Evolução do MetabolismoEvolução do Metabolismo
Profa
Adriana Nogueira

HipóteseHipótese heterotróficaheterotrófica
HipóteseHipótese autotróficaautotrófica
Existem diversas opiniões sobre a origem da vida.
A hipótese que vem ganhando mais aceitação atualmente é a
autotrófica.

Camadas de FeO3 (BIF)
CO2
H2O
N2
H2

HipóteseHipótese heterotróficaheterotrófica
- seres estruturalmente muito simples, e o
metabolismo também
- meio marinho é rico em substâncias nutritivas
- alimento abundante ao seu redor
- primeiros seres vivos eram heterótrofos
- sem oxigênio – degradação do alimento =
anaeróbico

HipóteseHipótese heterotróficaheterotrófica
- aumento da população através da reprodução e
- mudanças nas condições climáticas da Terra
(diminuição da síntese prebiótica de matéria orgânica)
- escassez de alimentos
- aparecimento das primeiras células autotróficas.

- primeiros seres eram simples.
- viviam no mar --- rico em substâncias
nutritivas – caldo nutritivo e sem O2
- abundância de alimentos --- 1º seres
utilizavam alimentos já prontos como fonte de
energia - (heterótrofos)
HipóteseHipótese heterotróficaheterotrófica

O alimento tem que ser
degradado para obtenção de
energia.
- via metabólica mais simples
sem O2 = fermentação
(processo anaeróbico)
- mais comum é a alcoólica
(glicose → álcool etílico + 2 CO2 + E)
HipóteseHipótese heterotróficaheterotrófica

- fotossíntese - modificação na composição da
atmosfera
- com o O2 na atmosfera – sobrevivência dos seres
capazes de utilizar esse O2 na degradação dos
alimentos para obtenção de E (seres aeróbicos)
Respiração aeróbica: C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O + E
Respiração anaeróbica: C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2 CO2 + E
etanol
HipóteseHipótese heterotróficaheterotrófica

Hipótese Heterótrofa
Fermentação (glicose → etanol + CO2 + E )
Fotossíntese (CO2 + H2O + luz → glicose + O2)
Respiração (O2 + glicose → CO2 + H2O + E)

A fermentação, a fotossíntese e a
respiração permanecem ao longo do
tempo e ocorrem nos organismos que
vivem atualmente na Terra
Hipótese heterotrófica
Fermentação
Fotossíntese
Respiração

- primeiros seresprimeiros seres
vivosvivos
produziam oproduziam o
próprio alimento.próprio alimento.
(autótrofos)(autótrofos)
Hipótese autotróficaHipótese autotrófica

Aceitando-se a hipótese autotrófica, somosAceitando-se a hipótese autotrófica, somos
obrigados a acreditar que repentinamente surgiu um serobrigados a acreditar que repentinamente surgiu um ser
vivo já muito complexo logo de início.vivo já muito complexo logo de início.
Contra essa hipótese existe uma objeção muitoContra essa hipótese existe uma objeção muito
séria: os autótrofos sintetizam alimentos orgânicos a custaséria: os autótrofos sintetizam alimentos orgânicos a custa
de uma série extremamente complexa de reaçõesde uma série extremamente complexa de reações
químicas, exigindo que o organismo também sejaquímicas, exigindo que o organismo também seja
complexo.complexo.
A teoria da evolução biológica, contra a qual não háA teoria da evolução biológica, contra a qual não há
objeções sérias, afirma que os primeiros seres vivos devemobjeções sérias, afirma que os primeiros seres vivos devem
ter sido bastante simples, levando muito tempo para seter sido bastante simples, levando muito tempo para se
tornarem complexos, portanto, os biólogos não aceitamtornarem complexos, portanto, os biólogos não aceitam
esta hipótese, pois vai contra a teoria da evolução.esta hipótese, pois vai contra a teoria da evolução.
Hipótese autotróficaHipótese autotrófica

- 1977 descobertas as fontes termais submarinas,
locais de onde emanam gases quentes e sulfurosos
que saem de aberturas no assoalho marinho. Nestes
locais a vida é abundante.
Muitas bactérias que aí vivem são autótrofas.
- processo diferente da fotossíntese (sem luz)
- quimiossíntese: obtenção de energia a partir da
reação entre substâncias inorgânicas
Hipótese autotróficaHipótese autotrófica

QuimiossínteseQuimiossíntese
 Reação que libera energia química, convertida da energiaReação que libera energia química, convertida da energia
de ligação dos compostos inorgânicos oxidados.de ligação dos compostos inorgânicos oxidados.
 A energia quimica liberada é empregada na produção deA energia quimica liberada é empregada na produção de
compostos orgânicos e liberação de gás oxigênio (Ocompostos orgânicos e liberação de gás oxigênio (O22), a), a
partir da reação entre o dióxido de carbono (COpartir da reação entre o dióxido de carbono (CO22) e água) e água
molecular (Hmolecular (H22O).O).
- Primeira etapa- Primeira etapa
Composto Inorgânico + OComposto Inorgânico + O22 → Compostos Inorgânicos→ Compostos Inorgânicos
oxidados + Energia Químicaoxidados + Energia Química
- Segunda etapa- Segunda etapa

A energia liberada por esta reação pode ser usada pelas
bactérias para quebrar o CO2 do meio e aproveitar o C na
síntese de compostos orgânicos essenciais para vida.
Sendo assim, a quimiossíntese
(processo autótrofo) teria surgido
primeiro.
Depois teriam surgido a FERMENTAÇÃO,
FOTOSSÍNTESE E A RESPIRAÇÃO.
Hipótese autotróficaHipótese autotrófica

O CO2, liberado para o ambiente pela fermentação, ao
lado da evolução dos seres para sistemas mais
complexos e, ainda, da alta competição pela matéria
orgânica favoreceu os seres que eram capazes de
utilizar o CO2, luz solar e água para produzir sua
matéria orgânica, liberando o O2 para atmosfera.
Esses foram os primeiros AUTÓTROFOS (anaeróbios).
Com a quantidade maior de O2 disponível e uma
complexidade maior puderam evoluir os primeiros
HETERÓTROFOS.
Hipótese autotróficaHipótese autotrófica

De acordo com a hipótese heterotrófica a vida teria surgido por
meio das seguintes etapas:
- Formação de Aminoácidos
- Formação de Proteínas
- Formação de Coacervados
- Obtenção de Energia
- Capacidade de Reprodução
- Aparecimento de Autotrófos
- Predomínio de Autotrófos
- Aparecimento de Aeróbios

- HIPÓTESE HETEROTRÓFICA
Os primeiros seres vivos eram
heterótrofos.
Devido à escassez de alimento –
surgimento dos autótrofos.
PRIMEIRO SER VIVO

- HIPÓTESE
AUTOTRÓFICA
Os primeiros seres
vivos eram
autótrofos
quimiossintetizantes.
(ARQUEOBACTÉRIAS)

PROVÁVEL SEQUÊNCIA EVOLUTIVA
SERES QUIMIOSSINTETIZANTES
SERES FERMENTADORES
SERES FOTOSSINTETIZANTES
SERES AERÓBIOS

Organismos unicelularesOrganismos unicelulares
MultiplicamMultiplicam-se-se
Gastando os compostosGastando os compostos
orgânicos já formadosorgânicos já formados
Luz SolarLuz Solar
Para formar compostos orgânicosPara formar compostos orgânicos
(através da liberação de O(através da liberação de O22))
= Células fotossintéticas == Células fotossintéticas =
Oxigênio
O2
Ozônio
O3 (Retém as radiações)
O que permite...
Aos seres marinhos colonizarem e evoluírem em ambiente terrestre.
Por quê ?
Porque a camada de ozônio filtra os raios UV,, logo a temperatura diminui.

1. Podemos dizer que as primeiras células surgiram
por geração espontânea?
Sim. Gases inorgânicos da atmosfera primitiva reagiram
para formarem as primeiras moléculas orgânicas .
2. Essa ideia de geração espontânea é igual à defendida
pelos seguidores da abiogênese?
Não. A abiogênese defendia que até hoje certos seres surgiam
a partir da matéria inanimada graças ao princípio vital nela
contida.
A geração espontânea aconteceu unicamente na Terra
primitiva – há 3,4 bilhões de anos – para formar os primeiros
seres e a partir de então cada ser surge de outro pré-
existente.

3. Qual foi o acontecimento que marcou o
surgimento da primeira célula?
A combinação de COACERVADOS – aglomerados
protéicos – Isso possibilitou o surgimento da
reprodução que caracteriza a VIDA.
4. Como eram os primeiros genes?
As primeiras moléculas hereditárias eram
cadeias pequenas de RNA.

Origem das células
O problema da origem das células procarióticas e eucarióticas está
diretamente relacionado com a origem da vida em nosso planeta. Nos
itens anteriores, vimos que antes da evolução biológica houve um
longo período de evolução prebiótica durante o qual se formaram as
moléculas orgânicas.
É razoável supor que a primeira célula que surgiu era estruturalmente
simples certamente um procarionte heterotrófico.
Admite-se que, com o passar do tempo, tenham surgido em células
procariontes um sistema capaz de utilizar a energia do sol, permitindo
a realização da fotossíntese. Surgiam, assim, as células procariotas
autótrofas. Supõe-se que o passo seguinte no processo evolutivo,
tenha sido o aparecimento das células eucariotas a partir das
procariotas.

Origem das células

As primeiras célulasAs primeiras células

As primeiras células
PROCARIÓTICAS
Não se tem certeza da data exata do surgimento do 1º ser
vivo.
Os cientistas têm encontrado indícios de vida em rochas que
datam de 3,8 bilhões de anos na Groelândia, mas esses
indícios baseiam-se em formas do C14
que representam a
atividade metabólica de seres vivos.
O registro fóssil mais antigo de um ser vivo que se conhece
até hoje data de cerca de 3,5 bilhões de anos.

As primeiras células
PROCARIÓTICASSeres como esses foram encontrados em rochas chamadas
estromatólitos, no sul da África e oeste da Austrália.
Essas rochas são muito semelhantes aos “tapetes” estratificados
formados atualmente em algumas lagunas de oceanos de águas quentes.
Os fósseis mais antigos encontrados nos estromatólitos parecem ser de
procariontes fotossintetizantes.

O surgimento das células
EUCARIÓTICAS
O registro fóssil da primeira célula eucariótica data
de 1,7 bilhão de anos, mas supõem-se que os
eucariontes tenham surgido um pouco antes.
Teriam surgido a partir das células procarióticas
que apresentaram evaginações e invaginações da
membrana plasmática, tornando-se mais
complexas.

A
B
EVOLUÇÃO DE PROCARIONTE PARA EUCARIONTE

Teoria endossimbióticaTeoria endossimbiótica
Provável origem das mitocôndrias eProvável origem das mitocôndrias e
cloroplastos.cloroplastos.

Formação da Lua
Formam-se os Oceanos
Cometas lançados por Jupiter
Finda a fase de
impactos frequentes
Rochas δ13
C
Isua GroenlandiaCamadas de FeO3 (BIF)
Vida desenvolvida
Estromatólitos Australia
Fósseis mais antigosO2 livre na atmosfera
Impactos esterilizantes Vida estável

4,56 4,52 4,45 4,00 3,86 3,80 3,46 G. anos
Formação da LuaFormam-se os Oceanos
Cometas lançados por Jupiter
Finda a fase de
impactos frequentes
Rochas δ13
C
Isua GroenlandiaCamadas de FeO3 (BIF)
Vida desenvolvida
Estromatólitos Australia
Fósseis mais antigosO2 livre na atmosfera
TEMPO
Impactos esterilizantes Vida estável