As novas descobertas indicam que a vida complexa começou a formar-se muito mais cedo, e durante períodos de tempo muito mais longos, do que os investigadores imaginavam anteriormente. O estudo fornece novos insights sobre as condições ambientais que apoiaram a evolução inicial e desafia várias ideias amplamente aceitas sobre quando surgiram as primeiras características celulares avançadas.
Liderado e publicado pela Universidade de Bristol a natureza Em 3 de dezembro, o trabalho mostrou que organismos complexos começaram a se desenvolver muito antes de os níveis de oxigênio atmosférico subirem significativamente. Até agora, muitos cientistas acreditavam que o oxigênio abundante era essencial para o surgimento de vida complexa.
“A Terra tem cerca de 4,5 mil milhões de anos, há 4 mil milhões de anos surgiu a primeira vida microbiana. Estes organismos consistem em dois grupos – bactérias e arquéias distintas mas relacionadas, conhecidas colectivamente como procariontes”, disse a coautora Anja Spang, do Departamento de Microbiologia e Biogeoquímica do Research Nayland do Ocean Institute.
Durante milhões de anos, os procariontes foram os únicos organismos vivos no planeta. Células eucarióticas mais complexas eventualmente evoluíram, dando origem a algas, fungos, plantas e animais.
Revisitando a origem dos eucariontes
David Pisani, professor de filogenómica na Escola de Ciências Biológicas da Universidade de Bristol e co-autor, observou: “As ideias anteriores sobre como e quando os primeiros procariontes evoluíram para eucariotas complexos estavam em grande parte no domínio das conjecturas.
Para esclarecer esta transição há muito debatida, a equipa ampliou o método existente do “relógio molecular”, uma ferramenta usada para estimar quando diferentes espécies partilharam um último ancestral.
“A abordagem foi dupla: ao coletar dados de sequência de centenas de espécies e combiná-los com evidências fósseis conhecidas, fomos capazes de criar uma árvore da vida resolvida no tempo. Poderíamos então aplicar esta estrutura para resolver melhor o tempo de eventos históricos dentro de famílias de genes individuais, “explicou o co-autor principal, Professor Tom Williams, do Departamento de Ciências da Vida da Universidade de Bath.
A complexidade celular tem um início muito mais precoce
Os pesquisadores examinaram mais de cem famílias de genes em vários sistemas biológicos e se concentraram nas características que distinguem os eucariontes dos procariontes. Isto permite reconstruir uma imagem clara de como as suas propriedades celulares complexas evoluíram.
Os seus resultados indicam que a mudança em direcção à complexidade começou há cerca de 2,9 mil milhões de anos – cerca de mil milhões de anos antes de algumas estimativas anteriores. As evidências indicam que estruturas semelhantes a núcleos apareceram bem antes das mitocôndrias. “O processo de complexidade acumulada ocorreu durante um período de tempo muito mais longo do que se pensava anteriormente”, disse o autor principal Gergely Szolisi, da Unidade de Genômica Evolutiva Baseada em Modelo do Instituto de Ciência e Tecnologia de Okinawa (OIST).
Estas descobertas permitiram aos investigadores descartar alguns modelos existentes de eucariogénese (a evolução da vida complexa). Como os resultados não correspondiam totalmente a nenhuma explicação atual, a equipe propôs um novo cenário chamado ‘CALM’ – arqueeon complexo, mitocôndria tardia.
Apresentando o modelo CALM
O autor principal, Christopher Kay, pesquisador associado da Escola de Ciências Biológicas da Universidade de Bristol, disse:”O que diferencia este estudo é o que essas famílias de genes realmente fazem – e quais proteínas interagem com quais – tudo em tempo absoluto. Fazer isso exigiu uma combinação de muitas disciplinas: teologia funcional e cronogramas em paleontologia. Árvores e biologia molecular para dar a esta família de genes um contexto foi uma grande tarefa. “
“Uma das nossas descobertas mais surpreendentes foi que as mitocôndrias surgiram significativamente mais tarde do que o esperado. O momento coincide com o primeiro aumento significativo do oxigénio atmosférico”, acrescentou o autor Philip Donoghue, professor de paleobiologia na Escola de Ciências da Terra da Universidade de Bristol.
“Esta visão liga diretamente a biologia evolutiva à história geoquímica da Terra. Os ancestrais arcaicos dos eucariotos começaram a desenvolver características complexas há cerca de um bilhão de anos, antes da abundância de oxigênio, que era completamente anóxica.”
