CÉLULA E EVOLUÇÃO DA VIDA

O mistério do nada

A pequena história da evolução da vida começa a partir do nada, há 13,8 bilhões anos, antes, o tempo e o espaço não existiam. O mundo microscópico e o mundo macroscópico estão reunidos na evolução do universo como o infinitamente pequeno, gerou o infinitamente grande, o universo observável nasceu do "nada". O universo emergente era tão pequeno que cabia na palma da mão, é de lá que se formaram as primeiras estrelas, as galáxias e os planetas...

Inicialmente, uma energia misteriosa turva, cria bilhões de bilhões de bilhões de partículas e antipartículas virtuais, que vai deixar o mundo das sombras e  emergir em um mundo real, transparente.

 A fronteira entre o inerte e o vivo  

      A vida é um processo químico do qual os organismos vivos são derivados.  Esta  matéria dá vida à Terra e isto acontece, certamente,  em outros lugares do universo, há bilhões de anos.

Em meteoritos antigos os cientistas descobriram os princípios básicos da vida que têm alimentado a terra desde o inicio, há um pouco mais de 4 bilhões de anos.

A vida começou a se “proteger” no interior das membranas celulares, a vida na Terra é celular.

Uma mistura de compostos orgânicos simples como as contidas em um meteorito carbonados, pode formar membranas celulares, e isto contribuiu para a formação das primeiras células na Terra primitiva.

Os cientistas imaginam os estágios iniciais de criação das primeiras células vivas, mas muitas moléculas orgânicas antigas  e as membranas celulares não revelam quase nada sobre a passagem misteriosa da matéria à vida. O que é certo é que nós somos feitos de matéria, mas, ao mesmo tempo, somos  diferentes. O que nos diferencia da matéria bruta  é que estamos "vivos" e não "inerte".

Dizemos que um corpo está vivo se ele pode se alimentar, crescer e reproduzir-se com o passar do tempo. Se a vida é química e tem sua origem na matéria morta, por que não encontrar a fronteira precisa entre vivos e inanimados?

Os microrganismos metanogênicos são do ramo de Archaea e produzem
 gás metano e que têm desempenhado um papel importante na evolução

Um vírus, por exemplo, é um conjunto de átomos inertes, ele está morto e ele ainda age como um organismo vivo se reproduz e sofre mutação, quando infecta uma célula. O morto e os vivos são estranhamente similares no cristal, que cresce e se multiplica mesmo sendo inerte. Nas arqueobactérias  as células são 10 vezes menores que as bactérias e a seqüência de seu DNA mostra  que elas estão mais próximas do primeiro organismo vivo do  que as bactérias. Elas são encontradas na Terra em condições extremas, o que demonstra sua capacidade fenomenal para se adaptar. É por isso que os pesquisadores estão tentando eliminar a maior quantidade de informação armazenada, modificando seu DNA, para manter um organismo vivo "mínimo" e atingir a fronteira entre vida e inanimados.

A vida na Terra

A vida é uma tendência misteriosa e universal da matéria que se associa, se organiza, ao se tornar mais complexa.

A vida é caracterizada pela  extração de energia do ambiente externo, ela usa esta energia, resíduos e rejeitos para expandir a sua organização.

À nível de espécies, a vida na Terra, está ficando cada vez mais complexa, mais rápida, por 4,5 bilhões de anos.

Parece que a vida, como ela é tenaz, não é nada mais do que um processo trivial, uma forma específica da matéria, que certamente vai descobrir o segredo.

No entanto nós achamos que a vida evolui no tempo, tendo uma trajetória definida por um número infinito de parâmetros, o que a torna imprevisível e indefinível.

Mas há uma definição biológica de vida:

"Um organismo está vivo, quando troca matéria e energia com seu ambiente, mantendo a sua autonomia quando se reproduz e evolui por seleção natural."

Todos os organismos vivos garantem a sua estabilidade, respondendo às mudanças em seu ambiente.

A vida tem uma faculdade de adaptação e aprendizagem. Esta é a vida?

Mas vemos também observando as galáxias, estrelas e planetas, que a matéria é capaz de se auto-organizar sem estar vivo.

No entanto, uma boa definição de vida deve levar em conta este conceito, ou seja, a capacidade da matéria, gradualmente, aumentar a sua complexidade.

A tenacidade da vida  não é prova de que ela está presente em todo o universo, pacientemente à espera de condições favoráveis para continuar seu caminho para a complexidade?

É difícil acreditar que existe vida na Terra, onde quer que haja água líquida, há uma possibilidade de vida, mesmo sob a crosta gelada de planetas ou satélites .

A vida prospera em lugares onde até mesmo a energia do Sol não consegue penetrar, vemos isso nas profundezas do nosso planeta.

 Segundo a NASA, ser vivo é qualquer sistema definido espacialmente separado por uma membrana semipermeável de fabricação própria e capaz de auto-sustentação e reprodução, formando seus próprios componentes, de alimentação e / ou a partir de elementos exteriores.

Os vivos e Informação

A definição da vida é extremamente difícil a conceber e a dimensão da questão não permite responder simplesmente porque a questão diz respeito tanto à filosofia como à química da vida.

Além disso, nós descobrimos que a vida evolui no tempo, tomando uma trajetória definida por um número infinito de parâmetros, o que a  torna imprevisível e indefinível. Mas os componentes presentes na sopa original ao longo do tempo  estabelecem ligações eletromagnéticas. E quando certos componentes combinam-se, canalizam a informação para fazer uma cópia de si mesmo, é aí que o milagre ocorre porque, em um sistema de substâncias químicas que não está vivo,  nada acontece. As funções químicas destes componentes específicos, reunidos por acaso, são parte de um plano de produção que permite refazer o sistema.

Este sistema tem informações operacionais armazenadas, e é a partir deste ponto que podemos considerá-lo vivo.

Este sistema vivo tem a particularidade de recriar infinitamente  a partir dos constituintes do meio, dizemos  que tem a propriedade de autopoiese.

O termo vem do grego auto (próprio) e poiesis (criação). Este termo define a propriedade de um sistema de se produzi

r.

Em 1944, Avery, MacLeod e McCarthy identificam o ADN como o portador da informação genética.

A vida é essencialmente um processo químico que tende para a complexidade, quanto mais  evolui para a complexidade,  menos ela será encontrada da mesma forma no universo.

A célula

A célula é a unidade básica dos sistemas vivos, é a unidade da vida. Em 1838, Matthias Schleiden levantou a hipótese de que todas as plantas são compostas de células e, em 1839, Theodor Schwann estendia  a hipótese a todos os tecidos do animal.

Schwann e Schleinden  concluíram, assim,  que as células são as partículas elementares da vida

.

A célula, esse pequeno espaço, oferece proteção e cria um ambiente que permite que a composição físico-química interna interaja com o exterior.

Células, não são necessariamente idênticas, mas têm a mesma origem, se uniram para formar um tecido, nível de organização funcional e os tecidos se unem para formar os órgãos.

Observe na foto ampliada, a membrana frágil da atmosfera da Terra  que 
protege a vida. Parece que a Terra, como a célula, está 
protegida dentro de uma membrana, a atmosfera..

Em suma, a vida é organizada através das células, tecidos, órgãos e sistemas para desenvolver uma  organização tão sofisticada quanto a consciência.

O DNA, a informação genética e hereditariedade, produz erros ocasionais, a maioria dos erros são ruins, mas às vezes essas alterações, dependendo do ambiente, produzem efeitos benéficos, que permitem o sistema continuar sua evolução.

O ácido desoxirribonucléico, ou DNA é uma molécula presente em todas as células vivas.

Esta maravilhosa molécula contém todas as informações necessárias para operar um sistema.

Ele permitirá a transmissão de informações, total ou substancialmente durante a reprodução.

Esta informação genética forma o genoma dos seres vivos.

Uma fita, a estabilidade da informação genética é feita
 por laços fortes, mas o DNA pode mudar. As mutações 
espontâneas são, provavelmente, erros durante a 
replicação ou facilitadas pelo ambiente (radiação ultravioleta,...).

DNA contém o plano de fabricação, ele consiste em quatro componentes que permitem a replicação: A,G,C e T (adenina, guanina, citosina e timina).

A molécula de DNA é uma fita dupla que permite a duplicação em duas moléculas filhas idênticas.

Isso assegura que a transmissão da informação genética durante a reprodução é a hereditariedade.

Cada molécula filha herda uma fita da molécula de DNA original. A outra vertente é sintetizada, os componentes complementares são pareados entre A-T e G-C, de modo a reconstituir a mesma vertente em falta.

As duas novas moléculas de DNA são idênticas à molécula original. As duas fitas com seqüências complementares são ligados por laços fracos, o que permite a separação e montagem dos fios.

Em 1958, o experimento Meselson-Stahl validou este modelo.

Os organismos vivos contêm moléculas, como carboidratos, lipídios, ácidos nucleicos e proteínas, mas todos baseados em carbono. As formas de vida poderiam na teoria ser baseada no silício, mas ele não mostra a incrível variedade de formas e propriedades do carbono.     

Fonte:  http://www.astronoo.com/pt/artigos/celula-viva.html                        

TARDíGRADO - ESTRANHO E SURPREENDENTE ANIMAL

O tardígrado ou urso da água são pequenos animais, entre 0,1 mm e 1,5 mm, e invertebrados multicelulares. O nome Tardígrado significa "caminhante lento" foi nomeado por Lazzaro Spallanzani em 1777. 

Os tardígrados têm oito patas que terminam em pequenas garras. Sua particularidade é a de viver em vários ambientes diferentes ao redor do globo, desde as regiões polares até o equador, preferindo zonas de musgo, como florestas e tundras, o líquen é a sua comida favorita.

 O tardígrado, medindo entre 0,1 mm e 1,5 mm, está equipado com oito pernas curtas terminando em garras. Em terra, alguns estão em toda parte. Tardígrados são capazes de parar o seu metabolismo e se tornar "imortal" (estado de Criptobioses)*. Para entrar em Cryptobioses, tardígrados retrair suas oito patas e é quase completamente desidratados. Esta forma de resistência permite suspender o tempo, mas também para sobreviver em condições extremas.

 Ingemar Jönsson, da Universidade de Kristiangard em colaboração com a ESA, lançou tardígrados no espaço para testar sua resistência. Em 14 de setembro de 2007 embarcadas em um foguete Soyuz, duas espécies de tardígrados, entre as milhares de espécies existentes foram expostos às condições de vida no espaço. Nas palavras do artigo publicado na Current Biology, a radiação ultravioleta, 1000 vezes maior do que na Terra, teria destruído seus cromossomos. 

As duas espécies de tardígrados escolhidos para ser testados no espaço são as espécies Richtersius coronifer e Tardigradum milnesium. Foram preparadas quatro amostras de animais, cada uma composta por cerca de 30 animais e 30 ovos para a Missão Tardis (Tardigrades in space). Por causa da perda devido à desidratação da preparação, as amostras finais, são ligeiramente inferiores a 30 animais. As amostras Richtersius coronifer adultos foram obtidos a partir de uma população encontrada no sul da Suécia. Os Tardigradum milnesium adultos foram obtidos a partir de uma população de laboratório criados no Departamento de Zoologia (Universidade de Stuttgart).

Mas, depois de dez dias, a maior parte dos tardígrados sobreviveu. "Nós já sabíamos que tardígrados podem resistir a uma enorme gama de temperaturas de -270 ° C a 150 ° C, no vácuo ou na pressão de um imenso oceano hipotético de 60.000 metros ou pressão de 600 mega pascal (6 000 bar)" diz o pesquisador. 

Os investigadores suecos acreditam que os tardígrados no espaço não saíram ilesos da sua viagem, porque o DNA foi danificado pela radiação ultravioleta. No entanto, alguns animais conseguiram a "reparação" de seu DNA e sobreviveram. 

Em terra, eles também estão presentes na areia, nas regiões úmidas de telhados, salinas ou sedimentos de água doce. Sua vida não é muito conhecida, porém, tardígrados são capazes de parar o seu metabolismo e se tornar imortal (estado Criptobioses)*. Estas qualidades fazem dele um animal incrivelmente super-resistente.

 No laboratório, os cientistas conseguiram manter por oito anos em um estado de criptobioses e mesmo assim retornaram à vida. Para entrar em criptobioses, tardígrados retraem as suas oito patas e ficam quase completamente desidratados. Eles perdem mais de 99% de sua água, que substitui por açúcar que sintetiza. 

               

Este tipo de anticongelante protege suas células. Durante este período, ele protege a si mesmo em uma pequena bola de cera chamado barril microscópicos que limita a perda de água. Ao retornar de condições favoráveis, coberto de água retorna a vida.

 Alguns insetos, sapos e crustáceos são capazes de entrar em Criptobioses, mas o tardígrado pode manter esse estado durante milhares de anos e ao contar com condições mais favoráveis retorna, milagrosamente à vida. Tardígrados foram encontrados encrustado em gelo de 2 mil anos e voltou à vida. Esta forma de resistência permite não só "parar" o tempo, mas também de sobreviver a temperaturas extremas.

Mas de onde vem essa resistência excepcional?

A natureza não cria vida superequipada, em relação ao seu ambiente, para nada. Como a seleção natural tem feito para testar essas características “alienígenas”?

O tardígrado é tão resistente ao frio extremo, que nós perguntamos por quê. Uma vez que estas condições não estão presentes na Terra.

Esta característica do tardígrado é devido ao acaso ou de origens fora do nosso planeta?

O tardígrado ainda é um animal excepcional que pode nos ensinar muito sobre a vida no universo. Portanto, a comunidade científica mostra um grande interesse  em relação a este talentoso animal. 

No vídeo abaixo, legendado, veja a  força incrível dos tardígrados. O naturalista Mike Shaw de New Jersey se pergunta se este animal microscópico que se parece com uma lagarta em torna de 1 mm e que vive em musgos e líquens, não vêm do espaço. É um extraterrestre?

Com suas habilidades de sobrevivência impressionantes, os tardígrados interessam aos astrobiólogos da NASA e da Agência Espacial Europeia. De acordo com a teoria científica conhecida como Panspermia**, os tardígrados poderiam vir de outro lugar. Os cientistas esperam descobrir os mecanismos que têm permitido aos tardígrados  reparar seu DNA, após o teste no espaço. Nós já sabíamos que as bactérias e líquens poderiam suportar as condições extremas do espaço, mas que os animais também evoluídos como os tardígrados, com uma cabeça, uma boca, trato digestivo, patas, garras, músculos, sistema nervoso, pode resistir ao vácuo do espaço e da radiação estelar, têm surpreendido o mundo científico. Esta criatura, em frente à morte, entra em criptobioses, retrai-se as suas oito pernas, é quase completamente desidratado, ele perde mais do que 99% da sua água e substituir a água com anticongelante de sua produção, um açúcar conhecido como trealose. E, finalmente, para proteger completamente, é cercada por uma bola microscópica de cera.

* A criptobiose é um estado de latência que pode ser presenciado em alguns animais, quando se encontram em condições adversas do meio-ambiente (temperaturas extremas, baixa umidade, entre outros). No estado criptobiótico, todos os procedimentos metabólicos param. Um organismo em tal estado pode viver indefinidamente até que as condições ambientais voltem à normalidade. Alguns rotíferos, nematodas e tardígrados possuem essa capacidade

** Panspermia foi proposta em 1878 em uma forma moderna por Hermann von Helmholtz. É uma teoria científica que diz que a vida surgiu na Terra vinda do espaço. A vida teria chegado à Terra através de corpos rochosos, como cometas, chamamos, então de lithopanspermia. 

Fontes: http://www.astronoo.com/pt/noticias/tardigrade.html

CHUVA ÁCIDA

O que é a chuva ácida?

A  chuva natural é ligeiramente ácida por causa do dióxido de carbono (CO₂) que contém.

A chuva ácida é formada quando os óxidos de enxofre e de nitrogênio se combinam com a umidade do ar para a liberação de ácido sulfúrico e ácido nítrico. Estes dois poluentes atmosféricos comuns causam chuva ácida.

Muito compostos químicos voláteis, tais como metais
pesados, sulfeto de hidrogênio, o cloro, dioxinas e gases
ácidos são encontrados na fumaça emitida para a atmosfera
 pela industria, felizmente cada vez menos nos países
ricos.

Quando estas substâncias são liberadas para a atmosfera, elas são susceptíveis de ser transportadas a longas distâncias pelo vento, antes de cair de volta à terra como chuva ácida (chuva, neblina, neve ou poeira). Estas chuvas ácidas degradam e destroem ecossistemas a algumas construções antigas.

A chuva ácida pode ter origem natural vulcânica, emissões de enxofre, por exemplo, mas são essencialmente  humanas, gerado pela indústria, usinas de energia e de transporte.

Mediada da acidez

A acidez é medida com a escala de pH.

O pH (potencial de hidrogênio) é usado para medir a acidez
da água em um valor que varia de 0 a 14. Nas soluções
 onde a água é o solvente, são classificadas em três
 grupos: solução básica - pH entre 7 e 14; neutra - pH 7;
solução ácida - pH entre 0 e 7.

Esta escala mede acidez, mas também a basicidade do líquido. Um pH de 7, corresponde a uma solução neutra como a água destilada.

Cada unidade da escala representa uma multiplicação por dez unidades ou acidez. Por exemplo, uma chuva com pH 5 é dez vezes mais ácida do que a chuva de pH 6.

Os lagos têm um pH próximo de 7, devido ao teor de cálcio que vem do solo. Este cálcio neutraliza a acidez, mas não consegue neutralizar a acidez da chuva.

Agonia dos peixes

Quando pH diminui para menos de 5,5, até 4,5, pode haver
 uma mudança na flora e fauna causando a morte de peixes.
Algas podem invadir os lagos formando um espesso
tapete verde quebrando o equilíbrio ecológico.

Os peixes que estavam morrendo aos milhares nos lagos da Europa e América do Norte foram os primeiros indícios, na década de 60 e 70, dos efeitos destrutivos da chuva ácida. Salmão, truta e baratas são particularmente sensíveis à acidificação da água doce.

O dano mais intenso atribuído à chuva ácida é a capacidade de prejudicar os lagos. Na Escandinávia, no Canadá, e na França, as chuvas ácidas foram suspeitas de serem responsáveis pela sua acidificação.

Declínio das florestas

A morte das florestas é um fenômeno complexo que resulta em um enfraquecimento geral das árvores existentes.

A chuva ácida pode provocar a degradação  do solo e das
 águas subterrâneas levando à morte das árvores. Diminuem
a fotossíntese com a perda gradual da sua cor verde
transformando em cores laranja, amarelo ou vermelho. Sua
frágil casca torna-se vulnerável a pragas e doenças.

Na década de 1980, as florestas de coníferas começaram a morrer, vítimas da precipitação de chuva ácida. Muitas florestas  da Europa têm sido ameaçadas, especialmente na Alemanha, Áustria, Polônia e Romênia.

A poluição nas grandes cidades com mais de dois milhões de habitantes tem, também, um impacto sobre as florestas.

Degradação de monumentos

A acidificação da chuva leva a uma erosão de superfícies metálicas, como cobre ou zinco e, também, de rochas, principalmente as de origem calcária, como o mármore.

As rochas também são corroídas pelo vento, mas a presença de chuva ácida aumenta, consideravelmente o seu efeito. Poluentes ricos em enxofre pode se dissolver  na água e depois se combinarem com a rocha calcária e tornar o material quebradiço e facilmente solúvel na água.

A crosta que se forma na superfície degrada a rocha que, finalmente vira pó. Muitos edifícios históricos são prejudicados pela chuva ácida.

Conclusão

Na década de 80, os países industrializados ciente do problema, chegaram a  um acordo para limitar a poluição, especialmente a causada por veículos automotores.

A causa desses desastres foi  identificada e foram tomadas medidas em 1990 em uma convenção que reuniu cientistas, empresas e agências governamentais.

Filtros apropriados foram instalados no topo de chaminés e chuvas ácidas diminuíram significativamente, proporcionando assim, a preservação de florestas e organismos aquáticos.

Em 2007, se falou muito menos da chuva ácida nos países ricos, já que as medidas tomadas desde a década de 80 contribuíram para a queda abrupta  dos efeitos adversos ao meio ambiente.

Nós consideramos que a chuva é ácida quando seu pH é inferior a 5,6 (pH natural da chuva).

A chuva ácida tem um impacto sobre as florestas, animais, construções, mas também afetam nossa saúde. Embora as reações química que  entram no jogo da formação da chuva ácida na atmosfera sejam complexas, os principais culpados são os resíduos industriais.

Fonte: www.astronoo.com