Pesquisadores do MIT descobriram novos padrões químicos em rochas extremamente antigas que sugerem que alguns dos primeiros animais da Terra podem ter sido os ancestrais das esponjas marinhas modernas.
Relatórios Anais da Academia Nacional de CiênciasA equipe descreveu a descoberta de “fósseis químicos” preservados em rochas com mais de 541 milhões de anos. Estes fósseis químicos são vestígios de moléculas biológicas produzidas por organismos vivos que foram posteriormente enterrados, modificados e presos em sedimentos durante milhões de anos.
As moléculas recentemente identificadas pertencem a um grupo chamado esteronas, que são resíduos estáveis de esteróis, como o colesterol, que fazem parte das membranas celulares da vida complexa. Ao analisar a sua estrutura, os cientistas associaram estes esterenos às demospongas, um importante grupo de esponjas marinhas. Hoje, as demospongas vêm em uma variedade de formas, tamanhos e cores e vivem em todos os oceanos do mundo como filtradores suaves. Seus parentes antigos provavelmente se assemelhavam a organismos marinhos de corpo mole.
“Não sabemos exatamente como eram esses organismos naquela época, mas eles eram absolutamente marinhos, tinham corpo mole e presumimos que não tinham esqueletos de sílica”, disse Roger Sammons, professor emérito de geobiologia da Schlumberger no Departamento de Ciência Planetária do MITPS e no EarthPSEA.
A presença de assinaturas químicas específicas nestas esponjas reforça o argumento de que os ancestrais das demospongas estavam entre os primeiros animais a evoluir, aparecendo muito antes de outros grandes grupos de animais.
A equipe de pesquisa inclui a autora principal Lubna Shawer, ex-bolsista de pós-doutorado do MIT EAPS Crosby que agora é pesquisadora na Caltech, Saman e colega Gordon Love da Universidade da Califórnia, Riverside, Benjamin Uveges da Cornell University, Alex Zamberg da Geomark Research na Kapsena University, e colegas da Caltech. Jose Luis Giner, da Faculdade de Ciências Ambientais e Florestais da Universidade Estadual de Nova York.
Revisitando uma descoberta de rochas pré-cambrianas em 2009
O trabalho baseia-se num estudo que o grupo publicou pela primeira vez em 2009. Nessa altura, analisaram rochas de um afloramento em Omã e detectaram uma concentração invulgarmente elevada de esteronas derivadas de esteróis de 30 carbonos (C30). Estas raras moléculas de esteróides parecem originar-se de antigas esponjas marinhas.
As rochas datam do período Ediacarano, que durou cerca de 635 milhões a 541 milhões de anos atrás, pouco antes do período Cambriano, quando a vida multicelular complexa se diversificou rapidamente. Descobertas anteriores sugeriram que as esponjas existiam muito antes da explosão cambriana e podem estar entre os animais mais antigos do planeta.
Nem todos concordaram. Alguns pesquisadores propuseram que as esteronas C30 podem ser produzidas por outros organismos ou mesmo formadas através de processos geológicos não biológicos.
Novas pesquisas acrescentam peso à hipótese da esponja. A equipe identificou outro fóssil químico distinto na mesma rocha pré-cambriana que veio de organismos vivos, e não apenas da química.
Esteróis raros e a busca pela vida animal precoce
Tal como nas suas investigações anteriores, os investigadores examinaram rochas da idade Ediacarana recolhidas em testemunhos de perfuração e afloramentos em Omã, oeste da Índia e Sibéria. Eles procuraram esteronas, que são versões estáveis de esteróis encontrados em todos os eucariontes (plantas, animais e qualquer organismo com núcleo e organelas ligadas à membrana).
“Você não é um eucarioto se não tiver esteróis ou lipídios de membrana comparáveis”, diz Sammons.
Os esteróis compartilham uma estrutura básica composta por quatro anéis de carbono ligados. Diferentes organismos alteram essa estrutura adicionando cadeias laterais de carbono e outros grupos químicos, dependendo dos genes que carregam. Nos humanos, o colesterol tem 27 átomos de carbono, enquanto os esteróis vegetais normalmente têm 29.
“É muito incomum encontrar um esterol com 30 carbonos”, disse Shawer.
Pesquisas anteriores identificaram um esterol de 30 carbonos que estava ligado a uma enzima específica codificada por um gene comum em demosponges. Na nova análise, a equipe percebeu que o mesmo gene poderia até produzir o esterol mais raro de 31 carbonos (C31). Quando reexaminaram as suas amostras de rocha, detectaram esterenos C31 abundantes juntamente com as formas C30 previamente identificadas.
“Esses esterenos específicos sempre estiveram lá”, diz Shawer. “É preciso fazer as perguntas certas para encontrá-los e compreender seu significado e de onde vêm.”
Exames laboratoriais confirmam origem biológica
Para confirmar a fonte, os cientistas estudaram demospongas vivas e descobriram que algumas espécies produzem esteróis C31, que são precursores biológicos das esteronas C31 armazenadas nas rochas. Eles então sintetizaram oito esteróis C31 diferentes em laboratório para servir como compostos de referência. Depois de colocar estas moléculas sob condições que imitam o soterramento e a transformação geológica ao longo de milhões de anos, compararam os resultados com amostras antigas.
Apenas dois dos oito esteróis sintetizados são convertidos em compostos que correspondem às esteronas C31 encontradas nas rochas. A ausência dos outros seis produtos indica que as moléculas não foram formadas por reações químicas aleatórias no ambiente.
Juntas, as evidências da química das rochas, das esponjas modernas e dos experimentos de laboratório apoiam a conclusão de que os esterenos se originaram de organismos vivos. Esses organismos foram provavelmente os primeiros ancestrais das demospongas, que hoje mantêm a capacidade de produzir compostos semelhantes.
“É uma combinação do que está na rocha, do que está na esponja e do que você pode fazer em um laboratório de química”, disse Sammons. “Você tem três linhas de evidência mutuamente aceitáveis que apontam para que essas esponjas estejam entre os animais mais antigos da Terra.”
“Neste estudo mostramos como autenticar um biomarcador, verificando se um sinal realmente vem da vida, e não da poluição ou da química não biológica”, acrescentou Shawer.
Expandindo a busca pelas primeiras criaturas
Agora que os esteróis C30 e C31 parecem ser indicadores fiáveis de esponjas antigas, os investigadores planeiam examinar rochas de outras partes do mundo. Até agora, as amostras indicam que estas esponjas viveram durante o período Ediacarano. Com material adicional, a equipe espera identificar com mais precisão quando alguns dos primeiros animais apareceram.
Esta pesquisa foi apoiada em parte pelo Fundo Crosby do MIT, pelo Distinguished Postdoctoral Fellowship Program, pela Simmons Foundation Collaboration on the Origin of Life e pelo Programa de Exobiologia da NASA.
