Um micróbio complexo que pode ter prosperado nas águas rasas da Terra primitiva, quando a Lua estava muito mais próxima, foi provavelmente o último ancestral comum de toda a vida hoje. MARK GARLICK/SCIENCE SOURCE
O último ancestral compartilhado por todos os organismos vivos foi um micróbio que viveu há 4,2 bilhões de anos, tinha um genoma bastante grande codificando cerca de 2600 proteínas, desfrutava de uma dieta de gás hidrogênio e dióxido de carbono e abrigava um sistema imunológico rudimentar para combater invasores virais. Essa é a conclusão de um novo estudo que comparou os genomas de uma gama diversificada de 700 micróbios modernos e procurou por semelhanças para identificar quais características surgiram primeiro. Embora a análise não revele como a vida começou, ela sugere que um organismo celular complexo um tanto semelhante aos micróbios modernos evoluiu apenas algumas centenas de milhões de anos após a formação da Terra.
“Fiquei bastante animado”, diz Betül Kaçar, biólogo evolucionista da Universidade de Wisconsin–Madison que viu a pesquisa apresentada esta semana na reunião da Society for Molecular Biology & Evolution em Puerto Vallarta, México. (O estudo também foi publicado hoje na Nature Ecology & Evolution .) “É uma análise abrangente e um bom exemplo de como fazer este trabalho.”
Não é a primeira tentativa de esboçar a identidade do hipotético último ancestral comum universal, ou LUCA. Em 2016, por exemplo, pesquisadores liderados por William Martin, um biólogo evolucionista da Universidade Heinrich Heine de Düsseldorf, usaram uma abordagem relacionada de comparação de genomas microbianos conhecidos para fornecer a evidência genética mais convincente até agora de que LUCA provavelmente era um anaeróbio que cresceu em um ambiente desprovido de oxigênio necessário para a maioria das células hoje. A análise genética de Martin também encontrou evidências sugerindo que era um "termófilo", um micróbio amante do calor, que se alimentava de gás hidrogênio (H 2 ). Essa combinação sugeriu que ele pode ter vivido perto de aberturas oceânicas profundas perto de vulcões subaquáticos.
Sua equipe não tentou dar uma data para LUCA naquele estudo de 2016. Mas outros esforços fixaram a existência de LUCA em cerca de 3,8 bilhões de anos atrás.
No entanto, muitos outros micróbios foram completamente sequenciados desde o estudo de Martin e Kaçar observa que as ferramentas da genômica comparativa também se tornaram mais sofisticadas e hábeis. Para o novo estudo LUCA, Edmund Moody, um especialista em genômica da Universidade de Bristol, desenvolveu um método destinado a oferecer uma previsão mais precisa do momento da existência do LUCA. Uma abordagem comum depende das taxas variáveis, mas conhecidas, de mutações genéticas em espécies microbianas, bem como do ritmo de transferências de genes entre elas, para criar uma espécie de relógio molecular. Ao construir árvores genealógicas que classificam quais organismos provavelmente evoluíram de outros e rastrear mudanças genéticas em genes conservados, os pesquisadores podem estimar aproximadamente quando dois ramos vizinhos na árvore divergiram e, assim, identificar a idade de seu ancestral comum. Análises anteriores adotaram essa abordagem, contando com o rastreamento de mudanças em genes únicos compartilhados por descendentes que parecem ter LUCA como raiz.
Moody e seus colegas foram um passo além. Eles se concentraram em cinco conjuntos de genes “parálogos”, ou duplicados, que foram encontrados em múltiplas bactérias e arqueias, sugerindo que a duplicação aconteceu antes da divisão do LUCA nesses descendentes. Rastrear se uma mutação está em ambas as cópias desses genes ou apenas em uma torna mais fácil determinar o momento de sua duplicação e, portanto, as idades dos ancestrais comuns, diz Moody.
ANÚNCIO
Ao fazer isso, sua análise sugeriu que LUCA viveu há cerca de 4,2 bilhões de anos. “É talvez um pouco mais cedo do que outras estimativas, mas não muito”, diz Rika Anderson, uma microbiologista evolucionista do Carleton College que não estava envolvida no trabalho.
Para sondar o estilo de vida de LUCA como Martin fez, o grupo de Moody rastreou 57 genes "marcadores" em 350 bactérias e 350 espécies de arqueias para construir uma árvore da vida. Isso é um avanço em relação à equipe de Martin, que rastreou genes compartilhados por pelo menos duas ordens de bactérias e duas ordens de arqueias, diz Moody. Sua equipe então rastreou separadamente os padrões evolutivos de genes individuais e famílias de genes de todos os genes disponíveis nessas bactérias e arqueias catalogadas em um banco de dados genômico comumente usado. Ao comparar as histórias evolutivas de genes individuais com as das espécies, eles puderam determinar melhor quais genes foram duplicados, perdidos ou passaram por transferência horizontal de genes. A partir disso, eles deduziram o que estava presente em LUCA.
“É uma abordagem mais robusta”, diz Anderson. Mas Martin contrapõe que, apesar desse esforço, “eles obtêm exatamente o mesmo resultado, 8 anos depois”.
De fato, a análise da equipe do Reino Unido sugeriu que o LUCA se alimentava de uma dieta de dióxido de carbono (CO 2 ) e H 2 , como Martin descobriu. Mas eles também encontraram evidências de que o LUCA tinha um gene que poderia tê-lo protegido da luz ultravioleta, o que sugere que o micróbio pode ter vivido em águas superficiais, onde poderia ter capturado CO 2 e H 2 da atmosfera, em vez de em fontes de águas profundas. Ainda assim, como Martin, eles identificaram a assinatura de uma enzima chamada girase reversa que é comumente encontrada em termófilos, o que eles reconhecem significa que o LUCA também poderia ter prosperado ao redor dessas fontes.
Moody também descobriu algo novo: que o LUCA provavelmente tinha 19 genes CRISPR-Cas9, um aparelho no qual as bactérias modernas confiam para cortar o material genético de invasores virais (e a inspiração para o versátil editor de genoma agora usado em muitos campos). “LUCA tinha esse sistema imunológico inicial como uma forma de evitar vírus”, diz Moody.
Isso emociona Kaçar, pois sugere um ecossistema próspero de micróbios e patógenos tão antigos. Anderson está igualmente entusiasmado, observando que os sistemas CRISPR-Cas9 são "meio sofisticados". Isso significa que em apenas algumas centenas de milhões de anos, a vida primitiva conseguiu evoluir micróbios complexos cujas interações rapidamente se estabeleceram na estrutura de um ecossistema simples — um feito que estudos modernos que tentam descrever o LUCA há muito perdido ainda não conseguem explicar.
sexta-feira, 18 de dezembro de 2020
Como a primeira vida na Terra sobreviveu à sua maior ameaça - a água
Os seres vivos dependem da água, mas ela decompõe o DNA e outras moléculas importantes. Então, como as primeiras células lidaram com o paradoxo da água?
A
vida pode ter começado em corpos d'água na terra, talvez em crateras
semelhantes ao Lago Manicouagan do Canadá, formado por um impacto
antigo. Crédito: Planet Observer / Universal Images Group / Getty
Em
18 de fevereiro do próximo ano, uma espaçonave da NASA mergulhará na
atmosfera marciana, disparará seus retro-foguetes para interromper sua
queda e, em seguida, colocará à superfície um rover de seis rodas chamado Perseverance . Se tudo correr de acordo com o planejado, a missão pousará na cratera de Jezero , um corte de 45 quilômetros de largura perto do equador do planeta que pode ter abrigado um lago de água líquida.
Entre a multidão de terráqueos torcendo pela Perseverança, John Sutherland estará prestando atenção especial. Sutherland,
bioquímico do Laboratório MRC de Biologia Molecular em Cambridge, Reino
Unido, foi um dos cientistas que pressionou a NASA para visitar a
cratera de Jezero, porque se encaixa em suas ideias sobre onde a vida
pode ter se originado - em Marte e na Terra.
A
escolha do local de pouso reflete uma mudança no pensamento sobre as
etapas químicas que transformaram algumas moléculas nas primeiras
células biológicas. Embora muitos cientistas especulem há muito tempo
que essas células pioneiras surgiram no oceano, pesquisas recentes
sugerem que as moléculas-chave da vida, e seus processos principais,
podem se formar apenas em lugares como Jezero - um corpo de água
relativamente raso alimentado por riachos.
Isso
porque vários estudos sugerem que os produtos químicos básicos da vida
requerem a formação de radiação ultravioleta da luz do sol e que o
ambiente aquoso deve ficar altamente concentrado ou até mesmo secar
completamente às vezes. Em
experimentos de laboratório, Sutherland e outros cientistas produziram
DNA, proteínas e outros componentes centrais das células aquecendo
suavemente produtos químicos simples à base de carbono, submetendo-os à
radiação ultravioleta e secando-os intermitentemente. Os
químicos ainda não foram capazes de sintetizar uma gama tão ampla de
moléculas biológicas em condições que imitam a água do mar.
A
evidência emergente fez com que muitos pesquisadores abandonassem a
ideia de que a vida surgiu nos oceanos e se concentrassem em ambientes
terrestres, em lugares que eram alternadamente úmidos e secos. A
mudança dificilmente é unânime, mas os cientistas que apoiam a ideia de
um começo terrestre dizem que ela oferece uma solução para um paradoxo
há muito reconhecido: embora a água seja essencial para a vida, ela
também é destrutiva para seus componentes essenciais.
Os
lagos e poças d'água são altamente promissores, diz David Catling,
cientista planetário da Universidade de Washington em Seattle. “Há muito trabalho feito nos últimos 15 anos que apoiaria essa direção.”
Sopa primordial
Embora não haja uma definição padronizada de vida, a maioria dos pesquisadores concorda que ela precisa de vários componentes. Um são as moléculas que transportam informações - DNA, RNA ou qualquer outra coisa. Deve
ter havido uma maneira de copiar essas instruções moleculares, embora o
processo fosse imperfeito para permitir erros, as sementes da mudança
evolutiva. Além disso, os
primeiros organismos devem ter tido uma maneira de se alimentar e se
manter, talvez usando enzimas baseadas em proteínas. Finalmente, algo mantinha essas partes díspares juntas, mantendo-as separadas de seu ambiente.
Quando
as pesquisas de laboratório sobre as origens da vida começaram para
valer na década de 1950, muitos pesquisadores presumiram que a vida
começou no mar, com uma rica mistura de produtos químicos à base de
carbono apelidados de sopa primordial.
Essa
ideia foi proposta de forma independente na década de 1920 pelo
bioquímico Alexander Oparin, na então União Soviética, e pelo
geneticista JBS Haldane, no Reino Unido. Cada um imaginou a jovem Terra
como uma enorme fábrica química, com uma infinidade de produtos químicos
à base de carbono dissolvidos nas águas dos primeiros oceanos. Oparin
argumentou que partículas cada vez mais complicadas se formavam,
culminando em carboidratos e proteínas: o que ele chamou de “a base da
vida”.
Em
1953, um jovem pesquisador chamado Stanley Miller, da Universidade de
Chicago, em Illinois, descreveu um experimento agora famoso que foi
visto como uma confirmação dessas ideias 1 . Ele
usou um frasco de vidro contendo água para simular o oceano, e outro
frasco contendo metano, amônia e hidrogênio para simular a atmosfera
primitiva. Tubos conectavam os frascos e um eletrodo simulava um raio. Alguns
dias de aquecimento e choques elétricos foram suficientes para produzir
glicina, o aminoácido mais simples e um componente essencial das
proteínas. Isso sugeriu a muitos pesquisadores que a vida surgiu perto da superfície do oceano.
Em experimentos na década de 1950, Stanley Miller criou aminoácidos a partir de blocos de construção simples. Crédito: Bettmann / Getty
Mas
muitos cientistas hoje dizem que há um problema fundamental com essa
ideia: as moléculas fundamentais da vida se decompõem na água. Isso
ocorre porque as proteínas e os ácidos nucléicos, como DNA e RNA, são
vulneráveis em suas articulações. As proteínas são feitas de cadeias
de aminoácidos e os ácidos nucleicos são cadeias de nucleotídeos. Se as
correntes forem colocadas na água, ela ataca os elos e eventualmente os
quebra. Na química do carbono, “a água é um inimigo a ser excluído o
mais rigorosamente possível”, escreveu o falecido bioquímico Robert
Shapiro em seu livro totêmico Origins de 1986 , que criticava a hipótese do oceano primordial 2 .
Este é o paradoxo da água. Hoje,
as células resolvem isso limitando o movimento livre da água em seu
interior, diz a bióloga sintética Kate Adamala, da Universidade de
Minnesota, em Minneapolis. Por esse motivo, as imagens populares do citoplasma - a substância dentro da célula - costumam estar erradas. “Aprendemos que o citoplasma é apenas uma bolsa que contém tudo e que tudo está girando”, acrescenta. “Isso não é verdade, tudo é incrivelmente estruturado em células, e é estruturado em um gel, não em uma bolsa de água.”
Se os seres vivos mantêm a água controlada, a implicação, dizem muitos pesquisadores, é óbvia. A vida provavelmente se formou na terra, onde a água estava presente apenas intermitentemente.
Land start
Algumas
das principais evidências a favor dessa ideia surgiram em 2009, quando
Sutherland anunciou que ele e sua equipe haviam feito com sucesso dois
dos quatro nucleotídeos que compõem o RNA 3 . Eles começaram com fosfato e quatro produtos químicos simples à base de carbono, incluindo um sal de cianeto chamado cianamida. Os
produtos químicos estavam totalmente dissolvidos em água, mas eram
altamente concentrados e etapas cruciais exigiam radiação ultravioleta. Essas
reações não poderiam ocorrer no fundo do oceano - apenas em uma pequena
piscina ou riacho exposto à luz do sol, onde os produtos químicos
poderiam ser concentrados, diz ele.
Desde
então, a equipe de Sutherland mostrou que as mesmas substâncias
químicas iniciais, se tratadas de forma sutilmente diferente, também
podem produzir precursores de proteínas e lipídios 4
. Os pesquisadores sugerem que essas reações podem ter ocorrido se a
água contendo sais de cianeto secasse pelo Sol, deixando uma camada de
produtos químicos relacionados ao cianeto que foi então aquecida por,
digamos, atividade geotérmica. No ano passado, sua equipe produziu os
blocos de construção do DNA - algo anteriormente considerado implausível
- usando a energia da luz solar e alguns dos mesmos produtos químicos
em altas concentrações 5 .
Esta
abordagem foi estendida pelo bioquímico Moran Frenkel-Pinter do NSF –
NASA Center for Chemical Evolution em Atlanta, Georgia, e seus colegas. No
ano passado, eles mostraram que os aminoácidos se ligavam
espontaneamente para formar cadeias semelhantes a proteínas, se fossem
secos 6 . E
esses tipos de reação eram mais prováveis de ocorrer com os 20
aminoácidos encontrados nas proteínas hoje, em comparação com outros
aminoácidos. Isso
significa que a secagem intermitente pode ajudar a explicar por que a
vida usa apenas esses aminoácidos, dentre centenas de possibilidades. “Vimos a seleção dos aminoácidos de hoje”, diz Frenkel-Pinter.
Molhado e seco
A
secagem intermitente também pode ajudar a conduzir esses blocos de
construção moleculares a se reunirem em estruturas mais complexas e
semelhantes à vida.
Um
experimento clássico nesse sentido foi publicado em 1982 pelos
pesquisadores David Deamer e Gail Barchfeld, então na University of
California, Davis 7
. O objetivo era estudar como os lipídios, outra classe de moléculas de
cadeia longa, se auto-organizam para formar as membranas que circundam
as células. Eles primeiro fizeram vesículas: bolhas esféricas com um
núcleo aquoso rodeado por duas camadas de lipídios. Em seguida, os
pesquisadores secaram as vesículas e os lipídios se reorganizaram em uma
estrutura de várias camadas, como uma pilha de panquecas. Fios de DNA,
antes flutuando na água, ficaram presos entre as camadas. Quando os
pesquisadores adicionaram água novamente, as vesículas se reformaram -
com DNA dentro delas. Este foi um passo em direção a uma célula simples.
Um
cenário sobre a origem da vida sugere que ela começou em torno de
aberturas no fundo do mar que expelem águas quentes alcalinas, como a
formação de 'Cidade Perdida' no Oceano Atlântico. Crédito: Imagem cortesia de D. Kelley e M. Elend / Universidade de Washington
“Esses ciclos úmido-seco estão por toda parte”, diz Deamer, que agora está na Universidade da Califórnia, em Santa Cruz. “É tão simples como a evaporação da água da chuva nas rochas molhadas.” Mas quando eles são aplicados a produtos químicos biológicos como lipídios, diz ele, coisas notáveis acontecem.
Em
um estudo de 2008, Deamer e sua equipe misturaram nucleotídeos e
lipídios com água e depois os submeteram a ciclos úmido-seco. Quando
os lipídios formaram camadas, os nucleotídeos se ligaram em cadeias
semelhantes a RNA - uma reação que não ocorreria na água sem ajuda 8 .
Outros
estudos estão apontando para um fator diferente que parece ser uma
parte fundamental das origens da vida: a luz. Essa é uma das conclusões
da equipe do biólogo sintético Jack Szostak, do Hospital Geral de
Massachusetts, em Boston, que trabalha com 'protocélulas' - versões
simples de células que contêm um punhado de produtos químicos, mas podem
crescer, competir e se replicar. As protocélulas apresentam
comportamentos mais realistas se forem expostas a condições semelhantes
às da terra. Um estudo, do qual Adamala foi coautor, descobriu que as
protocélulas podiam usar a energia da luz para se dividir, em uma forma
simples de reprodução 9
. Da mesma forma, Claudia Bonfio, agora também no Laboratório de
Biologia Molecular do MRC, e seus colegas mostraram em 2017 que a
radiação UV impulsiona a síntese de clusters de ferro-enxofre 10, que são cruciais para muitas proteínas. Isso
inclui aqueles na cadeia de transporte de elétrons, que ajuda a
alimentar todas as células vivas, conduzindo a síntese da molécula de
armazenamento de energia ATP. Os
aglomerados de ferro-enxofre se quebrariam se fossem expostos à água,
mas a equipe de Bonfio descobriu que eles eram mais estáveis se os
aglomerados fossem cercados por peptídeos simples de 3 a 12 aminoácidos
de comprimento.
Água, mas não muito
Esses estudos deram impulso à ideia de que a vida começou em uma superfície bem iluminada com uma quantidade limitada de água. No entanto, ainda há debate sobre a quantidade de água envolvida e que papel ela desempenhou no início da vida.
Como Deamer, Frenkel-Pinter argumenta que os ciclos úmido-seco foram cruciais. Condições secas, diz ela, forneceram uma oportunidade para a formação de moléculas em cadeia, como proteínas e RNA.
Mas simplesmente fazer RNA e outras moléculas não é vida. Um sistema dinâmico e autossustentável deve se formar. Frenkel-Pinter sugere que a capacidade de destruição da água pode ter ajudado a impulsionar isso. Assim
como as presas evoluíram para correr mais rápido ou secretar toxinas
para sobreviver aos predadores, as primeiras moléculas biológicas podem
ter evoluído para lidar com os ataques químicos da água - e até mesmo
para aproveitar sua reatividade para sempre.
Em
um estudo nas fontes termais de Hell's Gate perto de Rotorua, Nova
Zelândia, amostras de piscinas hidrotermais passaram por ciclos de
secagem e reumedecimento, o que promoveu reações químicas que produziram
moléculas semelhantes ao RNA. Crédito: Westend61 / Getty
Este ano, a equipe de Frenkel-Pinter deu continuidade a seu estudo anterior 6,
mostrando que a secagem fez com que os aminoácidos se ligassem
espontaneamente. A equipe descobriu que suas protoproteínas poderiam
interagir com o RNA, e que ambas se tornaram mais estáveis na água
como resultado 11
. Com efeito, a água agiu como uma pressão de seleção: apenas aquelas
combinações de moléculas que poderiam sobreviver na água continuariam,
porque as outras seriam destruídas.
A
ideia é que, a cada ciclo de umedecimento, as moléculas mais fracas, ou
que não conseguiam se proteger ligando-se a outras, fossem destruídas. Bonfio e sua equipe demonstraram isso em um estudo neste ano 12
, no qual tentaram converter ácidos graxos simples em lipídios mais
complexos, semelhantes aos encontrados nas membranas celulares modernas.
Os pesquisadores criaram
misturas de lipídios e descobriram que os mais simples eram destruídos
pela água, enquanto os maiores e mais complexos se acumulavam. “Em algum momento, você teria o suficiente desses lipídios para que eles formassem membranas”, diz ela. Em
outras palavras, pode haver uma quantidade de água Goldilocks: não
tanto que as moléculas biológicas sejam destruídas muito rapidamente,
mas não tão pouco que nada mude.
Pequenos lagos quentes
Onde tudo isso pode ter acontecido? Nesse ponto, há uma divisão geracional no campo. Muitos
pesquisadores seniores estão comprometidos com um cenário ou outro,
enquanto os pesquisadores mais jovens costumam argumentar que a questão
está em aberto.
O oceano aberto é inviável, diz Frenkel-Pinter, porque não há como os produtos químicos se concentrarem. “Isso é realmente um problema”, concorda Bonfio.
Uma
ideia alternativa marinha é defendida desde os anos 1980 pelo geólogo
Michael Russell, um pesquisador independente que trabalhava no Jet
Propulsion Laboratory em Pasadena, Califórnia. Russell argumenta que a vida começou em aberturas no fundo do mar
, onde água alcalina quente emana das formações geológicas abaixo. As
interações entre a água quente e as rochas forneceriam energia química
que acionaria primeiro ciclos metabólicos simples, que mais tarde
começariam a produzir e usar substâncias químicas como o RNA.
Russell critica a abordagem de Sutherland. “Ele está fazendo todas essas peças fantásticas de química”, diz ele, mas para Russell, nada disso é relevante. Isso porque os organismos modernos usam processos químicos completamente diferentes para fazer substâncias como o RNA. Ele argumenta que esses processos devem ter surgido primeiro, não as próprias substâncias. “A vida escolhe moléculas muito particulares. Mas você não pode pegá-los do banco. Você tem que fazê-los do zero e é isso que a vida faz. ”
Sutherland
rebate que, uma vez que o RNA, as proteínas e assim por diante se
formaram, a evolução teria assumido o controle e permitido que os
proto-organismos encontrassem novas maneiras de fazer essas moléculas e
assim se sustentar.
Enquanto
isso, muitos pesquisadores expressaram ceticismo sobre a hipótese da
ventilação alcalina de Russell, argumentando que ela carece de suporte
experimental.
Em
contraste, experimentos químicos que simulam as condições de superfície
criaram os blocos de construção de ácidos nucléicos, proteínas e
lipídios. “Nada dessa síntese existe naquela hipótese da fonte hidrotérmica do fundo do mar. Simplesmente não foi feito, e possivelmente porque não pode ser feito ”, diz Catling.
Frenkel-Pinter
também critica a ideia do respiradouro, porque as moléculas com que ela
trabalha não sobreviveriam por muito tempo nessas condições. “A formação desses protopeptídeos não é muito compatível com as fontes hidrotermais”, diz Frenkel-Pinter.
Uma
possível solução foi proposta em maio pela geoquímica Martina Preiner,
pós-doutoranda na Universidade de Düsseldorf, na Alemanha, e seus
colegas. Ela argumenta que
nas rochas abaixo das fontes hidrotermais, o calor e as reações
químicas aglutinam as moléculas de água ou as quebram - criando espaços
secos 13 . “Existem interações rocha-água eliminando a água até certo ponto”, diz ela. Intermitentemente, mais água do mar gotejava, dando “algo como um ciclo úmido-seco”. Isso
deve tornar as rochas do fundo do mar muito mais adequadas para a
formação de moléculas-chave, argumenta Preiner, embora ela reconheça que
isso ainda é uma hipótese. “Claro, você ainda tem que fazer os experimentos de acordo para provar que isso pode causar certas reações.”
No
momento, entretanto, essa evidência não existe. Enquanto isso, cresce o
suporte experimental para a ideia de que a vida começou em pequenos
corpos d'água na terra.
Sutherland
favorece uma cratera de impacto de meteorito, aquecida pelo Sol e pela
energia residual do impacto, com vários fluxos de água escorrendo pelas
laterais inclinadas e, finalmente, encontrando-se em uma piscina no
fundo. Este teria sido um ambiente 3D complexo com superfícies minerais
para atuar como catalisadores, onde produtos químicos à base de carbono
poderiam ter sido alternadamente dissolvidos em água e secos ao sol.
“Você pode dizer com certo grau de confiança que precisamos estar na
superfície, não podemos estar nas profundezas do oceano ou 10
quilômetros abaixo na crosta”, diz Sutherland. “Então precisamos de
fosfato, precisamos de ferro. Muitas dessas coisas são facilmente
entregues por meteoritos de ferro-níquel. ” O cenário de impacto tem
outra vantagem: os impactos de meteoritos chocam a atmosfera, produzindo
cianeto, diz Sutherland.
Deamer há muito defende uma sugestão diferente: fontes termais vulcânicas. Em um estudo este ano, ele e seu colega Bruce Damer argumentaram que os lipídios teriam formado protocélulas em águas quentes 14 , como seus experimentos anteriores indicaram. Os ciclos úmido-seco nas bordas das piscinas teriam conduzido a formação e cópia de ácidos nucléicos como o RNA.
Deamer conduziu vários experimentos em fontes termais vulcânicas modernas para testar suas idéias. Em 2018, sua equipe mostrou que as vesículas poderiam se formar na água termal 15 e até encerrar os ácidos nucléicos - mas não se formariam na água do mar. Um
estudo de acompanhamento no ano passado descobriu que, quando as
vesículas resultantes secaram, os nucleotídeos se ligaram para formar
fitas semelhantes ao RNA 16 .
O rover Perseverance da NASA procurará por sinais de vida na cratera de Jezero em Marte. Crédito: ESA / FU-Berlin
Para
restringir o local onde a vida começou, será necessário compreender o
quadro mais amplo da química pré-biótica: como as muitas reações se
encaixam e a gama de condições sob as quais ocorrem. Essa
tarefa gigantesca foi tentada por um grupo liderado pela química Sara
Szymkuć, presidente da empresa start-up Allchemy em Highland, Indiana. A
equipe publicou um estudo abrangente em setembro, que usou um algoritmo
de computador para explorar como uma vasta rede de reações prebióticas
conhecidas poderia ter produzido muitas das moléculas biológicas usadas
na vida hoje 17 .
A
rede era altamente redundante, então os principais compostos biológicos
ainda podiam se formar, mesmo se várias reações fossem bloqueadas. Por esse motivo, Szymkuć argumenta que é muito cedo para descartar qualquer um dos cenários de onde a vida se originou. Isso exigirá o teste sistemático de uma variedade de ambientes diferentes, para ver quais reações ocorrem e onde.
Além da terra
Se
experimentos como o de Sutherland apontam o caminho de como a vida
começou na Terra, eles também podem ajudar a explorar onde a vida pode
ter começado em outro lugar do cosmos.
Marte
atraiu mais atenção, porque há evidências claras de que já teve água
líquida em sua superfície. O local de pouso do rover Perseverance da
NASA, a cratera Jezero, foi escolhido em parte porque parece ter sido um
lago - e poderia ter hospedado a química que Sutherland estudou. Ele
ajudou a escrever uma apresentação de 2018 para a NASA liderada por
Catling, que resumiu as descobertas da química pré-biótica e aconselhou
sobre onde a Perseverança deveria olhar. “Apresentamos essa química e
dissemos que esta cratera de Jezero, que é a que eles escolheram, é
aquela onde havia a maior probabilidade de ocorrer essa química”, disse
Sutherland.
Levará
dois meses até que o Perseverance chegue a Marte - e anos antes que as
amostras que coleta sejam devolvidas à Terra por uma missão futura ainda
sem nome. Portanto, ainda há uma longa espera antes de descobrirmos se
Marte abriga vida, ou se já o fazia bilhões de anos atrás. Mas, mesmo
que não existisse, poderia revelar traços da química pré-biótica.
O
melhor caso, diz Catling, é que o Perseverance encontra complicadas
moléculas baseadas em carbono nas camadas de sedimentos marcianos, como
lipídios ou proteínas, ou seus restos degradados. Ele também espera por evidências de ciclos úmido-seco. Isso pode vir na forma de camadas de carbonato que se formaram quando um lago secou e voltou a encher várias vezes. Ele
suspeita que “a vida não foi muito longe em Marte”, porque não vimos
nenhum sinal óbvio dela, como fósseis claros ou folhelhos negros ricos
em carbono. “O que estamos procurando é muito simples, talvez até o ponto de ser pré-biótico, e não as próprias células”.
Pode ser que Marte tenha dado apenas os primeiros passos químicos em direção à vida e não tenha ido até o fim. Nesse caso, podemos encontrar fósseis - não de vida, mas de pré-vida.
Cientistas afirmam ter encontrado ancestral mais antigo do ser humano
Pallab Ghosh
Universidade de Cambridge
Uma reconstrução do que seria o Saccorhytus a partir dos fósseis encontrados
Pesquisadores
de três países afirmam ter descoberto na China o ancestral mais antigo
dos humanos, que viveu há 540 milhões de anos e cujos fósseis estão
"estranhamente bem preservados".
Segundo o estudo, realizado por um grupo de cientistas do Reino Unido, China e Alemanha e publicado na revista científica Nature,
o animal aquático é microscópico e representa a fase mais primitiva da
evolução que levou aos peixes e, eventualmente, aos humanos.
O
Saccorhytus é um exemplar primitivo de uma categoria animal conhecida
como deuterostômios, que são ancestrais comuns para várias espécies,
entre elas as incluídas entre os animais vertebrados.
Os fósseis
encontrados na província chinesa de Shaanxi são de um animal de cerca
de um milímetro de tamanho e que vivia entre grãos de areia no fundo do
mar.
Os cientistas não encontraram indícios de que o Saccorhytus
tinha ânus, o que sugere que o consumo de comida e as excreções eram
feitos pelo mesmo orifício.
"A olho nu, os fósseis que estudamos
possuíam pequenos pontos pretos, mas no microscópio o nível de detalhe
se revelou surpreendente", disse Simon Conway Morris, da Universidade de
Cambridge, no Reino Unido, um dos responsáveis pela pesquisa.
"Acreditamos que, por se tratar de um deuterostômio primata, ele pode
representar a fase primitiva de diversas espécies, inclusive de nós,
humanos. Todos os deuterostômios tinham um ancestral comum, e
provavelmente seja desse animal que se trata."
Para o
pesquisador da Universidade de Northwest, na China, Degan Shu, "o
Saccorhytus nos permite um olhar significativo sobre as primeiras fases
da evolução de um grupo que levou aos peixes e até nós, humanos".
Estrutura
Jian Han/Universidade Northwest
O Saccorhytus era coberto de uma camada fina de pele e possuía músculos
Até a descoberta recente, os grupos de deuterostômios já conhecidos
eram de 510 a 520 milhões de anos atrás. Eles já haviam se diversificado
e transformado em vertebrados --um grupo a que nós e nossos ancestrais
pertencemos, e animais como estrelas e ouriços do mar.
Os
deuterostômios são muito diferentes entre si, o que dificulta a
identificação, pelos cientistas, de como seria a aparência de um
ancestral da espécie.
Segundo o estudo, o corpo é simétrico --uma característica herdada por muitos descendentes evolucionários, inclusive humanos.
O Saccorhytus também era coberto por uma pele final, relativamente
flexível, e possuía músculos, o que levou cientistas a concluírem que
ele se movimentava ao contraí-los, se retorcendo.
Para os
pesquisadores, a característica mais marcante do animal é a boca grande
em relação ao resto do corpo. Segundo o estudo, ele se alimentava
engolindo partículas de alimentos e até de outras criaturas.
Outras características são as estruturas cônicas do corpo, que poderiam
permitir que a água engolida escapasse, o que poderia representar uma
versão muito precoce das guelras, presentes hoje em peixes e outros
animais aquáticos.
