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AGA 0316 A vida no contexto cósmico

AGA 0316 A vida no contexto cósmico. Aula 2: o que é VIDA?. Amancio Fria ç a, E. Janot Pacheco, 2013. Algumas Quest õ es em Astrobiologia. Como a vida começou na Terra e como ela evolui? Quais são os princípios que regem a organização da matéria que resultou nos seres vivos?

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AGA 0316 A vida no contexto cósmico

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Presentation Transcript

  1. AGA 0316A vida no contexto cósmico Aula 2: o que é VIDA? Amancio Friaça, E. Janot Pacheco, 2013

  2. Algumas Questões em Astrobiologia • Como a vida começou na Terra e como ela evolui? • Quais são os princípios que regem a organização da matéria que resultou nos seres vivos? • Como a biosfera de nosso planeta evoluiu? • Existem outros planetas como a Terra? • Como reconhecer a assinatura de vida em outros corpos celestes? • O que torna um planeta habitável? • Será a vida um fenômeno comum no Universo? • Qual será o futuro da espécie humana, na medida em que a vida terrestre se expanda para além de seu planeta de origem?

  3. O QUE É VIDA?

  4. FRONTEIRAS • Vivo/Morto • Química/Biologia • Máquina/Organismo

  5. São vivos ou não?(Virus, Príons)

  6. If we cannot follow up the dynamics of the process... so... fractals could be considered as “life forms”?

  7. Fractal organization of a tree-shaped CNS neuron

  8. How can we define life? • First of all, its essence is subjective • In second place, we can list a number of characteristics(Schneider, astro-ph/9604131, 1996; Szostak et al., Nature, 2001; Bains, Astrobiology, 2005; Lunine 2005) • Complex and diversified interaction with the environment • System out of thermodynamical equilibrium • High information content • Memory + reading/recovering mechanism • Self-replication Life is a self-sustained chemical system, capable of evolution in a Darwinian sense (Joyce 1994).

  9. Três artigos Sobre a questão da VIDA (cf. pág.): 1) Chyba & Hand: “Astrobiology: The Study of the Universe 2) Cleland & Chyba: “Defining Life” 3) Luisi: “About Various Definitions of Life”

  10. Requisitos de uma definição de vida • ser universal e coerente com a compreensão dos sistemas vivos na ciência moderna • ser estruturada de modo a proporcionar uma compreensão clara e uma transmissão fácil de seu conteúdo no meio científico • estar inserida em paradigma específico, de modo a apresentar uma sólida base teórica Emmeche (1997, 1998)

  11. CORPOS PARADIGMÁTICOSpara estudos científicos da VIDA • Evolução Darwiniana • Autopoiesis (= criação própria) • Complexidade (I. Prigogine)  Biossemiótica (sinais e códigos nos seres vivos)

  12. “The origin of species by means of natural selection” (1858) • Any population of a species has the potential to produce far more offspring than the environment can support with resources. 2) The overproduction leads to a struggle for survival among the individuals. 3) Population consists of individuals that are slightly different from one another in many heritable traits. 4) Some individuals possess traits that make them better able to compete for resources. Conclusion: In any local environment, heritable traits that enhance survival and successful reproduction will become progressively more common in succeeding generations. Charles Darwin (1809-1882)

  13. Natural Selection (Darwinian Evolution) All finches on the Galapagos Islands had a common ancestor from South America. But! All 13 species adapted to particular microenvironments.

  14. Artificial Selection Descendants of a gray wolf

  15. What is life? • How would we distinguish between “living” and “not living”? Cf. J. MONOD, “O Acaso e a Necessidade””

  16. Non-living objects are not a subject to Darwinian Evolution

  17. Chemistry in the New World of Bioengineering and Synthetic Biology 22 - 24 September 2008Oxford, United Kingdom

  18. For a practical search, restrictive hipothesis... • What kind of complex systems? • Liquid crystals, plasmas... • Conservative hypothesis: a chemical system • C, Si? • Presence of a liquid millieu? • H2O: excelent solvant and abundant in the Universe • Existence of a solid/liquid interface? • Favours molecular interactions... Questions 1) Does life need, necessarily, such atoms and physical-chemical conditions? 2) Can life develop, in another planet, under totally different conditions?

  19. FOLLOW THE LIFE • Solvent • Biogenic elements • Source of Free Energy searches for life within our solar system commonly retreat from a search for life to a search for “life as we know it,” meaning life based on liquid water, a suite of so-called “biogenic” elements (most famously carbon), and a usable source of free energy. (Chyba & Hand, 2005, p. 34)

  20. A cosmological perspective to search of life in the Universe... Bennett et al., ApJ Suppl Series 2003 Life building blocks come from these components...

  21. UPDATED EVERY DAY...

  22. LOOKING AT OTHER PLANETARY SYSTEMS: SEARCHING FOR KEY PREBIOTIC COMPOUNDS: H2O NH3 CH4 THOSE ARE FOUND UNDER RELATIVELY HIGH ABUNDANCES

  23. Glycine Hydrogen cyanide Aldehydes In primitive Earth: H2O CH4 NH3 Miller & Urey, 1961

  24. Que tipo de vida esperamos encontrar fora da Terra? • O que é a vida? • Um bom começo: Vida difícil de morrer!!! Deinococcus radiodurans – se reproduz sob 15 000 Gy(10 Gy mata o ser humano)

  25. Thermophile bacteria Extremophiles survival chart Antarctica • Temperature: -15° C < T < 230° C • 0 < pH < 12 • 0 < Pressure < 1200 atm • No mandatory oxygen-based metabolism • 20-40 Myears of dormancy • 2 ½ years in space, at 20 K, with no nutrients, water and exposed to radiation (Strep. Mitis) Hydrothermal vents Cryptoendoliths Hot geisers and volcanos

  26. Temperature limits for life Life in extreme environments, LJ Rothschild & RL Mancinelli, Nature 409, 1092-1101 (22 February 2001) The highest and lowest temperature for each major taxon is given. Archaea are in red, bacteria in blue, algae in light green, fungi in brown, protozoa in yellow, plants in dark green and animals in purple.

  27. pH limits for life Examples of known pH limits for life are shown. Archaea are in red, bacteria in blue, algae in light green, assorted protists in yellow, fungi in brown, plants in dark green and animals in purple.

  28. Formation and evolution of life ~ 90% of all Earth´s biomass! LUCA

  29. LICHEN CAN SURVIVE IN SPACE (http://www.astrobiology.com/news/viewpr.html?pid=18232)

  30. QUESTÕES S/ AULAS 1 E 2 1) De que áreas de estudo depende a Astrobiologia? 2) Quais são as questões básicas que ela procura responder? 3) Procurar vida no Universo significa procurar que fatores? 4) Quais são as estruturas básicas de pensamento para as pesquisas sobre vida?

  31. http://www.astro.iag.usp.br/~janot/aga0316/ TEMAS DE TRABALHOS 01) A origem das membranas biológicas 02) Perspectivas para a vida humana no espaço 03) A Teoria de Gaia como metáfora da visão sistêmica 04) A origem da água na Terra 05) Os pilares da vida 06) O que é a vida? Uma questão a ser investigada por várias perspectivas 07) Interações Sol-Terra de interesse biológico 08) Mitologias de vida extraterrestre na literatura, cinema e TV 09) Fundamentos termodinâmicos da vida 10) Características atmosféricas e geofísicas de Marte, Europa e Titã 11) Efeitos gravitacionais na vida 12) Grandes extinções, com ênfase à transição K-T 13) Matéria orgânica em meteoritos e poeira cometária 14) Processos de nucleossíntese estelar 15) Fronteiras entre máquinas e organismos vivos 16) Formação e evolução da atmosfera terrestre 17) A hipótese Gaia 18) Biogeografia evolutiva 19) Vida nas dorsais meso-oceânicas 20) Efeitos mutagênicos da radiação 21) Químicas alternativas da vida 22) Vida inorgânica 23) Efeito estufa e aquecimento global 24) Extremófilos

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