QUÃO QUENTE ERAM OS OCEANOS QUANDO A VIDA EVOLUIU?

This entry was posted on 15/10/2017, in Biopoese e Bioquimica, Categoria geral, Geologia e Paleontologia. Bookmark the permalink. Deixe um comentário

Nós sabemos pouco sobre as temperaturas da superfície da Terra nos primeiros 4 bilhões de anos da história. Isso apresenta uma limitação na pesquisa das origens da vida na Terra e como ela pode surgir em planetas distantes.

Quando a neblina era acumulada na atmosfera da Terra Arqueana, o jovem planeta poderia ter parecido com a interpretação desse artista – um ponto laranja pálido.
Crédito: Francis Reddy/Goddard Space Flight Center da NASA.

Agora, os pesquisadores sugerem que, ao ressuscitar enzimas antigas, poderiam estimar ás temperaturas em que esses organismos provavelmente evoluíram há bilhões de anos. Os cientistas publicaram recentemente suas descobertas na revista Proceedings of the National Academy of Sciences.

“Precisamos de uma melhor compreensão, não só de como a vida evoluiu pela Terra, mas como a vida e o ambiente da Terra evoluíram ao longo de bilhões de anos de história geológica”, disse a autora principal Amanda Garcia, paleogeobiologa da Universidade da Califórnia, Los Angeles. “Uma co-evolução semelhante parece ser o caso de qualquer vida em outro lugar do Universo”.

Garcia e seus colegas se concentraram na história das temperaturas da superfície terrestre. Rochas oferecem muitas pistas para deduzir as temperaturas nos últimos 550 milhões de anos na Era Fanerozóica, quando a vida multicelular complexa decolou, inclusive a dos humanos. No entanto, poucos desses “paleo-termômetros” existem para a era anterior a pré-cambriana, abrangendo a formação da Terra há 4,6 bilhões de anos e o surgimento da vida.

Evidências geológicas antigas sugeriram que a 3,5 bilhões de anos, durante o Eon Arqueano, os oceanos estavam à cerca entre 131 e 185°F (55 a 85°C). Eles esfriaram dramaticamente para temperaturas médias atuais de 15°C (59°F). Os cientistas fizeram essas estimativas examinando isótopos de oxigênio e silício em rochas marinhas. As rochas ricas em quartzo no fundo do mar, conhecidas como cherts (variedade de quartzo), têm níveis mais altos de isótopos de oxigênio-18 e de silício-30 e mais pesados ​​à medida que a água do mar fica mais fria. Em princípio, a proporção de oxigênio mais pesado para isótopos de oxigênio e de silício podem arrojar luz em temperaturas antigas.

Mas esses paleo-termômetros não levam em consideração adequadamente como essas rochas ou o oceano poderiam ter mudado ao longo de bilhões de anos. Talvez os índices isotópicos na água do mar variassem ao longo do tempo em resposta a alterações físicas ou químicas, como a água flui fora da terra ou de aberturas hidrotermais.

Dadas as incertezas, Garcia e seus colegas buscaram uma medida independente das temperaturas da água do mar no Pré-Cambriano que se concentra no comportamento de moléculas biológicas. Os cientistas examinaram uma enzima conhecida como nucleósido difosfato quinase (NDK), que ajuda a manipular os blocos de construção de DNA e RNA, bem como muitos outros papéis. As versões desta proteína são encontradas em praticamente todos os organismos vivos, e provavelmente também são vitais para muitos organismos extintos.Pesquisas anteriores encontraram uma correlação entre as temperaturas ótimas da estabilidade da proteína e o crescimento de um organismo.

A imagem à esquerda retrata o que a Terra pode ter parecido há mais de 3 bilhões de anos no início do Arqueano. As formas laranja representam os proto-continentes ricos em magnésio antes do início da tectônica de placas, embora seja impossível determinar suas formas e locais precisos. O oceano parece verde devido a uma quantidade elevada de íons de ferro na água naquele momento. A linha do tempo traça a transição de uma crosta continental superior com magnésio e uma crosta continental superior de magnésio.

Crédito: Ming Tang / Universidade de Maryland

Ao comparar as seqüências moleculares das versões da enzima NDK em uma variedade de espécies contemporâneas, os pesquisadores podem reconstruir as versões do NDK que poderiam ter estado presentes em seus ancestrais ​​comuns. Ao sintetizar essas reconstruções, os cientistas podem testar experimentalmente essas proteínas antigas “ressuscitadas” para encontrar a temperatura que estabiliza a proteína e deduzir dela a temperatura provável que sustentava os organismos antigos.

Os cientistas calcularam quando as enzimas antigas poderiam ter existido ao olharam para os parentes vivos mais próximos do seu organismo hospedeiro. Quanto maior o número de diferenças nas sequências genéticas desses parentes, mais tempo se passou desde seu último ancestral comum. Os cientistas usam essas diferenças para medir a idade das biomoléculas, como as reconstruções de NDK.

Pesquisas anteriores reconstruíram as enzimas antigas para deduzir as temperaturas passadas, mas algumas dessas enzimas podem ter vindo de organismos que viviam em ambientes excepcionalmente quentes, como aberturas hidrotermais de profundidade, que não seriam representativas ao longo do oceano. Em vez disso, Garcia e seus colegas procuraram reconstruir o NDK de plantas terrestres e bactérias fotossintéticas que vivem nas profundezas altas dos oceanos, presumivelmente longe de fontes de água quente ferventes.

Os recifes microbianos chamados de estromatólitos são exemplos de estruturas biológicas encontradas até 3,7 bilhões de anos atrás. Crédito: Pamela Reid, Ph.D., 

Universidade de Miami Escola Rosenstiel de Ciências Marinhas e Atmosféricas.

Sua pesquisa sugere que a superfície da Terra esfriou cerca de cerca de 75°C (aproximadamente 167°F) há cerca de 3 bilhões de anos atrás para aproximadamente 95°C (35°F) cerca de 420 milhões de anos atrás. Essas descobertas são consistentes com resultados geológicos e enzimáticos anteriores.

Garcia disse que um resfriamento tão dramático é difícil de entender, enfatizando como os cientistas precisam se lembrar de quão diferentes as condições foram no passado ao descobrir como a vida evoluiu ao longo do tempo.

“Isso exige muito esforço para imaginar um mundo que não pareça encaixar com o senso comum de nossas condições atuais da Terra”.

Pesquisas futuras poderiam reconstruir versões de NDK de mais organismos, bem como outras enzimas, dando mais evidências para apoiar o método. Essa pesquisa poderia ajudar “na resolução de grandes questões sobre a evolução precoce da vida e do meio ambiente da Terra”, disse ela.

A participação do co-autor do estudo, J. William Schopf, fundador do Centro para o Estudo da Evolução e da Origem da Vida na Universidade da Califórnia, Los Angeles, foi apoiada por sua participação no Consórcio de Pesquisas de Astrobiologia de Wisconsin do Instituto de Astrobiologia da NASA.

Fonte: Live Science