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Origem da Vida

A Vida na Terra terá surgido á cerca de 3400 M.a., como o parecem demonstrar os fósseis de procariontes encontrados na África do Sul. As células eucarióticas terão surgido há cerca de 2000 a 1400 M.a., seguidas dos organismos multicelulares há cerca de 700 M.a. Neste espaço de tempo os fósseis são abundantes, indicando um processo evolutivo rápido.

Até ao século XIX considerava-se que todos os seres vivos existentes se apresentavam como sempre tinham sido. Toda a Vida era obra de uma entidade toda poderosa, fato que servia para mascarar a não existência de conhecimentos suficientes para se criar uma explicação racional.

Esta teoria, o Criacionismo, no entanto, já no tempo da Grécia antiga não era satisfatória. De modo a contornar a necessidade de intervenção divina na criação das espécies, surgem várias teorias alternativas, baseadas na observação de fenômenos naturais, tanto quanto os conhecimentos da época o permitiam.

Aristóteles elaborou uma dessas teorias, cuja aceitação se manteve durante séculos, com a ajuda da Igreja Católica, que a adotou. Esta teoria considerava que a Vida era o resultado da ação de um princípio ativo sobre a matéria inanimada, a qual se tornava, então, animada. Deste modo, não haveria intervenção sobrenatural no surgimento dos organismos vivos, apenas um fenômeno natural, a geração espontânea.

Estas idéias perduraram até á era moderna, pois Van Helmont (1577 – 1644) ainda considerava que os “cheiros dos pântanos geravam rãs e que a roupa suja gerava ratos, adultos e completamente formados”. Também era considerado correto pelos naturalistas que os intestinos produzissem espontaneamente vermes e que a carne putrefata gerasse moscas. Todas estas teorias consideravam possível o surgimento de Vida a partir de matéria inanimada, fosse qual fosse o agente catalisador dessa transformação, daí o estarem englobadas na designação geral de Abiogênese.

No século XVII Francisco Redi, naturalista e poeta, pôs-se contrário as idéias de Aristóteles, negando a existência do princípio ativo e defendendo que todos os organismos vivos surgiam a partir de inseminação por ovos e nunca por geração espontânea.

Para demonstrar a veracidade de sua teoria, Redi realizou uma experiência que se tornou célebre pelo fato de ser a primeira, registrada, a utilizar um controle em suas experiências. Colocou carne em 8 frascos. Selou 4 deles e deixou os restantes 4 abertos, em contato com o ar.

Em poucos dias verificou que os frascos abertos estavam cheios de moscas e de outros vermes, enquanto que os frascos selados se encontravam livres de contaminação.

Esta experiência parecia negar, inequivocamente a abiogênese de organismos macroscópicos, tendo sido aceito pelos naturalistas da época.

No entanto, a descoberta do microscópio veio levantar a questão novamente. A teoria da abiogênese foi parcialmente reabilitada, pois parecia a única capaz de explicar o desenvolvimento de microrganismos visíveis apenas ao microscópio.

Esta situação manteve-se até ao final do século XVIII, quando o assunto foi novamente debatido por dois famosos cientistas da época, Needham e Spallanzani.

Needham utilizou várias infusões, que colocou em frascos. Esses frascos foram aquecidos e deixados ao ar durante alguns dias. Observou que as infusões rapidamente eram invadidas por uma multitude de microrganismos. Interpretou estes resultados pela geração espontânea de microrganismos, por ação do princípio ativo de Aristóteles.

Spallanzani usou nas suas experiências 16 frascos. Ferveu durante uma hora diversas infusões e colocou-as em frascos. Dos 16 frascos, 4 foram selados, 4 fortemente rolhados, 4 tapados com algodão e 4 deixados abertos ao ar. Verificou que a proliferação de microrganismos era proporcional ao contato com o ar. Interpretou estes resultados com o fato de o ar conter ovos desses organismos, logo toda a Vida proviria de outra, preexistente.

No entanto, Needham não aceitou estes resultados, alegando que a excessiva fervura teria destruído o principio ativo presente nas infusões.

A polêmica manteve-se até 1862, quando o francês Louis Pasteur, pôs definitivamente termo à idéia de geração espontânea com uma série de experiências conservadas para a posteridade pelos museus franceses. Pasteur colocou diversas infusões em balões de vidro, em contato com o ar. Alongou os pescoços dos balões á chama, de modo a que fizessem várias curvas. Ferveu os líquidos até que o vapor saísse livremente das extremidades estreitas dos balões. Verificou que, após o arrefecimento dos líquidos, estes permaneciam inalterados, tanto em odor como em sabor. No entanto, não se apresentavam contaminados por microrganismos.

Para eliminar o argumento de Needham, quebrou alguns pescoços de balões, verificando que imediatamente os líquidos ficavam infestados de organismos. Concluiu, assim, que todos os microrganismos se formavam a partir de qualquer tipo de partícula sólida, transportada pelo ar. Nos balões intactos, a entrada lenta do ar pelos pescoços estreitos e encurvados provocava a deposição dessas partículas, impedindo a contaminação das infusões.

Ficou definitivamente provado que, nas condições atuais, a Vida surge sempre de outra Vida, preexistente.

Citologia
A fronteira das células

No mundo de hoje, é comum pensarmos em um país como sendo uma porção de terra delimitada espacialmente das demais pela presença de uma fronteira. Vamos pensar no caso do Brasil. Estamos rodeados de mar em metade do nosso território e, na outra metade, fazemos fronteira terrestre com outros nove países da America do Sul. Em suas fronteiras, todos os países instalam uma alfândega, que é uma repartição governamental de controle do movimento de entradas e saídas das pessoas e de mercadorias para o exterior ou deles provenientes.

Com as células não é diferente. Cada uma delas tem uma “área de fronteira”, representada pela membrana plasmática e, nesta área, as células também possuem o seu “posto alfandegário”, as proteínas. Assim como nas aduanas das fronteiras entre os países, essas proteínas são as responsáveis pelo reconhecimento de substâncias vindas de dentro ou de fora da célula como, por exemplo, hormônios.

O trabalho realizado por uma célula é semelhante ao que acontece em uma fábrica, como a de televisores, por exemplo. Através de portões, dá-se a entrada de diversos tipos de peças destinadas as linhas de montagem. Para a fabricação e a montagem dos aparelhos, são necessários energia e operários habilitados. É preciso, ainda, um setor de embalagem para preparar a expedição do que é produzido e uma diretoria para comandar todo o complexo fabril e manter o relacionamento com o mundo externo. Tudo dentro dos limites representados pelo muro da fábrica.

A célula possui setores semelhantes aos de uma fábrica. Um limite celular, representado pela membrana plasmática, separa o conteúdo da célula, o citoplasma, do meio externo. O citoplasma, constituído por organóides e hialoplasma (ou citosol), um material viscoso representa o setor produtivo. Um núcleo contendo o material genético representa “a diretoria” da célula.

Os limites da célula viva

Uma célula viva é um compartimento microscópico, isolado do ambiente por pelo menos uma barreira: a membrana plasmática. Está é uma película extremamente fina e delicada, que exerce severa “fiscalização” sobre todas as substâncias e partículas que entram e saem da célula.

Dada a relativa fragilidade da membrana plasmática, a maioria das células apresenta algum tipo de envoltório que dá proteção e suporte físico à membrana. Entre esses envoltórios destacam-se o glicocálix, presente na maioria das células animais, e a parede celulósica, presente em células de plantas e de algumas algas.

Glicocálix

Se isolássemos uma célula de nosso corpo, notaríamos que ela esta envolta por uma espécie de malha feita de moléculas de glicídios (carboidratos) frouxamente entrelaçadas. Esta malha protege a célula como uma vestimenta: trata-se do glicocálix (do grego glykys, doce, açúcar, e do latim calyx, casca envoltório).

Diversas funções têm sido sugeridas para o glicocálix. Acredita-se que, além de ser uma proteção contra agressões físicas e químicas do ambiente externo, ele funcione como uma malha de retenção de nutrientes e enzimas, mantendo um microambiente adequado ao redor de cada célula. Confere às células a capacidade de se reconhecerem, uma vez que células diferentes têm glicocálix formado por glicídios diferentes e células iguais têm glicocálix formado por glicídios iguais.

Parede celulósica
As células vegetais possuem um envoltório externo, espesso e relativamente rígido: a parede celulósica, também chamada membrana esquelética celulósica;

Paredes celulósicas primárias e secundária

Células vegetais jovens apresentam uma parede celulósica fina e flexível, denominada parede primária.

A parede primária é elástica, de modo a permitir o crescimento celular. Depois que a célula cresceu e atingiu o tamanho e a forma definitivos, forma-se a parede secundária, mais espessa e rígida. A celulose que constitui a parede secundária é secretada através da membrana plasmática, e se deposita entre esta e a superfície interna da parede primária, na qual adere fortemente.

Constituição da parede celulósica

A parede das células vegetais é constituída por longas e resistentes microfibrilas do polissacarídeo celulose. As microfibrilas celulósicas se mantém unidas por meio de uma matriz formada por glicoproteínas (proteínas ligadas a açucares), hemicelulose e pectina (polissacarídeos).

A estrutura molecular da parede celulósica aplica o mesmo princípio do concreto armado, no qual longas e resistentes varetas de ferro estão mergulhadas em uma argamassa de cimento e pedras.

Na parede celular, as microfibrilas de celulose correspondem às varetas de ferro do concreto, enquanto as glicoproteínas e os polissacarídeos da matriz correspondem à argamassa.
Membrana celular
(ou membrana plasmática ou membrana citoplasmática ou plasmalema)

Toda a célula, seja procarionte ou eucarionte, apresenta uma membrana que isola do meio exterior: a membrana plasmática. A membrana plasmática é tão fina (entre 6 a 9 nm) que os mais aperfeiçoados microscópios ópticos não conseguiram torná-la visível. Foi somente após o desenvolvimento da microscopia eletrônica que a membrana plasmática pode ser observada. Nas grandes ampliações obtidas pelo microscópio eletrônico, cortes transversais da membrana aparecem como uma linha mais clara entre duas mais escuras, delimitando o contorno de cada célula.

Constituição química da membrana plasmática

Estudos com membranas plasmáticas isoladas revelam que seus componentes mais abundantes são fosfolipídios, colesterol e proteínas. É por isso que se costumam dizer que as membranas plasmáticas têm constituição lipoprotéica.

A organização molecular da membrana plasmática

Uma vez identificados os fosfolipídios e as proteínas como os principais componentes moleculares da membrana, os cientistas passaram a investigar como estas substâncias estavam organizadas.

O modelo do mosaico fluído

A disposição das moléculas na membrana plasmática foi elucidada recentemente, sendo que os lipídios formam uma camada dupla e contínua, no meio da qual se encaixam moléculas de proteína. A dupla camada de fosfolipídios é fluida, de consistência oleosa, e as proteínas mudam de posição continuamente, como se fossem peças de um mosaico. Esse modelo foi sugerido por dois pesquisadores, Singer e Nicholson, e recebeu o nome de Modelo Mosaico Fluido.

Os fosfolipídios têm a função de manter a estrutura da membrana e as proteínas têm diversas funções. As membranas plasmáticas de um eucariócitos contêm quantidades particularmente grande de colesterol. As moléculas de colesterol aumentam as propriedades da barreira da bicamada lipídica e devido a seus rígidos anéis planos de esteróides diminuem a mobilidade e torna a bicamada lipídica menos fluida.

Funções das proteínas na membrana plasmática

As proteínas da membrana plasmática exercem grandes variedades de funções: atuam preferencialmente nos mecanismos de transporte, organizando verdadeiros túneis que permitem a passagem de substâncias para dentro e para fora da célula, funcionam como receptores de membrana, encarregadas de receber sinais de substâncias que levam alguma mensagem para a célula, favorecem a adesão de células adjacentes em um tecido, servem como ponto de ancoragem para o citoesqueleto.

Proteínas de adesão: em células adjacentes, as proteínas da membrana podem aderir umas às outras.
Proteínas que facilitam o transporte de substâncias entre células.
Proteínas de reconhecimento: determinadas glicoproteínas atuam na membrana como um verdadeiro “selo marcador”, sendo identificadas especificamente por outras células.
Proteínas receptoras de membrana.
Proteínas de transporte: podem desempenhar papel na difusão facilitada, formando um canal por onde passam algumas substâncias, ou no transporte ativo, em que há gasto de energia fornecida pela substância ATP. O ATP (adenosina trifosfato) é uma molécula derivada de nucleotídeo que armazena a energia liberada nos processos bioenergéticos que ocorrem nas células (respiração aeróbia, por exemplo). Toda vez que é necessária energia para a realização de uma atividade celular (transporte ativo, por exemplo) ela é fornecida por moléculas de ATP.
Proteínas de ação enzimática: uma ou mais proteínas podem atuar isoladamente como enzima na membrana ou em conjunto, como se fossem parte de uma “linha de montagem” de uma determinada via metabólica.
Proteínas com função de ancoragem para o citoesqueleto.