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terça-feira, 2 de dezembro de 2025

 

Novo método detecta sinais de vida primordial na Terra em rochas antigas.

Cientistas detectaram alguns dos sinais de vida mais antigos da Terra e as primeiras evidências já encontradas da fotossíntese, processo produtor de oxigênio.
Fragmentos biomoleculares que podem indicar atividade fotossintética foram detectados nesta rocha de 2,52 bilhões de anos da Formação Gamohaan, na África do Sul, nesta imagem divulgada em 17 de novembro de 2025. Andrew D. Czaja/Divulgação via REUTERS. Adquira os direitos de licenciamento.
  • Foram detectadas evidências de vida microbiana com 3,3 bilhões de anos.
  • O aprendizado de máquina identifica padrões químicos exclusivos da vida.
  • O método também se mostra promissor na busca por vida além da Terra.
WASHINGTON, 18 de novembro (Reuters) - Cientistas detectaram alguns dos sinais de vida mais antigos da Terra usando um novo método que reconhece as assinaturas químicas de organismos vivos em rochas antigas, uma abordagem que também se mostra promissora na busca por vida além do nosso planeta. 
 
Os pesquisadores encontraram evidências de vida microbiana em rochas com cerca de 3,3 bilhões de anos na África do Sul, quando a Terra tinha aproximadamente um quarto de sua idade atual. Eles também encontraram vestígios moleculares deixados por micróbios que realizavam fotossíntese, processo de produção de oxigênio — a conversão da luz solar em energia — em rochas com cerca de 2,5 bilhões de anos na África do Sul.

Os cientistas desenvolveram uma abordagem, utilizando aprendizado de máquina, para distinguir em rochas antigas entre moléculas orgânicas de origem biológica — como as provenientes de micróbios, plantas e animais — e moléculas orgânicas de origem não biológica com uma precisão superior a 90%. O método foi projetado para discernir padrões químicos exclusivos da biologia.
"A descoberta notável é que podemos extrair indícios de vida antiga a partir de moléculas altamente degradadas", disse Robert Hazen, mineralogista e astrobiólogo da Carnegie Institution for Science, em Washington, e coautor principal do estudo publicado esta semana no periódico  Proceedings of the National Academy of Sciences.  , abre em nova aba
. "Esta é uma mudança paradigmática na forma como procuramos por vida antiga."
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"Coletamos e concentramos moléculas ricas em carbono, analisamos essas moléculas de forma a identificar milhares de minúsculos fragmentos moleculares e, em seguida, observamos suas distribuições com aprendizado de máquina. O olho humano vê apenas centenas ou milhares de pequenos 'picos' de diferentes moléculas, mas o método de aprendizado de máquina revela padrões sutis que distinguem moléculas que já estiveram vivas daquelas que não estiveram", disse Hazen. 
 
Os cientistas que buscam evidências das primeiras formas de vida na Terra têm se baseado principalmente na descoberta de organismos fósseis . A Terra se formou há aproximadamente 4,5 bilhões de anos. Seus primeiros organismos vivos podem ter sido micróbios que surgiram talvez centenas de milhões de anos depois em fontes hidrotermais marinhas ou fontes termais terrestres.
Os fósseis definitivos mais antigos de organismos vivos são depósitos microbianos em forma de montes, chamados estromatólitos, com cerca de 3,5 bilhões de anos na Austrália, e estruturas de tapetes microbianos de idade semelhante na África do Sul. Mas esses fósseis são excepcionalmente raros.
Outra forma de encontrar evidências de vida primitiva é procurar vestígios de biomoléculas — substâncias químicas relacionadas a organismos vivos — em rochas antigas. A nova abordagem segue esse caminho. 
 
Por exemplo, os pesquisadores descobriram evidências moleculares orgânicas de que a fotossíntese produtora de oxigênio, que ao longo do tempo oxigenou a atmosfera do planeta e possibilitou a evolução da vida aeróbica complexa, já estava em andamento em bactérias marinhas mais de 800 milhões de anos antes do que era documentado anteriormente por esse tipo de dado.
"Já se sabia, com base em outras evidências, que a Terra se tornou oxigenada há 2,5 bilhões de anos, e talvez até um pouco antes. Portanto, fornecemos a primeira evidência molecular orgânica fóssil convincente, com a perspectiva de retroceder ainda mais no tempo", disse Hazen. 
 
Todas as biomoléculas ancestrais, como açúcares ou lipídios (como as gorduras), desapareceram e se fragmentaram em pequenos pedaços com apenas alguns átomos de carbono. No entanto, a distribuição desses fragmentos é notavelmente diferente para conjuntos de moléculas orgânicas em organismos vivos em comparação com organismos não vivos. 
 
"Em primeiro lugar, praticamente dobramos a idade em que podemos identificar sinais de vida usando moléculas orgânicas, de 1,6 bilhão para 3,3 bilhões de anos", disse o coautor principal do estudo, Anirudh Prabhu, mineralogista, astrobiólogo e cientista de dados da Carnegie Institution for Science.
"Em segundo lugar, essa técnica de bioassinatura pode distinguir não apenas a vida da não vida, mas também diferentes tipos de vida, como organismos fotossintéticos. Em terceiro lugar, nosso artigo mostra como o aprendizado de máquina pode identificar as impressões digitais da vida em rochas antigas, mesmo quando todas as biomoléculas originais estão degradadas", disse Prabhu.
da NASA Os robôs exploradores coletaram amostras de rochas em Marte em uma busca para descobrir se o planeta vizinho da Terra já abrigou vida. Outros destinos em nosso sistema solar também apresentam potencial na busca por vida, incluindo as luas Encélado e Titã de Júpiter , de Saturno, e a lua Europa,
 
Os pesquisadores receberam uma bolsa da NASA para desenvolver sua abordagem de identificação de evidências de vida.
"Uma das principais áreas de aplicação do nosso projeto é a astrobiologia", disse Prabhu.
Hazen afirmou: "Estamos muito entusiasmados com as perspectivas de usar esse método em amostras de Marte, idealmente aquelas trazidas à Terra, mas possivelmente em uma futura missão de rover. Também estamos pensando em maneiras de coletar amostras das plumas ricas em matéria orgânica de Encélado ou da superfície de Titã ou Europa."

Reportagem de Will Dunham; Edição de Daniel Wallis

quinta-feira, 9 de junho de 2022

 

Os "óculos" vulcânicos ajudaram a desencadear a vida precoce?

Lava extinta pode ter ajudado a formar longas cadeias de RNA necessárias para organismos primordiais

  • 09 de junho de 2022
Uma fonte termal ao pôr do sol perto da fonte termal da Lagoa Azul na Islândia
O vidro vulcânico, como o encontrado perto da Lagoa Azul da Islândia, pode ajudar a tricotar letras de RNA em longos fios. Suranga Weeratuna/Alamy Stock Photo

Quando a vida surgiu, foi tão rápido. Os fósseis sugerem que os micróbios estavam presentes há 3,7 bilhões de anos, apenas algumas centenas de milhões de anos depois que o planeta de 4,5 bilhões de anos esfriou o suficiente para suportar a bioquímica, e muitos pesquisadores pensam que o material hereditário para esses primeiros organismos era o RNA

 Embora não seja tão complexo quanto o DNA, o RNA ainda seria difícil de forjar nas longas cadeias necessárias para transmitir informações genéticas, levantando a questão de como ele poderia ter se formado espontaneamente.

Agora, os pesquisadores podem ter uma resposta. Em experimentos de laboratório, eles mostram como rochas chamadas de vidros basálticos ajudam letras individuais de RNA, conhecidas como trifosfatos de nucleosídeos, a se ligarem em cadeias de até 200 letras. Os vidros teriam sido abundantes no fogo e enxofre da Terra primitiva; eles são criados quando a lava é extinta no ar ou na água ou quando a rocha derretida criada em ataques de asteroides esfria rapidamente.

O resultado dividiu os principais pesquisadores da origem da vida. “Esta parece ser uma história maravilhosa que finalmente explica como os trifosfatos de nucleosídeos reagem uns com os outros para dar cadeias de RNA”, diz Thomas Carell, químico da Universidade Ludwig Maximilian de Munique. Mas Jack Szostak, especialista em RNA da Universidade de Harvard, diz que não acreditará no resultado até que a equipe de pesquisa caracterize melhor as fitas de RNA.

Os pesquisadores da origem da vida gostam de um “mundo de RNA” primordial porque a molécula pode realizar dois processos distintos vitais para a vida. Como o DNA, é composto de quatro letras químicas que podem carregar informações genéticas. E como as proteínas, o RNA também pode catalisar reações químicas necessárias para a vida.

Mas o RNA também traz dores de cabeça. Ninguém encontrou um conjunto de condições prebióticas plausíveis que fariam com que centenas de letras de RNA – cada uma delas moléculas complexas – se ligassem em filamentos longos o suficiente para sustentar a química complexa necessária para desencadear a evolução.

Stephen Mojzsis, geólogo do Centro de Pesquisa em Astronomia e Ciências da Terra da Academia Húngara de Ciências , questionou se os vidros basálticos desempenharam um papel. Eles são ricos em metais como magnésio e ferro que promovem muitas reações químicas. E, diz ele, “o vidro basáltico estava em toda parte na Terra na época”.

Ele enviou amostras de cinco vidros de basalto diferentes para a Foundation for Applied Molecular Evolution. Lá, Elisa Biondi, bióloga molecular, e seus colegas moeram cada amostra em um pó fino, esterilizaram e misturaram com uma solução de trifosfatos de nucleosídeos. Sem um pó de vidro presente, as letras de RNA não conseguiram se conectar. Mas quando misturadas com os pós de vidro, as moléculas se juntaram em longos fios , com algumas centenas de letras, relatam os pesquisadores esta semana na revista Astrobiology . Nenhum calor ou luz era necessário. “Tudo o que tivemos que fazer foi esperar”, diz Biondi. Pequenas fitas de RNA se formaram após apenas um dia, mas as fitas continuaram crescendo por meses. “A beleza deste modelo é sua simplicidade”, diz Jan Špaček, biólogo molecular da Firebird Biomolecular Sciences. “Misture os ingredientes, espere alguns dias e detecte o RNA.”

Ainda assim, os resultados levantam muitas questões. Uma é como os trifosfatos de nucleosídeos podem ter surgido em primeiro lugar. O colega de Biondi, Steven Benner, diz que pesquisas recentes mostram como os mesmos vidros basálticos poderiam ter promovido a formação e estabilização das letras de RNA individuais.

Um problema maior, diz Szostak, é a forma das longas fitas de RNA. Nas células modernas, as enzimas garantem que a maioria dos RNAs cresça em longas cadeias lineares. Mas as letras de RNA também podem se ligar em padrões complexos de ramificação. Szostak quer que os pesquisadores relatem o tipo de RNA que os vidros basálticos criaram. “Acho muito frustrante que os autores tenham feito uma descoberta inicial interessante, mas depois decidiram seguir o hype em vez da ciência”, diz Szostak.

Biondi admite que o experimento de sua equipe quase certamente produz uma pequena quantidade de ramificação de RNA. No entanto, ela observa que alguns RNAs ramificados existem em organismos hoje, e estruturas relacionadas podem estar presentes no início da vida. Ela também diz que outros testes que o grupo realizou confirmam a presença de longos fios com conexões que provavelmente significam que são lineares. “É um debate saudável”, diz Dieter Braun, químico de origem da vida da Ludwig Maximilian. “Isso desencadeará a próxima rodada de experimentos.”

Correção, 6 de junho, 16h: Uma versão anterior desta história deturpou a afiliação de Stephen Mojzsis.

segunda-feira, 21 de março de 2022


 

Vestígios de vida no manto profundo da Terra

O rápido desenvolvimento da fauna há 540 milhões de anos mudou permanentemente a Terra – profundamente em seu manto inferior. Uma equipe liderada pelo pesquisador da ETH Andrea Giuliani encontrou vestígios desse desenvolvimento em rochas dessa zona.

É fácil ver que os processos no interior da Terra influenciam o que acontece na superfície. Por exemplo, os vulcões desenterram rochas magmáticas e emitem gases na atmosfera, influenciando assim os ciclos biogeoquímicos do nosso planeta.

O que é menos óbvio, porém, é que o inverso também é verdadeiro: o que acontece na superfície da Terra afeta o interior da Terra – mesmo em grandes profundidades. Esta é a conclusão alcançada por um grupo internacional de pesquisadores liderados por Andrea Giuliani, SNSF Ambizione Fellow no Departamento de Ciências da Terra da ETH Zurich, em um novo estudo publicado na revista Science Advances . inferior da .

Carbono como mensageiro

Em seu estudo, os pesquisadores examinaram rochas vulcânicas raras contendo diamantes chamadas kimberlitos de diferentes épocas da história da Terra. Essas rochas especiais são mensageiros das regiões mais baixas do manto da Terra. Os cientistas mediram a composição isotópica do em cerca de 150 amostras dessas rochas especiais. Eles descobriram que a composição de kimberlitos mais jovens, com menos de 250 milhões de anos, varia consideravelmente da de rochas mais antigas. Em muitas das amostras mais jovens, a composição dos isótopos de carbono está fora do intervalo que seria esperado para rochas do manto.

Os pesquisadores veem um gatilho decisivo para essa mudança na composição dos kimberlitos mais jovens na Explosão Cambriana. Essa fase relativamente curta — geologicamente falando — ocorreu durante um período de poucas dezenas de milhões de anos no início da Época Cambriana, cerca de 540 milhões de anos atrás. Durante essa transição drástica, quase todas as tribos de animais existentes hoje apareceram na Terra pela primeira vez. “O enorme aumento de formas de vida nos oceanos mudou decisivamente o que estava acontecendo na superfície da Terra”, explica Giuliani. "E isso, por sua vez, afetou a composição dos sedimentos no fundo do oceano."

Dos oceanos ao manto e de volta

Para o , essa mudança é relevante porque alguns dos sedimentos no fundo do mar, no qual o material de criaturas vivas mortas é depositado, entram no manto através das placas tectônicas. Ao longo das zonas de subducção, esses sedimentos – juntamente com a crosta oceânica subjacente – são transportados para grandes profundidades. Dessa forma, o carbono que estava armazenado como nos sedimentos também chega ao manto terrestre. Lá, os sedimentos se misturam com outros do manto da Terra e depois de um certo tempo, estimado em pelo menos 200 a 300 milhões de anos, sobem à superfície da Terra novamente em outros lugares – por exemplo, na forma de magmas de kimberlito.

É notável que as mudanças nos sedimentos marinhos deixem traços tão profundos, porque, em geral, apenas pequenas quantidades de são transportadas para as profundezas do manto ao longo de uma zona de subducção. “Isso confirma que o material rochoso subduzido no manto da Terra não é distribuído homogeneamente, mas se move ao longo de trajetórias específicas”, explica Giuliani.

A Terra como um sistema total

Além do carbono, os pesquisadores também examinaram a composição isotópica de outros elementos químicos. Por exemplo, os dois elementos estrôncio e háfnio mostraram um padrão semelhante ao carbono. "Isso significa que a assinatura do carbono não pode ser explicada por outros processos, como a desgaseificação, porque senão os isótopos de estrôncio e háfnio não seriam correlacionados com os do carbono", observa Giuliani.

As novas descobertas abrem a porta para mais estudos. Por exemplo, elementos como fósforo ou zinco, que foram significativamente afetados pelo surgimento da vida, também podem fornecer pistas sobre como os processos na superfície da Terra influenciam o interior da Terra. "A Terra é realmente um sistema global complexo", diz Giuliani. "E agora queremos entender esse sistema com mais detalhes."


Explorar mais

O isótopo de boro ajuda a rastrear processos de fluidos na zona de subducção

Mais Informações: Andrea Giuliani et al, Perturbação do ciclo de carbono da Terra profunda em resposta à explosão cambriana, Science Advances (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abj1325