1ª. AULA - O QUE É BIOLOGIA E SUA HISTÓRIA
Biologia é a ciência que estuda os seres vivos e suas manifestações vitais, estuda todos os aspectos ou características dos seres vivos como= composição química, reprodução, evolução, metabolismo, organização celular, movimento e crescimento.
O termo Biologia significa - bio=vida logo=estudo, ou seja, estudo da vida. É uma ciência antiga. O homem primitivo se preocupava muito em saber como era o funcionamento do seu corpo e do mundo que o cercava. Pesquisou, estudou muito, mas foi Aristóteles (384-322 a.C) o primeiro que escreveu sobre Biologia. Aristóteles chegou a muitas conclusões já que seu maior interesse era a natureza viva.
A Biologia após a morte de Aristóteles ‘’adormeceu’’. Seus estudos não foram continuados e as pesquisas quase pararam. Tudo recomeçou com o período da Renascença no século XlV.
Vários pintores e escultores dessa época pretendiam entender perfeitamente a anatomia humana para poder retratá-la com perfeição em suas obras. Entre esses pintores destaca-se Leonardo da Vinci. Ele comparando a estrutura interna de animais e do homem, notou a semelhança que há quanto à disposição dos órgãos de diversos mamíferos.
Muitos desses primeiros biólogos também se ocuparam em entender o crescimento das plantas e a proliferação dos animais. Também se ocuparam em classificar os seres vivos. Com o tempo chegaram à conclusão de que os seres podiam ser divididos em dois grupos:
Botânica= que estuda as plantas Zoologia= que estuda os animais
Logo, um grande avanço aconteceu na história da humanidade: a invenção e o desenvolvimento do microscópio. Com ele, a biologia foi impulsionada para um avanço rápido e estonteante, que se estende até aos nossos dias.
Atualmente, costumamos dividir a Biologia em áreas de estudo. Os biólogos atuais podem se especializar, e seu campo de investigação pode ser enquadrado em uma das grandes subdivisões da Biologia.
Origem da vida na terra
Durante séculos as explicações para a origem da vida situavam-se nos terrenos da lenda e do fantástico. A primeira teoria foi esboçada em 1828, quando Wöhler sintetizou uma substância orgânica, a uréia. A questão, porém, só foi definitivamente resolvida em 1967, quando Kornberg e Goulian conseguiram sintetizar o portador do código genético: o DNA.
Até a década de 50, as preocupações quanto à origem da vida eram consideradas assunto especulativo, incapaz de levar a conclusões mais decisivas. Era comum que posições religiosas e dogmáticas impedissem uma abordagem científica do tema.
Hoje, não só muitas perguntas relativas à origem dos seres vivos foram respondidas como incontáveis experimentos de laboratório reproduziram condições supostamente vigentes na época. Obteve-se assim um conjunto de informações que permitiu formular teorias coerentes e plausíveis.
A Terra formou-se há cerca de quatro a cinco bilhões de anos. Há fósseis de criaturas microscópicas de um tipo de bactéria que prova que a vida surgiu há cerca de três bilhões de anos. Em algum momento, entre estas duas datas - a evidência molecular indica que foi há cerca de quatro bilhões de anos - deve ter ocorrido o incrível acontecimento da origem da vida.
Entretanto, antes de surgir qualquer forma de vida sobre a Terra não havia o oxigênio atmosférico (que é produzido pelas plantas), mas sim vapor d'água. É provável que no princípio a atmosfera da Terra contivesse apenas vapor d'água (H2O), metano (CH4), gás carbônico (CO2), hidrogênio (H2) e outros gases, hoje abundantes em outros planetas do sistema solar.
Nesse ambiente, surgiram espontaneamente os "tijolos" químicos que formam as grandes moléculas da vida. Esses "tijolos" são: os aminoácidos, que formam as proteínas; os ácidos graxos, que compõem as gorduras; e os açúcares, que constituem os carboidratos. Carboidratos e gorduras são compostos de carbono, hidrogênio e oxigênio. Das proteínas faz parte também o nitrogênio.
Algumas provas da existência, na atmosfera primitiva, de água, hidrogênio, metano e amoníaco são fornecidas pela análise espectroscópica das estrelas; outras, pela observação de meteoritos provenientes do espaço interestelar. A análise das estrelas revela também a existência, em vários pontos do Universo, de pequenas moléculas orgânicas que estariam numa etapa primitiva de formação da vida.
Os químicos reconstruíram em laboratórios, a nível experimental, estas condições primitivas, misturando os gases adequados e água num recipiente de vidro e adicionando energia, através de uma descarga elétrica. Desta forma, sintetizaram substâncias orgânicas de forma espontânea. É claro que o fato de as moléculas orgânicas aparecerem nesse caldo primitivo não seria suficiente. O passo mais importante foi o aparecimento de moléculas que se auto-duplicavam, produzindo cópias de si mesmas.
Outro passo importante foi o aparecimento de estruturas anteriores às membranas, que proporcionaram espaços circunscritos onde aconteciam as reações químicas. Pode ter sido pouco depois deste estágio que criaturas simples, como as bactérias, deram lugar aos primeiros fósseis, há mais de três bilhões de anos.
Numa experiência pioneira, no início dos anos 50, o cientista americano Stanley Miller recriou a provável atmosfera primitiva. Misturou num recipiente hermeticamente fechado hidrogênio (H2), vapor d'água (H2O), amônia (NH3) e metano (CH4).
Fez passar através dessa mistura fortes descargas elétricas para simular os raios das tempestades ocorridas continuamente na época e obteve então aminoácidos - "tijolos" básicos das proteínas. Outras experiências testaram os efeitos do calor, dos raios ultravioleta e das radiações ionizantes sobre misturas semelhantes à de Miller - todas simulando a atmosfera primitiva.
No início, grande número de lagoas e oceanos foi se convertendo numa "sopa" de "tijolos da vida". Como não existiam ainda os seres vivos para comê-los, nem oxigênio livre para decompô-los, sua concentração só aumentava. A energia necessária à combinação entre essas pequenas moléculas (que leva à síntese de grandes moléculas como proteínas, gorduras e carboidratos) era proveniente sobretudo do calor do Sol, mas também da eletricidade.
Os primeiros seres vivos, unicelulares e muito simples, começaram a obter sua energia da ruptura das moléculas da "sopa" à sua volta; esgotada esta, passaram a tirar energia de outros seres vivos. Mas nesse ponto já deviam encontrar-se num estágio de complexidade que permitia o aproveitamento das reações fotoquímicas: se não tivessem existido, nesta fase, seres capazes de explorar a luz solar, o período inicial de canibalismo teria acabado com a vida incipiente.
Enfim, pode-se caracterizar os primeiros seres vivos como: Simples, unicelulares, abiogenéticos, heterótrofos, fermentadores e anaeróbicos.
Características dos seres vivos
Além da característica de que os seres vivos são formados de células, existem outros aspectos que devem ser considerados, uma vez que se verificam somente entre eles. Os seres vivos, por exemplo, necessitam de alimento, passam por um ciclo de vida e são capazes de se reproduzir.
Uma pedra não precisa de nutrientes para se manter, ao contrário do que ocorre entre os seres vivos. É por meio dos alimentos que os seres vivos adquirem a matéria-prima para o crescimento, a renovação de células e a reprodução. São os alimentos também que fornecem a energia necessária para srealização de todas as atividades executadas pelo organismo. Existem seres que são capazes de produzir seus próprios alimentos. Por isso são chamados de seres autotróficos. É o caso das plantas. Toda planta faz fotossíntese, um processo de produção de alimentos que ocorre na natureza em presença da energia solar. Para realizar a fotossíntese é necessário que a planta tenha clorofila, um pigmento verde que absorve a energia solar; a planta necessita também de água e de sais minerais, que normalmente as raízes retiram do solo, e ainda de gás carbônico
(CO2) do ar atmosférico, que penetra na planta através das folhas. A glicose é um dos produtos da fotossíntese. Outro produto é o gás oxigênio, que a planta libera para o ambiente. Com a glicose a planta fabrica outras substâncias, como o amido e a sacarose. O amido é encontrado, por exemplo, na “massinha branca” da batata e do feijão. A sacarose é o açúcar que costumamos usar para adoçar, por exemplo, o café e os sucos; ela é encontrada naturalmente da cana-de-açúcar. A planta, dessa forma, se alimenta dos nutrientes que ela própria fabrica, a partir de energia luminosa, da água e do gás carbônico, obtido do ambiente em que vive. Os sais minerais são indispensáveis para a ocorrência de inúmeros fenômenos que acontecem nos seres vivos. Os sais de magnésio, por exemplo, são necessários para a produção das clorofilas, uma vez que participam da constituição desses pigmentos. E, sem clorofila, a planta fica incapacitada para a realização da fotossíntese.
Os animais não produzem seus alimentos
Os animais, ao contrário das plantas, não produzem os seus alimentos. Por isso são chamados de seres heterotróficos. Alguns só comem plantas (folhas, sementes, etc); são chamados os animais herbívoros. Outros só comem carne; são os carnívoros. Outros ainda nutrem-se de plantas e de outros animais; são os onívoros.
Os seres vivos nascem... e morrem
Os seres vivos nascem, desenvolvem-se, reproduzem-se, envelhecem e morrem. Essas diferentes fases da vida de um ser constituem o seu ciclo de vida. Esse ciclo tem duração variável, de um tipo de ser vivo para outro. Veja alguns exemplos que indicam a duração média aproximada de vida de alguns animais. Arara: 60 anos; crocodilo: 80 anos; cobra: 17 anos; elefante: 100 anos; chimpanzé: 20 anos; leão: 20 anos; coelho: 7 anos; porco: 10 anos; coruja: 27 anos; rato: 4 anos O ciclo de vida pode durar minutos ou centenas de anos, conforme o ser vivo considerado. Algumas bactérias podem completar seu ciclo de vida em cerca de 30 minutos. Outros seres, como as sequóias e alguns tipos de pinheiro, podem viver
4 mil anos ou mais.
Os seres vivos produzem seus descendentes
Todos os seres vivos têm capacidade de produzir descendentes, através da reprodução. O mecanismo de reprodução nos seres vivos é muito variado. Basicamente, tanto os seres unicelulares quanto os pluricelulares podem produzir-se de duas maneiras: assexuada e sexuadamente. Na reprodução assexuada um único indivíduo origina outros, sem que haja troca de material genético através de células especiais para a reprodução. Existem muitos tipos de reprodução assexuada, entre eles a cissiparidade ou bipartição, que são mais freqüentes entre os organismos unicelulares. Este tipo de reprodução consiste a célula simplesmente se dividir em duas partes, que passarão a representar dois novos seres.Entre os seres pluricelulares, existem também aqueles que se reproduzem de forma assexuada: reprodução por esporos e reprodução por brotamento.
Reprodução por esporos
Nesse tipo de reprodução assexuada, o indivíduo produz esporos, células que conseguem germinar originando novos indivíduos, sem que haja fecundação.A reprodução através de esporos pode ocorrer em organismos unicelulares, e em organismos pluricelulares.Considerando os organismos pluricelulares, tomaremos como exemplo uma alga verde filamentosa do gênero Ulothrix, que vive fixa a um substrato. Essas algas, que vivem em água doce, produzem esporos que são liberados e nadam livremente até se fixarem em um meio adequado; cada esporo, então, pode germinar e formar um novo indivíduo.
Reprodução por brotamento
Este tipo de reprodução assexuada também ocorre em organismos unicelulares e organismos pluricelulares. Tomamos como exemplo a hidra, um animal invertebrado que vive em água doce. Em uma hidra adulta nasce naturalmente um broto, que pode se destacar e dar origem a outra hidra. A propagação vegetativa: É um tipo de reprodução assexuada muito comum em plantas diversas, como a batata comum, cana-de-açúcar e a mandioca. Nesse caso utilizam-se normalmente pedaços de caule, que atuam como mudas. Os caules possuem gemas e brotos, formados por células capazes de originar uma nova planta, em condições adequadas.
Reprodução sexuada
A reprodução sexuada ocorre quando há troca de material genético normalmente entre duas células sexuais chamadas gametas. (Alguns organismos unicelulares, como as bactérias, podem se reproduzir sexuadamente sem que haja formação de gametas. Nesse caso dois indivíduos podem se emparelhar temporariamente e trocar parte de seu material genético). Na reprodução sexuada com participação de gametas, podemos reconhecer dois tipos de células: um gameta masculino e outro gameta feminino. Nos animais, os gametas masculinos são os espermatozóides, e o óvulo gameta feminino. Existem dois tipos básicos de fecundação: a fecundação externa e a fecundação interna.
Fecundação externa
A maioria dos ouriços-do-mar vive fixa nas rochas do mar. Em determinadas épocas do ano, os machos lançam seus espermatozóides na água. Ao mesmo tempo, as fêmeas lançam os seus óvulos.
O encontro desses e, portanto, fora gametas ocorre na água dos organismos produtores de gametas.
Fecundação interna
Em outros animais, como os pássaros, o macho lança os espermatozóide dentro do corpo da fêmea. O encontro dos gametas ocorre no interior do corpo de um organismo produtor de gametas. Existem os animais hermafroditas. Eles são, ao mesmo tempo, macho e fêmea. Um mesmo organismo produz tanto espermatozóides quanto óvulos, como acontece na minhoca. Mas uma minhoca não fecunda ela mesma; aliás, os animais hermafroditas geralmente não se auto fecundam. Para haver reprodução, é necessário que duas minhocas se aproximem e se acasalem. Durante o acasalamento, as duas minhocas trocam espermatozóides e uma fecunda a outra. Os óvulos fecundados são liberados no solo no interior de um casulo; cada óvulo fecundado dará origem a uma nova minhoca.
