há objeções sérias, afirma que os primeiros seres capitular o processo de combinação de dois aminoácidos, vivos devem ter sido bastante simples, levando muito constituindo, assim, um dipeptídeo. Como é possível ob- tempo para se tornarem complexos. Por esse motivo, os servar, a formação de um dipeptídeo é um exemplo de biologistas não aceitam a hipótese autotrófica, síntese por desidratação. pois ela vai contra a teoria da evolução. + NH2 O R O 3.9. A hipótese heterotrófica R C C+ H NH C C Essa hipótese sugere que a forma mais primitiva de vida H OH H OH surgiu em um ambiente complexo, na forma de um ser muito simples e incapaz de fabricar seu alimento. Não se NH2 O H R+ O trata de geração espontânea, uma vez que a teoria da abio- gênese afirma que seres complexos podem surgir repenti- H2O + R C C N C C namente de matéria bruta. A hipótese heterotrófica, por sua vez, supõe que um ser muito simples evoluiu vagarosa- H H OH mente da matéria inanimada, fato que ocorreu há milhões O bioquímico norte-americano Sidney W. Fox (1912-1998) de anos e não ocorre mais. aqueceu uma mistura seca de aminoácidos e, depois do De acordo com a hipótese heterotrófica, a vida teria surgi- resfriamento, verificou que eles haviam se unido para com- do por meio das etapas ilustradas abaixo: por moléculas maiores e mais complexas, semelhantes a proteínas, que foram denominadas proteinoides. FORMAÇÃO DE AMINOÁCIDOS Na Terra primitiva, os aminoácidos teriam chegado às rochas levados pelas chuvas. A evaporação da água te- ria deixado os aminoácidos secos sobre a superfície das FORMAÇÃO DE PROTEÍNAS CAPACIDADE DE REPRODUÇÃO rochas quentes. Em tais condições, teria ocorrido a for- mação de ligações peptídicas pela evaporação da água e FORMAÇÃO DE COACERVADOS APARECIMENTO DE AUTÓTROFOS a consequente formação de proteínas; mais tarde, essas proteínas seriam levadas aos oceanos pelas chuvas. SURGIMENTO DE HETERÓTROFOS PREDOMÍNIO DE AUTÓTROFOS 3.9.3. Formação de coacervados Os aminoácidos e as proteínas surgios na era pré-biogêni- OBTENÇÃO DE ENERGIA APARECIMENTO DE AERÓBIOS ca da Terra teriam chegado aos mares, produzindo o que Haldane descreveu como “caldo quente e diluído”. Segun- do Oparin, as proteínas teriam formado aglomerados de- nominados coacervados. 3.9.1. Formação de aminoácidos PROTEÍNA Os cientistas constataram a evidência de que a atmos- COACERVADO fera da Terra primitiva era provavelmente constituída de H2O hidrogênio, metano, amônia e vapor de água. As altas temperaturas da crosta terrestre geravam o vapor de água, que, condensando-se nas camadas altas e frias da atmos- fera, provocava violentas tempestades acompanhadas de descargas elétricas. ã CAMADA DE SOLVATAÇÃO Na experiência de Miller e Urey, uma mistura com a mesma composição de gases da atmosfera primitiva foi exposta a Os coacervados são aglomerados de proteínas que se man- descargas elétricas, originando aminoácidos, como a glicina e têm unidos em pequenos grumos circundados por uma a alanina. A experiência indicou que um processo semelhante porção líquida denominada camada de hidratação ou pode ter acontecido na atmosfera primitiva. de solvatação. 13  3.9.4. Surgimento dos heterótrofos mas e ATP do meio ambiente e fermentado a glicose, ob- tendo a energia necessária para a sobrevivência. Assim, os É possível afirmar que não havia camada de ozônio na at- primeiros seres vivos teriam sido heterótrofos anaeróbios. mosfera da Terra primitiva, uma vez que o ar era composto por amônia, metano, hidrogênio e vapores de água e, além disso, tinha ausência de nitrogênio e oxigênio; portanto, a 3.9.6. Capacidade de reprodução temperatura da superfície terrestre era muito alta, condição Devido a sua capacidade de retirar alimentos e energia intensificada pelo fato de o planeta ser constantemente do meio e organizar as moléculas em padrões definidos, atingido por raios ultravioletas. os heterótrofos-anaeróbios primitivos teriam crescido Nesse cenário, variadas combinações de elementos simples gradativamente, a tal ponto que teriam surgido novos levavam à formação de aminoácidos, açúcares simples, áci- problemas na luta pela sobrevivência: com o aumento dos graxos e nucleotídeos, como uma sopa nutritiva. Assim, volumétrico do indivíduo, a difusão do alimento do meio foi possível, em algum momento, a formação de seres uni- exterior para o interior do coacervado teria ficado mais celulares heterótrofos. A única fonte de energia disponível lenta por causa da distância a ser percorrida dentro do era a própria sopa nutritiva (sem O2); dessa forma, eram heterótrofo; desse modo, o coacervado teria começado heterótrofos fermentadores queliberavam CO2. a sofrer fome. Com o passar do tempo, mais mutações foram ocorrendo e Nessas condições, ele teria perecido ou teria se dividido surgiram organismos aptos a usar CO2 e energia luminosa para reduzir seu volume. Contudo, qualquer mecanismo de como fontes de energia. Assim, surgiram os seres autótro- divisão teria gerado um novo problema; ao dividir-se, o coa- fos fermentadores e fotossintéticos, que passaram a cervado teria corrido o risco de se desorganizar e, portanto, liberar O2 para a atmosfera terrestre. perder as características de sistema complexo adquiridas em muito tempo de evolução. 3.9.5. Obtenção de energia Nos organismos bem-sucedidos, teriam surgido os ácidos Para se manter e se desenvolver, um sistema de coacer- nucleicos, moléculas que controlam os processos básicos vados, necessitaria de uma fonte de energia constante e de reprodução e organização. Em tais condições, o orga- controlável. A hipótese heterotrófica sugere que essa fonte nismo primitivo que tivesse DNA teria encontrado o meio de energia teria sido a energia das ligações químicas exis- para se duplicar de maneira exata, transmitindo aos seus tentes nas imensas quantidades de substâncias compos- descendentes o mesmo padrão de organização adquirido tas, geradas por processo abiogenético durante milhares depois de toda evolução transcorrida. de anos no mar primitivo. Nos seres vivos mais recentes, a energia para a sobrevi- vência das células é obtida, em geral, da glicose. A fim de conseguir a energia, a célula diminui a energia de ativação necessária, para que a molécula de glicose possa ser que- brada, liberando a energia de suas ligações; esse processo é realizado com a utilização de enzimas e ATP (adenosina trifosfato). Em certos casos, como na ausência de oxigênio, a célula consegue retirar energia da glicose pelo processo de fermentação. Será que tal processo poderia ter ocorrido com os coacervados? O bioquímico norte-americano Melvin Calvin (1911-1997) multimídia: sites realizou experiências semelhantes às de Miller, misturan- FONTE: YOUTUBE do gases que estariam presentes na atmosfera primitiva e www.infoescola.com/evolucao/origem-da-vida/ bombardeando-os com raios ultravioleta. Como resultado, obteve misturas de compostos orgânicos, entre os quais www.infoescola.com/evolucao/hipotese-he- a glicose. Como as enzimas são sempre proteínas, elas já terotrofica/ poderiam ter existido (experiência de Fox). Por outro lado, www.infoescola.com/evolucao/hipotese-au- todos os elementos necessários para formar o ATP pode- totrofica/ riam ter existido no mar primitivo, inclusive fosfatos. Nesse sentido, os coacervados podem ter retirado glicose, enzi- 14 3.9.7. Surgimento dos autótrofos a origem da vida. Entretanto, essas hipóteses são sempre vulneráveis a mudanças graças ao avanço tecnológico e Ao longo do desenvolvimento da vida na Terra, houve diver- ao conhecimento científico. A revisão de hipóteses é parte sas mutações no material genético dos seres vivos. A partir de- essencial da pesquisa científica. las, há cerca de 2,7 bilhões de anos atrás, surgiram seres vivos unicelulares com capacidade de sintetizar matéria orgânica a partir de matéria orgânica, ou seja, organismos autótrofos. 3.9.8. Predomínio dos autótrofos Com o passar do tempo, é possível que os heterótrofos tenham sido obrigados a superar um novo problema: a quantidade relativa de alimento teria começado a diminuir; a “sopa” orgânica teria se diluído progressivamente por dois motivos: aumento de consumo de substâncias or- gânicas existentes no ar primitivo, devido ao crescimento contínuo da população, e diminuição da produção de tais substâncias pelo processo abiogenético. FÓSSEIS ESTROMATÓLITOS EM SECÇÕES TRANSVERSAIS. Há evidências de que a vida tenha se manifestado há 3,5 3.9.9. Aparecimento dos aeróbios bilhões de anos com a descoberta de microfósseis (fósseis Os primeiros autótrofos – a partir de um suprimento de invisíveis a olho nu) da vida celular procariótica, frequen- CO2, enzimas de ATP e aparecimento de uma molécula, temente na forma de estruturas rochosas encontradas talvez a clorofila – capazes de absorver a energia luminosa no sul da África e na Austrália, chamadas estromatólitos, teriam realizado uma fotossíntese primitiva. produzidos por micróbios (maioria cianobactérias fotos- sintetizantes), que se formam quando as células crescem No processo de fotossíntese, liberam-se moléculas de oxi- na superfície marinha e sedimentos se depositam entre as gênio. Dessa forma, é possivel supor que uma certa quanti- células ou sobre elas. Assim, uma camada mineralizada dade de gás tenha-se acumulado gradativamente, durante fica abaixo delas, pois as células crescem na direção da milhares de anos, como consequência do aparecimento dos luz. Com o passar do tempo e a repetição do processo, ca- autótrofos. Contudo, a utilização de oxigênio para a madas mineralizadas vão formando uma estrutura rochosa obtenção de energia a partir da glicose libera mui- estratificada dessas, o estromatólito. to mais energia do que aquela obtida na ausência de oxigênio, uma vez que a fermentação fornece Ainda hoje, micróbios produzem estromatólitos modernos um saldo energético de apenas 2 ATP, enquanto, na que são incrivelmente similares aos antigos. Vistos em corte reação com o oxigênio, o saldo é de 38 ATP. Dessa transversal, ambos mostram a mesma estrutura de camadas forma, os organismos capazes de executar respiração ae- produzidas por bactérias. Microfósseis de cianobactérias an- róbia teriam levado vantagem, pois eram capazes de retirar ciãs são eventualmente identificadas nessas camadas. mais energia do alimento disponível. Cientistas também têm explorado poças de maré e fontes termais em busca de outras possibilidades para o surgimen- 3.10. Teorias atuais to da vida. Recentemente, cientistas levantaram a hipótese de que a vida se originou junto a uma fonte hidrotermal no Fósseis, datação radiométrica, filogenia, constituição quími- fundo do mar. Substâncias químicas encontradas nessas re- ca de organismos modernos e experimentos diversos ace- giões e a energia fornecida por elas abasteceriam diversas nam para linhas de evidência que avançam para esclarecer reações químicas indispensáveis à evolução da vida. 15  ÁREAS DE CONHECIMENTO DO ENEM Habilidade Interpretar modelos e experimentos para explicar fenômenos ou processos biológicos em qualquer 15 nível de organização dos sistemas biológicos. Esta questão irá testar a capacidade de interpretação de hipóteses científicas por meio de experimentos e como os resultados desses experimentos apoiam ou refutam a hipótese. Resultados dentro do esperado podem tornar a hipótese uma lei científica. Modelo 1 (ENEM) EM CERTOS LOCAIS, LARVAS DE MOSCAS, CRIADAS EM ARROZ COZIDO, SÃO UTILIZADAS COMO ISCAS PARA PESCA. ALGUNS CRIADORES, NO ENTANTO, ACREDITAM QUE ESSAS LARVAS SURGEM ESPONTANEAMENTE DO ARROZ COZIDO, TAL COMO PRECONIZADO PELA TEORIA DA GERAÇÃO ESPONTÂ- NEA. ESSA TEORIA COMEÇOU A SER REFUTADA PELOS CIENTISTAS AINDA NO SÉCULO XVII, A PARTIR DOS ESTUDOS DE REDI E PASTEUR, QUE MOSTRARAM EXPERIMENTALMENTE QUE a) seres vivos podem ser criados em laboratório. b) a vida se originou no planeta a partir de microrganismos. c) o ser vivo é oriundo da reprodução de outro ser vivo preexistente. d) seres vermiformes e microrganismos são evolutivamente aparentados. e) vermes e microrganismos são gerados pela matéria existente nos cadáveres e nos caldos nutritivos, respectivamente. Análise expositiva 1 - Habilidade 15: Os experimentos de Redi e Pasteur demonstraram que não é possível C o surgimento de vermes ou microrganismos por geração espontânea. Nessa situação, é importante saber analisar o procedimento experimental adotado pelos cientistas e como os resultados obtidos refutaram a teoria da abiogênese. O experimento de Redi foi realizado com a utilização de dois frascos com um pedaço de carne cada. Um frasco permaneceu aberto e o outro foi fechado com gaze. Com o passar dos dias, ele observou que havia vermes somente no frasco que permaneceu aberto, refutando a hipótese da abiogênese. Já Pasteur provou que microrganismos não podem surgir espontaneamente. Ao ferver o meio de cultura em um recipiente com pescoço de cisne, ele esterilizava o meio e o acúmulo de líquido no pescoço do recipiente impedia que bactérias do ar entrassem no meio. Com isso, o meio de cultura permanecia estéril. Essa condição se invertia quando o pescoço de cisne era retirado, promovendo a entrada de ar e, consequentemente, o crescimento bacteriano no meio de cultura, que ficava com cor turva. Alternativa C 16 Habilidade Compreender o papel da evolução na produção de padrões, processos biológicos ou na organização tax- 16 onômica dos seres vivos. Esta questão sobre análise filogenética vai testar se o aluno consegue observar os padrões evolutivos envolvidos (ancestralidade em comum) e como isso interfere diretamente nas relações taxonômicas entre as espécies apresentadas, ou seja, quais serão as espécies mas relacionadas entre si. Modelo 2 (ENEM) O ASSUNTO NA AULA DE BIOLOGIA ERA A EVOLUÇÃO DO HOMEM. FOI APRESENTADA AOS ALUNOS UMA ÁRVORE FILOGENÉTICA, IGUAL À MOSTRADA NA ILUSTRAÇÃO, QUE RELACIONAVA PRIMATAS ATUAIS E SEUS ANCESTRAIS. Milhões Hilobatídeos Pongídeos Hominídeos de anos atrás 0 Gorila Chimpanzé Homem Orangotango Símios do Símios do Gibão 5 novo mundo velho mundo 10 Australopithecus 15 Ramapithecus 25 Dryopithecus 35 50 Mamíferos Insetívoros APÓS OBSERVAR O MATERIAL FORNECIDO PELO PROFESSOR, OS ALUNOS EMITIRAM VÁRIAS OPINIÕES, A SABER: I. OS MACACOS ANTROPOIDES (ORANGOTANGO, GORILA E CHIMPANZÉ E GIBÃO) SURGIRAM NA TERRA MAIS OU MENOS CONTEMPORANEAMENTE AO HOMEM. II. ALGUNS HOMENS PRIMITIVOS, HOJE EXTINTOS, DESCENDEM DOS MACACOS ANTROPOIDES. III. NA HISTÓRIA EVOLUTIVA, OS HOMENS E OS MACACOS ANTROPOIDES TIVERAM UM ANCESTRAL COMUM. IV. NA HISTÓRIA EVOLUTIVA, NÃO EXISTE RELAÇÃO DE PARENTESCO GENÉTICO ENTRE MACACOS ANTROPOIDES E HOMENS. ANALISANDO A ÁRVORE FILO- GENÉTICA, VOCÊ PODE CONCLUIR QUE: a) todas as afirmativas estão corretas. b) apenas as afirmativas I e III estão corretas. c) apenas as afirmativas II e IV estão corretas. d) apenas a afirmativa II está correta. e) apenas a afirmativa IV está correta. Análise expositiva 2 - Habilidade 16: Na figura, é observada uma filogenia, que é uma representação da his- B tória evolutiva dos seres vivos que envolve o seu grau de parentesco. Indivíduos com o mesmo ancestral em comum mais recente apresentam maior grau de parentesco e são considerados mais proximamente relacionados. De acordo com a filogenia, temos um ancestral em comum a todos os primatas, um ancestral em comum entre os símios do velho mundo com todo o restante dos primatas, um ancestral em comum entre os símios do velho mundo e todo o resto dos primatas, um ancestral em comum entre gibão e todo o resto dos primatas e um ancestral em comum entre o gorila e o grupo formado por chimpanzé e homens. Também é possível observar que homens e chimpanzés compartilham um ancestral em comum mais recente. Com isso, pode-se concluir que as afirmações: I. Verdadeira, pois, de acordo com a filogenia, os macacos antropoides e os homens surgiram entre 0 e 2 milhões de anos. II. Falsa, pois os homens primitivos compartilham um ancestral em comum com os macacos antropoides. III. Verdadeira, pois, de acordo com a filogenia, os homens e os antropoides (orangotango, gorila e chimpanzé e gibão) pos- suem um ancestral em comum. IV. Falso. Compartilham ancestral em comum. Alternativa B 17  DIAGRAMA DE IDEIAS ORIGEM DA VIDA ABIOGÊNESE (IV A.C.) BIOGÊNESE (XVII) PANSPERMIA VIDA A PARTIR DA VIDA A PARTIR DE ALGO VIVO MATÉRIA BRUTA ARISTÓTELES SERES VIVOS OU SUBS- F. REDI (1660) J.B. VAN HELMONT TÂNCIAS PRECURSORAS, FRASCOS COM CARNE VINDAS DE OUTROS LOCAIS DO COSMO L. PASTEUR (1860) PESCOÇO DE CISNE TEORIA DA EVOLUÇÃO QUÍMICA (XX) COMPOSTOS INORGÂNICOS ORIGINAM MOLÉCULAS ORGÂNICAS OPARIN E HALDANE MILLER TEORIA PRÁTICA ATMOSFERA COM MOLÉCULAS CH4, NH3, H2, H2O ORGÂNICAS + DESCARGA ELÉTRICA COACERVADOS TEORIA TEORIA AUTOTRÓFICA HETEROTRÓFICA PRIMEIRO SER VIVO CAPAZ DE PRIMEIRO SER VIVO NUTRIA-SE SINTETIZAR SEU PRÓPRIO ALIMENTO DA MATÉRIA ORGÂNICA DO MEIO HETEROTRÓFICOS AUTOTRÓFICOS FERMENTA- AERÓBICOS FERMENTADORES DORES FOTOSSINTETIZANTES 18  AULAS EVIDÊNCIAS EVOLUTIVAS 3E4 COMPETÊNCIA: 4 HABILIDADES: 15 e 16 1. A EVOLUÇÃO 1.3. A grande controvérsia: A evolução biológica consiste no conjunto de mutações Igreja e Ciência sofridas pelas espécies ao longo do tempo. Essas modifi- Durante muito tempo, acreditou-se que os seres vivos que cações podem permitir à espécie uma melhor adaptação conhecemos hoje, quase 2 milhões de espécies, fossem ao meio em que vive, ou seja, realizar com mais eficiência exatamente iguais à época de sua criação. Essa teoria, co- seus comportamentos reprodutivo, alimentar e de explo- nhecida como fixismo, começou a ser questionada com ração de seu habitat. maior vigor a partir do século XVIII, quando se passou a acreditar que uma espécie poderia modificar-se com o tem- Uma espécie evoluída é adaptada ao meio em que vive, não po, originando uma ou mais espécies diferentes da anterior. importando o seu grau de complexidade. Por exemplo, um organismo procarionte, unicelular e heterótrofo, como uma O fixismo, defendido pela Igreja, prega que todas as espé- bactéria que vive em nossos intestinos, pode ser considerado cies foram criadas ao mesmo tempo por uma divindade, do tão adaptado ao seu habitat quanto um organismo euca- modo como são hoje, sem a capacidade de se modificar, con- rionte, pluricelular com tecidos e um autótrofo, como um figurando espécies imutáveis. abacateiro, que é uma árvore frutífera. O mesmo raciocínio Por outro lado, o transformismo propõe que as espécies pode ser feito quando a comparação é feita com o homem. são mutáveis, ou seja, modificam-se ao longo do tempo para Assim, é interessante observar que tanto os organismos melhor se adaptarem ao meio em que vivem. simples, como as bactérias, quanto os complexos, como os Entre os transformistas está Jean-Baptiste de Lamarck (1744 mamíferos, estão adaptados ao ambiente em que vivem -1829), cuja teoria foi publicada em 1809, que acreditava simplesmente porque as características que apresentam per- que as espécies não são imutáveis, mas que descendem de mitem a realização de todas as suas funções vitais básicas, outras, e, por meio de mudanças graduais que se processam ou seja, seus metabolismos energético, plástico e de controle. através de muitas gerações, apresentam diferenças em rela- ção aos ancestrais. 1.1. Os primeiros conceitos O ser humano sempre se interessou pelos seres vivos que 2. EVIDÊNCIAS EVOLUTIVAS o rodeiam. Os caçadores silvícolas, os filósofos gregos, os A expressão “evidência evolutiva” sugere a ideia de com- monges da Idade Média, assim como qualquer outro ser provação de um fato. Dessa forma, a partir de agora, a evo- humano de qualquer época. lução biológica será tratada como um fato, uma vez Todos possuem o discernimento de que os indivíduos, ani- que apresenta evidências ou provas. É importante perceber mais ou vegetais, ainda que diferentes uns dos outros em que Lamarck e, mais tarde, Darwin, ambos evolucionistas, muitos pormenores, tendem a organizar-se em grupos ou procuraram elucidar o fato por meio de hipóteses e teorias. tipos naturais com características comuns. A seguir, serão apresentadas as evidências evolutivas mais importantes descritas pela ciência ao longo dos anos. 1.2. As espécies Esses tipos naturais são denominados espécies, que con- 2.1. Fósseis: evidências notáveis sistem em um conjunto de indivíduos semelhantes anatô- Os fósseis são a principal e mais notável evidência a fa- mica, fisiológica e filogeneticamente, capazes de realizar vor do transformismo e, portanto, da teoria evolucionis- fluxo gênico entre si por mecanismos reprodutivos diver- ta. Por definição, eles são restos ou vestígios de organis- sos, com produção de descendentes com as mesmas ca- mos de épocas remotas conservados até a atualidade. racterísticas de transmissão hereditária. Representam uma evidência evolutiva, pois demonstram 19  que os organismos não foram criados simultaneamente, ou seja, há fósseis de diferentes idades. Os fósseis não são encontrados juntos nos mesmos estratos geológi- cos, o que mostra que as espécies não apareceram ao mesmo tempo e que sofreram modificações, uma vez que os fósseis não possuem as mesmas características das espécies atuais. FÓSSEIS DE TELEÓSTEO (PEIXE ÓSSEO). 2.1.1. Processo de fossilização PROCESSO DE FOSSILIZAÇÃO. DESDE A MORTE ATÉ A DESCOBERTA DOS RESTOS FÓSSEIS. 2.1.2. Tipos de fossilização A ANÁLISE DE FEZES DE ORGANISMOS EXTINTOS PODE LEVAR A Dentre os muitos tipos de fossilização, destacam-se: DIVERSAS CONCLUSÕES SOBRE OS SEUS HÁBITOS ALIMENTARES. ƒ Fossilização por âmbar: permite a conservação de São necessárias condições especiais para que um fóssil se partes moles de um ser vivo. O