Nova elucidação evolucionária de diversificação inicial da vida é proposta

Pesquisadores da Universidade de Bristol, Reino Unido, usaram uma combinação de análise genômica com os registros fósseis para explicar a história evolutiva inicial da vida na Terra. Os resultados desse estudo foram recentemente publicados na Nature.

Um dos grandes obstáculos para a profunda investigação da história evolutiva do nosso planeta são os registros fósseis das primeiras ramificações da vida (unicelular), devido à escassez de fósseis desses seres e à difícil interpretação desses vestígios (inclusive distingui-los de estruturas inorgânicas não associadas a organismos vivos). Para resolver esse empecilho, os pesquisadores agora analisaram os registros fósseis existentes desse período e adotaram em conjunto uma técnica analítica conhecida como 'relógio molecular', a qual usa o número de diferenças genômicas entre as espécies para estimar o tempo que as separam desde o último ancestral comum entre elas.

Com essa metodologia, os pesquisadores mostraram que o último ancestral comum universal (LUCA) - o ser vivo ancestral de todas as células vivas da Terra - pode ter surgido há quase 4,5 bilhões de anos, com um mínimo acima de 3,9 bilhões de anos atrás. Isso corrobora estudos anteriores que sugerem que a vida começou pouco tempo depois do planeta ter se formado (1). Nesse sentido, o LUCA pode ter surgido 'logo' após o evento de grande bombardeamento da Terra que resultou na formação da Lua (2).

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(1) Para saber mais, acesse:  Evidência de vida datando mais de 3,95 bilhões de anos encontrada no Canadá!

(2) A hipótese mais aceita é que um planeta chamado Theia se chocou violentamente com a Terra, lançando massivas quantidades de material no Espaço e matéria-prima para a formação do nosso satélite natural. Em anos recentes, a hipótese de um bombardeamento da Terra com vários corpos (asteroides) também ganhou força. Para saber mais, acesse: Erros mais comuns sobre a Lua
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A partir de LUCA, o processo evolutivo teria levado cerca de 0,5-1 bilhão de anos para dar origem às duas linhagens celulares primárias mais complexas: Eubactérias e as Arqueobactérias, há cerca de, no mínimo, >3,4 bilhões de anos. Dentro das arqueobactérias (Archaea), temos a coroa - 'crown group', grupo filogenético que inclui os representantes de uma coleção de espécies vivas e extintas até o mais recente ancestral delas - das Euriarqueotas (Euryarchaeota), as quais estão associadas com organismos que utilizam ou produzem metano (metanogênese) - inclusive presentes no nosso intestino (3) - parecem ter surgido há 2,88-2,42 bilhões, com registro fóssil da presença de metanogênese no planeta há cerca de, no mínimo, 2 bilhões de anos. Nesse sentido, evidências geoquímicas indicam que a metanogênese pode ter sido uma característica do LUCA.

(3) Leitura recomendada: Será que estou realmente com excesso de gases

O Grande Evento de Oxidação (GEO), há cerca de 2,4 bilhões de anos, marcou o aparecimento de oxigênio livre (O2) na atmosfera terrestre associado a fatores bióticos, no início do éon Proterozoico, durante o Pré-Cambriano. O GEO levou a um grande evento de extinção em massa devido à substancial alteração da química atmosférica e dos oceanos, e provavelmente devido também a mudanças de temperatura. O GEO têm sido casualmente associado com a evolução das cianobactérias, como uma consequência da liberação de oxigênio por esse grupo via fotossíntese (4), e implicado como um fomentador extrínseco para a evolução eucariótica. Porém, o novo estudo encontrou que as cianobactérias e os eucariotas substancialmente pós-datam o GOE.

(4) Para saber mais sobre a fotossíntese, acesse: Fotossíntese e a clorofila f

Segundo a conclusão dos pesquisadores, a coroa das cianobactérias divergiu há 1,947-1,023 bilhões de anos atrás, impossibilitando que a fotossíntese oxigênica tenha emergido na coroa do ancestral desse grupo. No entanto, as cianobactérias mostraram ter se separado das outras linhagens eubacteriais, incluindo o grupo irmã não-fotossintético Melanibacteria no Arqueano, antes do GEO, consistente com a visão de que a fotossíntese oxigênica evoluiu junto aos ancestrais diretos que deram origem à coroa Cyanobacteria, e compatível com o papel do grupo total das cianobactérias na promoção do GEO.

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Já a coroa Eukaryota mostrou ter se divergido consideravelmente após tanto a separação Eukaryota-Asgardarchaota quanto o GEO, no meio do Proterozoico (1,842-1,210 bilhões de anos atrás). Como esperado, o novo estudo fortemente rejeitou a ideia de que os eucariotas podem ser tão antigos, ou mais antigos, do que os procariotas (em termos de organização celular básica), e corrobora vários outros estudos que datam o último ancestral comum dos eucariotas (LECA) ao período do Proteozoico (~1,866-1,679 bilhões de anos atrás). Dentro dos eucariotas, as principais clades hoje existentes emergiram no meio do Proterozoico, incluindo a Opisthokonta (~1,707–1,125 bilhões de anos atrás), Archaeplastida (~1,667–1,118 bilhões de anos atrás) e SAR (stramenopiles (heterokonts), alveolates e Rhizaria; ~1,645–1,115 bilhões de anos atrás), também corroborando a grande maioria de estudos anteriores.

No geral, a escala de tempo proposta para a origem das linhagem associadas aos eucariotas rejeitou a hipótese de uma inextricável ligação entre o GEO e a origem desse grupo (o qual compreende todos os organismos com células eucarióticas - bem mais complexas do que as procariotas -, desde protozoários até humanos). Nesse sentido, a origem da mitocôndria - um dos principais componentes das células eucarióticas, responsável pela produção energética - via endossimbiose com um procariota mostrou ter ocorrido há cerca de 2,053-1,21 anos, refletindo uma origem tardia do grupo total da Alphaproteobacteria do qual o ancestral de vida livre da mitocôndria pertenceu.

Através do estudo, novas hipóteses evolucionárias bastante robustas foram apresentadas, trazendo nova luz para o esclarecimento das primeiras ramificações da vida no nosso planeta. Estudos futuros e novas evidências virão para refutar, corroborar ou acrescentar a esses achados.


Publicação do estudo: Nature

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