Resumo de biologia: Origem dos primeiros seres vivos
Formação das moléculas orgânicas: Hipótese da evolução molecular e da panspermia cósmica.
A Terra primitiva, com aproximadamente 4,5 bilhões de anos, era um ambiente hostil para a vida, mas foi provavelmente o período em que as moléculas orgânicas foram formadas. Dentre as hipóteses existentes sobre a origem das moléculas orgânicas, é possível que moléculas simples da atmosfera da Terra primitiva tenham se reorganizado, formando aminoácidos, açúcares e bases nitrogenadas, no que chamamos de hipótese da evolução molecular/química, proposto pelos cientistas Alexander Oparin e John Haldane, posteriormente confirmada com os experimentos de Miller e Urey.
Os experimentos de Miller e Urey confirmaram a hipótese de que moléculas como metano (CH4), amônia (NH3), hidrogênio (H2) e água (H2O), quando submetidas a energia (descargas elétricas), poderiam ser convertidas em compostos orgânicos, como aminoácidos e açúcares simples.
A hipótese da panspermia cósmica considera que moléculas orgânicas tenham se formado em algum lugar no universo e tenham sido trazidos através de meteoros e encontrado condições em se organizar no planeta, que é evidenciado por aminoácidos, bases nitrogenadas e outras moléculas orgânicas já encontrados em meteoritos, inclusive em asteroides.
Hipótese da formação das primeiras células: Hipóteses heterotróficas e autotróficas.
A partir das moléculas orgânicas simples dissolvidas nos oceanos da Terra primitiva (caldo primordial ou sopa primitiva), pode ter sido formado moléculas orgânicas mais complexas, como proteínas e ácidos nucleicos, no que chamamos de coacervados. O agrupamento dessas moléculas permitiu que reações sequenciais possam ter acontecido, em um princípio de metabolismo, tudo envolto por uma bicamada lipídica, formando assim uma célula básica, ou protocélula.
De acordo com a hipótese heterotrófica, as primeiras células formadas eram extremamente simples, com material genético disperso no citoplasma, sem núcleo organizado, muito semelhante aos procariontes atuais, e absorviam matéria orgânica disponível do meio, a mesma que formava os coacervados, e a partir de simples oxidações conseguia energia para desempenhar suas funções, em processos similares a fermentação. Com o passar do tempo e sucessivas mutações, surgiu organismos capazes de produzir a própria matéria orgânica a partir da inorgânica, com energia da luz solar, processo conhecido como fotossíntese e partir desse momento, os níveis de O2 no planeta começaram a aumentar, formando inclusive a camada de ozônio. Posteriormente, surgiram os organismos aeróbicos, que oxidavam a matéria orgânica na presença de gás oxigênio.
Mas é possível que as primeiras formas de vida já eram capazes de produzir a própria matéria orgânica, por processos similares a quimiossíntese, hipótese conhecida como autotrófica. Essa hipótese ganhou força nos últimos anos devido a descoberta de organismos procariontes que habitam regiões termais, em condições semelhantes a ambientes da Terra primitiva, realizando processos bem simples de oxidação de matéria e produção do próprio alimento.
Origem das células eucariontes e hipótese endossimbiótica.
As células eucariontes provavelmente são descendentes de células procariontes que sofreram processos de invaginações da membrana ao longo do tempo, dando origem a carioteca e aos sistemas internos de endomembranas, formando os retículos endoplasmáticos e complexo de Golgi.
Outras organelas são produzidas pela própria célula eucarionte, graças as informações contidas no material genético, mas as mitocôndrias e cloroplastos (plastos, em geral) parecem ter outra origem. De acordo com a hipótese da endossimbiose, proposta por Lynn Margulis em 1981, essas organelas são descendentes de procariontes ancestrais que foram fagocitadas não sofreram digestão e passaram a ocupar o citoplasmas em uma relação de benefício mútuo entre esses organismos. As mitocôndrias seriam derivadas de procariontes aeróbicos, capazes de oxidar a matéria orgânica na presença de gás oxigênio e o cloroplasto seria originado de cianobactérias ancestrais.
As evidências que sustentam essa hipótese estão no material genético circular compartilhado por procariontes atuais, mitocôndrias e cloroplastos, além da presença de ribossomos, responsáveis pela realização de síntese proteica própria nessas organelas. Podemos citar também a semelhança das membranas internas mitocôndrias e dos cloroplastos, que realizam processos bioquímicos muito semelhantes a respiração celular bacteriana e a fotossíntese das cianobactérias, respectivamente.