A teoria de Oparin

A exobiologia é a ciência que estuda a vida extraterrestre, desde o tipo mais simples. Quais seriam os locais mais propícios para esta ocorrência? Quais os pré-requisitos?

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Latorre
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A teoria de Oparin

Mensagem por Latorre »

Jah perdi as contas de quantas vezes nos referimos a teoria da origem da vida, publicada pelo cientista russo Alexander Ivanovic Oparin na metade do seculo passado. Resolvi resumir a teoria abaixo, para servir de referencia (como fonte, um livro em portugues traduzido da versao em frances):

A origem da Vida
A. Oparin

Para discutir-se a origem da vida, eh necessario primeiramente definir-se o que eh vida. Bioquimicamente, sabemos que todo ser vivo eh composto de carbono, hidrogenio, oxigenio e enxofre.

Oparin sabia disso, e mais: que o carbono na Terra existia carbono no subsolo, hidrogenio, oxigenio e enxofre (advindo de erupçoes vulcanicas)na atmosfera. O carbono tambem teria sido lançado a superficie terrestre atraves do magma.

Estes elementos, quando agrupados, sao a base para a formaçao de aminoacidos (base nitrogenada + radical fosfato + pentose). Os aminoacidos se agrupam formando proteinas.

DNA eh proteina pura. Somos formados, por proteina pura.

Oparin sabia que aminoacidos poderiam ser formados abioticamente (fora de organismos vivos). Hoje sabemos que inumeros aminoacidos livres sao encontrados nas atmosferas de varios planetas. Aminoacido nao falta. O problema era juntar esses aminoacidos, para que eles juntos formassem uma proteina.

A ligaçao quimica entre um aminoacido (aa) e outro, exige uma quantidade enorme de energia, e eh chamada ligaçao peptidica. Oparin sabia que nao existem condiçoes para que uma ligaçao peptidica seja efetuada "a ceu aberto". Pode-se realizar este tipo de ligaçao em laboratorio, aumentando varias vezes a pressao do local, ou a temperatura.

Portanto, se a pressao atmosferica da Terra, fosse algumas centenas ou milhares de vezes maior, os aa poderiam se ligar.

Oparin sabia que nas profundezas oceanicas (regioes abissais, com milhares de kilometros de profundidade) a pressao hidrostatica eh extremamente elevada - o suficiente para que aa pudessem ser ligados com muito menos energia.

Engenhosamente o cientista propos que os aminoacidos formados na atmosfera e largados pela superficie terrestre, durante milhares de anos foram arrastados pelas chuvas e mares ateh regioes abissais, onde puderam ser ligados formando coacervados (a organizaçao proteica mais simples).

Eh interessante dizer que Oparin desconhecia a presença de aa em outros planetas. Ele teorizou, e acertou quanto a formaçao destas moleculas de alto peso na atmosfera.

Apos a organizaçao em coacervados, os oceanos tornaram-se uma verdadeira "sopa proteica". Alguns coacervados foram englobando vitaminas, e outras moleculas mais complexas - em laboratorio verifica-se que os coacervados organizam-se mantendo um lado interno e outro externo bem delimitado, e que apresentam a tendencia de englobares outras moleculas.

Os coacervados maiores englobaram outras moleculas proteicas, de altissimo peso que passaram a reagir com outras substancias, catalizando (aumentando a velocidade) das reaçoes quimicas, dentro do coacervado. Estas moleculas sao chamadas enzimas, e trazem aquela que talvez seja a maior caracteristica dos organismos vivos: a volocidade altissima das reaçoes quimicas internas.

Com enzimas, o coacervado podia englobar outros coacervados e crescer, especializar-se e modificar as reaçoes internas. Em milhares de anos foram sendo modificados. Os coacervados passaram a sintetizar suas proprias proteinas, absorvfer energia e crescer. Alguns passaram a ter a capacidade de multiplicar-se, quando organizaram uma proteina (DNA) que ativava enzimas especificas para as reaçoes de duplicaçao e separaçao (a repruduçao celular).

A vida unicelular, desta forma, começou no mar. Milhares e milhares de anos, amebas (com movimento), vermes microscopicos, vermes maiores com movimento, vida fixa (algas), peixes pequenos, peixes maiores, maiores, maiores... evoluçao, parte por parte... alguns pulando pra terra seca, e conseguindo sobreviver, desde que voltassem vez ou outra para seu ambiente mae - a agua (anfibios)... repsteis... aves... mamiferos... primatas... homem.

Esta ultima parte da teoria, prevista mas nao explicada por Oparin, coube a Darwin, e pode ser discutida em outra ocasiao.

Oparin foi simples, objetivo e cientifico. Cada passo de sua teoria pode ser reproduzido em laboratorio - com foi, na decada de 50, um estudo norte-americano produziu coacervados em laboratorio, apenas utilizando os dados propostos por Oparin (nao lembro ao certo o autor, mas trago outro dia).
Editado pela última vez por Latorre em 14 Dez 2004, 09:41, em um total de 1 vez.
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Misterioso

Mensagem por cientista »

Está teoria como as das outar são aceitáveis, agora mesmo com tanta reorganização molecular nunca que formaria seres tão complexos com somos todos nós. Talves seja quimicamente impossível.

Está teoria não se aplica no fato das primeiras "plantinhas" aparecerem em nosso planeta.
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Latorre
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Mensagem por Latorre »

Esta teoria nao se aplica a evoluçao da vida na Terra, como eu disse. Aplica-se ao SURGIMENTO DA VIDA NA TERRA (amebas). O resto coube ao Darwin.

E quem disse q nao se aplica as plantas? Serah? Existe limo na beira da praia. Nas pedras. Depois das pedras, vegetaçao semelhante ao limo. Que veio do mar. E q vai pra areia. Q vira aquela vegetaçao de praia. Cujas sementinhas sao espalhadas pelo vento e pelos animais.

"Tanta reorganizaçao molecular", eh quimicamente possivel pq pode ser reproduzida em laboratorio. A mutaçao genetica tbem.

Outra coisa a evoluçao das especies eh comprovada pela evoluçao filogenetica dos seres. Um se encaixa no outro, perfeitamente. Os fosseis de "elos perdidos", entre uma especie e outra estao aih para comprovar.
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hsette
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Mensagem por hsette »

O estudo citado, da década de 50, foi feito S. L. Miller y H. C. Urey da Universidade de Chicago: eles simularam supostas condições primitivas da Terra em tubo de ensaio, depositando no tubo diversos compostos simples como amoníaco, hidrogênio, água e alguns outros, e irradiaram a mistura com luz ultravioleta e raios X, os quais se supunha que existiam na superfície da Terra primitiva devido à ausência de oxigênio na atmosfera. Depois de um tempo se obtiveram moléculas orgânicas complicadas, como alguns aminoácidos e bases nitrogenadas que são fundamentais para os organismos vivos. Desta maneira, mostraram que era perfeitamente possivel obter moléculas orgânicas complexas a partir de compostos químicos simples com relativa facilidade, o que representou una espécie de confirmação das idéias de Oparin.
Porém, nos últimos anos, apresentaram-se sérios problemas com a teoria de Oparin e com os experimentos de Miller-Urey. Tanto o modelo de Oparin como os experimentos de Miller-Urey supunham uma atmosfera rica em hidrogênio e com pouco (ou quase nada) de oxigenio.
Modelos teóricos recentes da formação da Terra sugerem que a atmosfera primitiva era medianamente oxidante. Isto parece estar confirmado por observações recentes realizadas em resíduos vulcânicos no norte de África que datam de mais de 4 bilhões de anos, nos quais se encontra abundante "oxigênio pré-histórico". Assim, a atmosfera primitiva não teria as condiciones para a formação de moléculas orgânicas complexas e, portanto, para que surgisse a vida.
Além disso, há alguns anos foi coletada na Groenlândia uma rocha com aproximadamente 3,85 bilhões de anos. É uma rocha sedimentar - portanto a temperatura da terra era tal que permitia a existência de água na forma líquida, permitia a evaporação e a precipitação. Nessa rocha havia carbonato o que significa que existia gás carbônico. Havia óxido de ferro; portanto havia oxigênio. E, por fim, deveria existir nitrogênio, aliás o nitrogênio deve ter existido na atmosfera sempre, porque sendo um gás inerte, não se conhece nenhum processo físico, químico ou biológico que pudesse acrescentá-lo ou retirá-lo.
Como se vê a atmosfera primordial da Terra deveria ser constituída de vapor de água, nitrogênio, gás carbônico e oxigênio. Sem amônia, metano ou hidrogênio, fundamentais na teoria de Oparin e nos experimentos de Miller e Urey.
Portanto o experimento de 1950 não é mais válido no que se refere à Terra, e a origem da vida por aqui ainda é um assunto em aberto.
Eu, de minha parte, creio na origem extraterrestre da vida, seja através de corpos celestes carregando moléculas orgânicas, seja por outros meios que nossa imaginação possa conceber.
Fonte:
http://www.fis.unam.mx/~max/PAPERS/vidaenlatierra.html
Latorre
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Mensagem por Latorre »

hsette escreveu:resíduos vulcânicos no norte de África que datam de mais de 4 bilhões de anos (...) foi coletada na Groenlândia uma rocha com aproximadamente 3,85 bilhões de anos. É uma rocha sedimentar
Intrigante! :shock: Nao sabia disso. ALguem tem mais alguma coisa a respeito dessas pedras?
Como se vê a atmosfera primordial da Terra deveria ser constituída de vapor de água, nitrogênio, gás carbônico e oxigênio. Sem amônia, metano ou hidrogênio, fundamentais na teoria de Oparin e nos experimentos de Miller e Urey.
...ora, ora, ora..! Quem diria!
Como eh linda a ciencia!
Portanto o experimento de 1950 não é mais válido no que se refere à Terra
Certo, mas isso nao inutiliza a teoria. Precisamos de um experimento identico que use H2O, nitrogenio, CO2 e O/O2/O3, afinal, C,H,O,N e S (estes sim os tijolos fundamentais imaginados por Oparin) ainda continuam existindo na atmosfera, embora combinados de formas diferentes.
e a origem da vida por aqui ainda é um assunto em aberto./quote]
Nunca deixou de ser :wink: . Alias, existe algum assunto que nao seja?
Eu, de minha parte, creio na origem extraterrestre da vida, seja através de corpos celestes carregando moléculas orgânicas
...isso soh transfere o problema pra outro planeta. Semelhante a responder uma pergunta com "deus criou". E quem criou deus? :wink:
seja por outros meios que nossa imaginação possa conceber
...e que sejam experimentados.

Belo post, colega! Belo post! :D
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Mensagem por Latorre »

Sabe, quanto a formação de aminoácidos, acho que experiência um tanto desnecessária, eles já existem no Universo, basta que caiam em condições apropriadas!! O mais antigo fóssil de eucarionte fotossintetizante data de 3,5 Bilhões de anos, e antes disso já existiam bactérias que 'trabalhavam' o O2.

Por "Psychocandy", do Forum do Clube Cético.
Realmente, os aminoacidos - a parte mais cimplicada de ser formada, e que teria sido formada pelos gases da atmosfera, sao existentes na maioria dos planetas, nas mais longiquas localidades do SS. Eu havia esquecido desse detalhe.

Isso faz com que dependamos apenas da segunda parte da teoria - sentelhas eletricas e/ou hiperpressao das regioes oceanicas abissais.
Existem dezenas de experimentos similares, com as mais variadas composições atmosféricas:

http://www.ncseweb.org/icons/icon1millerurey.html

Por Angelo Melo, do Forum do Clube Cético.
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hsette
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Mensagem por hsette »

Fiz uma pesquisa extensa, e pelo que vi, em condições oxidantes (presença de oxigênio), até hoje nenhum experimento deste tipo conseguiu resultados positivos.
Parece que o mais razoável é supor que a vida, propriamente dita, originou-se mesmo na Terra, porém a partir de Aminoácidos vindos do espaço.
Seria isso mesmo!?
Latorre
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Mensagem por Latorre »

E por que os aa nao podem ter sido formados aqui?
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Mensagem por hsette »

Trata-se de uma questão química.
A presença do Oxigênio é um fator impeditivo para a síntése dos Aminoácidos, pelo menos nos moldes dos experimentos citados acima.
Por incrível que pareça, um elemento tão fundamental para vida de hoje teria sido fator restritivo para a origem da mesma.
A natureza é mesmo fascinante!
hsette
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Mensagem por hsette »

A hipótese de a vida ter surgido a partir de materiais orgânicos vindo do espaço ganha reforço.
Segundo os pesquisadores Terry Kee e David Bryant da Universidade de Leeds no Reino Unido, “uma chuva de meteoros pode ter sido o fenômeno que desencadeou a vida no planeta Terra. Durante as fases adiantadas do desenvolvimento do sistema solar, nosso planeta foi bombardeado por bilhões de toneladas de meteoritos e impactos de outros cometas. Esses impactos trouxeram certamente muito material orgânico para a Terra", disse Kee, enfatizando um tipo de fósforo mais reativo chamado "fosfinato", que não é oriundo de nosso planeta. Eles conseguiram reproduzir essa matéria orgânica criando condições "extraterrestres" em um laboratório.
Segundo os dois cientistas, reproduzir os fosfinatos foi muito mais fácil do que o esperado, o que indica que essas moléculas exóticas podem ser muito freqüentes no espaço.
Os fosfinatos foram encontrados em um fragmento do meteorito de Nantan, que caiu em Guangxi, na China, em 1516. "Estou convencido de que essas substâncias químicas existem em outros lugares do universo", disse Kee.
"Se alguém que tentasse descobrir sinais de vida em outros planetas, a busca de fósforos e água, condições nas quais podem se desenvolver outras formas de fosfatos, seria um bom caminho", afirmou Kee.
"Se esses fosfinatos puderem se transformar em moléculas de ácido ribonucleico (RNA), teríamos um elo importante da cadeia da evolução", explicou o cientista.
A equipe da Universidade de Leeds pegou um fragmento de meteorito e lançou sobre ele radiações ultravioletas na presença de água.
"Assim, criamos uma forma mais solúvel e reativa de fósforo, os fosfinatos, disse Kee. Segundo o cientista, "a facilidade com a qual obtivemos nos leva a crer que poderia ser um elo entre as substâncias químicas que já havia na Terra, e as primeiras sínteses de moléculas de RNA ou DNA".
O próximo passo consistirá em criar com esses fosfinatos moléculas como as desses dois ácidos.
Britan
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Mensagem por Britan »

A teoria parece me com bastante lógica mas gostava de levantar a seguinte questão: Qual, a vosso ver a probablidade de termos sido colonizados no planeta e evoluido a partir de uma e por uma raça semelhante?
http://www.anozero.blogspot.com
(actualizado, com nova imagem novas funcionalidades, inclui feeds)
hsette
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Mensagem por hsette »

ricardo_britan escreveu:A teoria parece me com bastante lógica mas gostava de levantar a seguinte questão: Qual, a vosso ver a probablidade de termos sido colonizados no planeta e evoluido a partir de uma e por uma raça semelhante?
Eu penso que nós humanos nos enquadramos muito bem dentro da linha evolutiva aqui da Terra desde seus primórdios.
Não percebo o menor indício de uma intervenção artificial em qualquer momento de nossa história.
Latorre
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Mensagem por Latorre »

H, ja li o livro de Oparin, e agora estou na 278a pagina (de 500) de Darwin, e a cada dia corroboro mais a ideia do post acima!
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hsette
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Mensagem por hsette »

Volta e meia falamos sobre a importância da água para o surgimento de atividade biológica. Assim, a busca de uma “assinatura” de presença de água em planetas extrassolares é prioridade nas tentativas de encontrar vida extraterrestre.
Geralmente, entendemos que essa importância se deve à capacidade da água de atuar como um solvente, o que colocaria também como importantes a presença de outras substâncias líquidas, como o metano, por exemplo. Porém, a água tem outras propriedades que a tornam a candidata de escolha.

As moléculas de água (H2O) são altamente polarizadas do ponto de vista elétrico, pois seus elétrons permanecem mais próximos do átomo de oxigênio do que dos de hidrogênio, de modo que deixam uma efetiva carga positiva nos H e uma carga negativa no O. Essa polaridade elétrica da água é um dado fundamental dos detalhes moleculares da bioquímica e, em específico, da formação de membranas.
Em virtude dessa polaridade, certas moléculas são hidrófilas (atraídas pela água) e outras, hidrófobas (repelidas pela água). Há, porém, uma terceira espécie de moléculas, a das substâncias gordurosas e oleosas, chamadas lipídios. São estruturas alongadas com um lado hidrófilo e outro hidrófobo.
Quando esses lipídios entram em contato com a água, formam espontaneamente diversas estruturas. Podem, por exemplo, constituir uma película monomolecular que se espalha sobre a superfície da água, ou podem revestir gotículas de óleo e mantê-las suspensas na água.
Os lipídios podem constituir uma estrutura ainda mais complexa, que consiste numa dupla camada de moléculas com água em ambos os lados. Essas membranas formadas por uma dupla camada de gordura apresentam um número surpreendente de propriedades bastante semelhantes às das membranas celulares atuais. Elas limitam o número de moléculas capazes de penetrar na vesícula, transformam a energia solar em energia elétrica e até chegam a acumular compostos de fosfato dentro de sua estrutura, com efeito, as membranas celulares de hoje em dia parecem ser um desenvolvimento dessas membranas primordiais. Também elas são feitas principalmente de lipídios, com proteínas ligadas à membrana ou nela inseridas. As vesículas lipídicas, portanto, são as estruturas que maior probabilidade têm de ter sido as protocélulas a partir das quais evoluíram as primeiras células vivas.
As propriedades delas são tão assombrosas que é importante não perder de vista o fato de que são estruturas que se formam espontaneamente segundo as leis básicas da física e da química.
A idéia de que pequenas moléculas presentes numa "sopa química" primordial pudessem combinar-se espontaneamente de maneira a formar estruturas de complexidade cada vez maior é contrária a toda a experiência que temos dos sistemas químicos simples. Hoje em dia, nosso ponto de partida para a resolução desse enigma é radicalmente diferente. Muitos cientistas que trabalham nesse campo reconheceram que a falha do argumento tradicional está na idéia de que a vida tenha surgido de uma sopa química primordial através de um aumento progressivo na complexidade molecular. A nova doutrina parte da hipótese de que desde muito cedo, antes do aumento da complexidade molecular, certas moléculas tenham constituído membranas primitivas que espontaneamente dispuseram-se de maneira a formar bolhas fechadas (e aqui entra a água polarizada e os lipídios formando estruturas que dão origem a membranas na presença da água); e que a evolução da complexidade molecular ocorreu dentro dessas bolhas, e não numa sopa química sem estrutura fundamental nenhuma.
Com a formação dessas bolhas, chamadas “vesículas”, estabeleceram-se dois ambientes diferentes - um lado de dentro e um de fora - nos quais diferenças de composição química poderiam se desenvolver.
O volume interno de uma vesícula proporciona um micro-ambiente fechado no qual podem ocorrer reações químicas dirigidas, o que significa que, nele, moléculas normalmente raras podem formar-se em grandes quantidades. Entre essas moléculas incluem-se, em particular, os elementos básicos que constituem a própria membrana, e que se incorporam à membrana existente de modo que a área total de membrana aumente. Em algum momento desse processo de crescimento, as forças de estabilização já não são capazes de conservar a integridade da membrana, e a vesícula se quebra em duas ou mais bolhas menores.
As membranas das vesículas são semipermeáveis, e, por isso, várias moléculas pequenas podem entrar nas bolhas ou ser incorporadas à membrana. Entre essas moléculas incorporadas encontrar-se-iam os chamados cromóforos, moléculas que absorvem a luz do sol. A presença deles criaria potenciais elétricos em toda a área da membrana, e a vesícula se tornaria assim um pequeno foco de conversão de energia luminosa em energia potencial elétrica. Uma vez instalado esse sistema de conversão de energia, torna-se possível que um fluxo energético contínuo alimente os processos químicos dentro da vesícula. A certa altura, esse contexto energético se sofistica quando as reações químicas ocorridas dentro das bolhas produzem fosfatos, que são muito eficazes para a transformação e a distribuição de energia química.
As vesículas são sistemas “abertos”, sujeitos a um fluxo contínuo de matéria e energia, ao passo que o interior delas é um espaço relativamente fechado em que há grande probabilidade de desenvolverem-se redes de reações químicas.
Numa grande população de vesículas, há muitas diferenças de propriedades químicas e componentes estruturais. Caso essas diferenças persistam quando as moléculas se dividem, já podemos falar de uma memória pré-genética e dizer que existem várias "espécies" de vesículas; e, como essas espécies competiriam pela obtenção de energia e de diversas moléculas presentes no ambiente, ocorreria uma espécie de dinâmica darwiniana de concorrência e seleção natural, nas quais determinados acidentes moleculares poderiam ser aumentados e selecionados em virtude de suas vantagens "evolutivas". Além disso, vesículas de tipos diversos ocasionalmente fundir-se-iam, e esse processo poderia resultar numa sinergia de propriedades químicas vantajosas, prefigurando o fenômeno da simbiogênese (a criação de novas formas de vida por meio da simbiose dos organismos) na evolução biológica. Assim, percebemos que uma variedade de mecanismos puramente físicos e químicos dá às vesículas limitadas por membranas o potencial de "evoluir", mediante a seleção natural, de maneira a formar estruturas complexas capazes de reproduzir a si mesmas, mas sem enzimas nem genes nesses primeiros estágios.
O roteiro pode ficar mais ou menos assim: as primeiras protocélulas formaram-se há cerca de 4,0 bilhões de anos, quando o planeta se resfriou, oceanos rasos e as primeiras rochas já se tinham formado e o carbono já se combinara com os outros elementos para constituir uma grande variedade de compostos químicos. Dentre esses compostos havia substâncias oleosas chamadas de parafinas, que são longas cadeias de hidrocarbonetos. A interação dessas parafinas com a água e com diversos minerais nela dissolvidos deu origem aos lipídios; estes, por sua vez, condensaram-se numa diversidade de gotículas e constituíram também películas finas de uma ou duas camadas. Sob a influência da ação das ondas, as películas fecharam-se espontaneamente em vesículas, e assim começou a transição para a vida.
Euzébio
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Mensagem por Euzébio »

hsette escreveu:
ricardo_britan escreveu:A teoria parece me com bastante lógica mas gostava de levantar a seguinte questão: Qual, a vosso ver a probablidade de termos sido colonizados no planeta e evoluido a partir de uma e por uma raça semelhante?
Eu penso que nós humanos nos enquadramos muito bem dentro da linha evolutiva aqui da Terra desde seus primórdios.
Não percebo o menor indício de uma intervenção artificial em qualquer momento de nossa história.
Um bom indício está na complexidade irredutível da célula. Outro bom indício está no pouco tempo decorrido desde o surgimento do Homo Sapiens Sapiens até os dias de hoje (~200 mil anos). A única "evolução" apalpável é a cor da pele ou dos olhos e cabelos. Ou seja, como o cérebro pôde ter se desenvolvido tanto em tão pouco tempo? E o que dizer das Artes, das Emoções e da Razão? Neste caso, quem surgiu primeiro? A Razão forçou o desenvolvimento de um cérebro maior, ou o crescimento do cérebro proporcionou um aumento da Razão?
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