Os protobiontes são estruturas precursoras das células vivas, que surgiram na Terra há bilhões de anos. São considerados os primeiros sistemas biológicos primitivos, compostos por moléculas orgânicas como proteínas, ácidos nucleicos e lipídios, capazes de realizar algumas funções básicas associadas à vida, como metabolismo e reprodução. Estudos sobre protobiontes têm contribuído para o entendimento da origem da vida e das propriedades fundamentais dos seres vivos. Neste contexto, a pesquisa nesse campo continua a ser fundamental para desvendar os mistérios da evolução da vida na Terra.
Significado dos Protobiontes: Entenda a importância dessas estruturas pré-celulares na evolução biológica.
Os protobiontes são estruturas pré-celulares que desempenham um papel fundamental na evolução biológica. Essas estruturas são consideradas os precursores das células vivas, pois apresentam algumas características essenciais para a vida, como capacidade de crescimento, replicação e metabolismo.
Os protobiontes são compostos por moléculas orgânicas, como proteínas, ácidos nucléicos e lipídios, que interagem de forma organizada e autônoma, dando origem a sistemas complexos que se assemelham às células. Essas estruturas são capazes de realizar reações químicas básicas e manter um certo nível de organização interna.
A importância dos protobiontes na evolução biológica está relacionada à sua capacidade de se auto-organizar e se reproduzir, possibilitando a formação de estruturas cada vez mais complexas ao longo do tempo. Essas estruturas pré-celulares representam um ponto de transição crucial entre a química inorgânica e a biologia, permitindo o surgimento da vida na Terra.
Em resumo, os protobiontes são fundamentais para o entendimento da origem da vida e da evolução dos seres vivos. O estudo dessas estruturas pré-celulares nos ajuda a compreender os processos que deram origem às primeiras formas de vida e a como essas formas evoluíram ao longo dos bilhões de anos de história da Terra.
Origem dos coacervados: entenda como surgiram essas estruturas biológicas complexas.
Os coacervados são estruturas biológicas complexas que desempenham um papel fundamental na origem da vida na Terra. Acredita-se que essas estruturas tenham surgido espontaneamente em um ambiente primordial, conhecido como sopa primordial, há bilhões de anos.
Os coacervados são considerados protobiontes, ou seja, precursores dos seres vivos. Eles são formados por agregados de moléculas orgânicas, como proteínas, carboidratos e ácidos nucleicos, que se organizam em compartimentos semipermeáveis. Essas estruturas são capazes de manter uma certa autonomia em relação ao ambiente externo, realizando trocas de substâncias e energia.
A origem dos coacervados está relacionada com a teoria da evolução química, proposta por Stanley Miller e Harold Urey em 1953. Segundo essa teoria, as condições da Terra primitiva, como a presença de compostos orgânicos simples e uma atmosfera redutora, favoreceram a formação de moléculas complexas e a posterior organização em estruturas como os coacervados.
Essas estruturas são importantes para o estudo da origem da vida, pois representam um estágio intermediário entre a química pré-biótica e os seres vivos modernos. Os coacervados são capazes de realizar processos como a síntese de proteínas e a replicação de ácidos nucleicos, características essenciais para a vida.
Em resumo, os coacervados são estruturas biológicas complexas que surgiram espontaneamente em um ambiente primordial, desempenhando um papel fundamental na origem da vida na Terra. Essas estruturas, consideradas protobiontes, são importantes para o estudo da evolução química e para compreender os processos que levaram ao surgimento dos seres vivos.
Protobiontes: origem e propriedades
Os protobiontes são complexos biológicos de acordo com alguma relacionadas com a origem da hipótese vida precedido as células. Segundo Oparín, esses são agregados moleculares cercados por uma membrana lipídica semipermeável ou por uma estrutura semelhante a essa.
Esses agregados moleculares bióticos podem apresentar uma reprodução simples e um metabolismo que conseguiu manter a composição química do interior da membrana diferente de seu ambiente externo.
Alguns experimentos realizados em laboratório por diferentes pesquisadores revelaram que protobiontes poderiam ser formados espontaneamente usando como blocos orgânicos os compostos orgânicos criados a partir de moléculas abióticas.
Exemplos dessas experiências são a formação de lipossomas, que são agregações de pequenas gotas cercadas por membranas. Estes podem ser formados quando lipídios são adicionados à água. Também ocorre quando outros tipos de moléculas orgânicas são adicionados.
Pode acontecer que gotas semelhantes a lipossomas se formem em lagoas desde tempos pré-bióticos e incorporem aleatoriamente alguns polímeros de aminoácidos.
No caso em que os polímeros tornassem a membrana permeável a certas moléculas orgânicas, essas moléculas seriam incorporadas seletivamente.
Propriedades e recursos
Os supostos protobiontes poderiam ser formados a partir de moléculas hidrofóbicas que estavam organizadas na forma de uma bicamada (duas camadas) na superfície de uma gota, remanescente das membranas lipídicas presentes nas células atuais.
Membranas semipermeáveis
Como a estrutura é seletivamente permeável, o lipossoma pode inchar ou desinflar, dependendo da concentração de solutos no meio.
Ou seja, se o lipossomo é exposto a um ambiente hipotônico (a concentração no interior da célula é maior), a água entra na estrutura, inchando o lipossomo. Por outro lado, se o meio é hipertônico (a concentração da célula é menor), a água se move para o ambiente externo.
Esta propriedade não é exclusiva dos lipossomas, também pode ser aplicada às células atuais de um organismo. Por exemplo, se os glóbulos vermelhos forem expostos a um meio hipotônico, eles podem explodir.
Excitabilidade
Os lipossomas podem armazenar energia na forma de potencial de membrana, que consiste em uma voltagem na superfície. A estrutura pode descarregar a tensão de uma maneira que lembra o processo que ocorre nas células neuronais do sistema nervoso .
Os lipossomas têm várias características dos organismos vivos. No entanto, não é o mesmo que afirmar que os lipossomas estão vivos.
Origem
Existe uma grande diversidade de hipóteses que buscam explicar a origem e evolução da vida em um ambiente prebiótico. Os postulados mais importantes que discutem a origem dos protobiontes serão descritos abaixo:
Hipótese de Oparin e Haldane
A hipótese da evolução bioquímica foi proposta por Alexander Oparin em 1924 e por John DS Haldane em 1928.
Este postulado pressupõe que a atmosfera prebiótica carecia de oxigênio, mas estava fortemente reduzindo, com grandes quantidades de hidrogênio que levaram à formação de compostos orgânicos, graças à presença de fontes de energia.
De acordo com essa hipótese, quando o resfriamento da Terra ocorreu, o vapor das erupções vulcânicas, que precipitaram como chuvas pesadas e constantes, condensou-se. Quando a água caiu, arrastou sais minerais e outros compostos, dando origem à famosa sopa primal ou caldo nutritivo.
Nesse ambiente hipotético, grandes complexos moleculares chamados compostos prebióticos podem ser formados, originando sistemas celulares cada vez mais complexos. Oparin chamou essas estruturas de protobiontes.
À medida que os protobiontes aumentavam sua complexidade, eles adquiriram novas capacidades para transmitir informações genéticas, e Oparin deu o nome de eubiontes a essas formas mais avançadas.
Experiência de Miller e Urey
Em 1953, após os postulados de Oparin, os pesquisadores Stanley L. Miller e Harold C. Urey desenvolveram uma série de experimentos para verificar a formação de compostos orgânicos baseados em materiais inorgânicos simples.
Miller e Urey conseguiram criar um projeto experimental que simulasse ambientes pré-bióticos com as condições propostas por Oparin em pequena escala, conseguindo obter uma série de compostos como aminoácidos, ácidos graxos, ácido fórmico, uréia, entre outros.
Material genético dos protobiontes
Mundo RNA
De acordo com a hipótese dos biólogos moleculares atuais, os protobiontes carregavam moléculas de RNA , em vez de moléculas de DNA, o que lhes permitia replicar e armazenar informações.
Além de ter um papel fundamental na síntese de proteínas, o RNA também pode se comportar como uma enzima e realizar reações de catálise. Por essa característica, o RNA é um candidato indicado como o primeiro material genético nos protobiontes.
As moléculas de RNA capazes de realizar a catálise são chamadas ribozimas e podem fazer cópias com sequências complementares de trechos curtos de RNA e mediar o processo de emenda , eliminando seções da sequência.
Um protobionte que apresentava em seu interior uma molécula de RNA catalítico variava de seus colegas que não possuíam essa molécula.
No caso em que o protobionte possa crescer, dividir e transmitir RNA para sua prole, os processos de seleção natural darwiniana podem ser aplicados a esse sistema, e os protobiontes com moléculas de RNA aumentariam sua frequência na população.
Embora a aparência desse protobionte possa ser muito improvável, é necessário lembrar que poderia haver milhões de protobiontes nos corpos de água da terra primitiva.
Aparência do DNA
O DNA é uma molécula de cadeia dupla muito mais estável em comparação com a molécula de ARN, que é frágil e replicado de forma imprecisa. Essa propriedade de precisão em termos de replicação começou a ser mais necessária à medida que os genomas dos protobiontes aumentavam de tamanho.
Na Universidade de Princeton, o pesquisador Freeman Dyson propõe que as moléculas de DNA podem ter sido estruturas curtas, auxiliadas na sua replicação por polímeros aleatórios de aminoácidos com propriedades catalíticas.
Essa replicação precoce pode ocorrer dentro dos protobiontes que armazenaram grandes quantidades de monômeros orgânicos.
Após o surgimento da molécula de DNA, o RNA pode começar a desempenhar seus papéis atuais como intermediários de tradução, criando assim o “mundo do DNA”.
Referências
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