Apesar dos avanços científicos consideráveis dos últimos anos para descobrir quando e onde começou a vida na Terra, facto é que muitas questões continuam sem resposta e poucas certezas, para já existem.
Estima-se que tudo tenha começado algures há quatro mil milhões de anos, nas profundezas dos recém-formados oceanos, em torno de fontes hidrotermais no leito marinho, segundo algumas teorias.
Um processo-chave nesse fenómeno é o metabolismo, um processo de reações que transforma elementos do meio envolvente nos componentes básicos da vida. O metabolismo depende de enzimas, que são produzidas por células vivas, mas nos primórdios da vida, essas substâncias orgânicas não estavam disponíveis, pelo que o metabolismo não podia acontecer, limitando o desenvolvimento da vida. Contudo, ela desenvolveu-se. Mas como?
Um grupo de investigadores aponta para uma dupla origem da vida na Terra, com o surgimento de dois tipos de células vivas.
Se recuássemos quatro mil milhões de anos, “veríamos dois tipos muito diferentes de células a emergirem, as bactérias precursoras e as arqueias precursoras, a fazerem as suas primeiras tentativas para viveram fora dos limites de uma fonte hidrotermal”, explica Natalia Mrnjavac, da Heinrich Heine University Düsseldorf (Alemanha) e primeira autora do estudo publicado na ‘Science Advances’.
Na árvore da vida, a vida está dividida em dois grandes grupos: os eucariotas, com um núcleo organizado e envolvido por uma membrana que o separa dos restantes componentes da célula, e os procariotas, cujo núcleo não está contido numa membrana. As bactérias e as arqueias (ou Archaea) são procariotas e constituem dois dos três domínios da hierarquia taxonómica, sendo o terceiro os eucariotas.
No artigo, divulgam análises do genoma, estruturas proteicas e reações químicas para investigar a primeiras fases da evolução dos microrganismos, incluindo o período que antecedeu o surgimento das primeiras células realmente autónomas.
“Estas comparações estão a dar-nos perspetivas sem precedentes sobre a fase da evolução em que o metabolismo catalisado por enzimas estava a surgir de reações espontâneas catalisadas por metais na crusta da Terra”, detalha William Martin, principal coautor do artigo.
A equipa diz que seguiu uma abordagem diferente de qualquer outra até agora no estudo da evolução da vida, porque olha para todo o conjunto de 420 reações químicas encadeadas que as células usam para criar os componentes básicos da vida (como aminoácidos, segmentos de RNA e vitaminas) a partir de compostos presentes na jovem Terra, como hidrogénio, amoníaco e dióxido de carbono. A essa cadeia de reações chama-se metabolismo.
Os cientistas dizem que as próprias reações são extremamente antigas e que estão conservadas ao longo da evolução de uma forma semelhante ao código genético.
Contudo, entre Archaeas e bactérias o nível de conservação dessas reações é diferente, o que a equipa diz ter sido uma constatação que surpreendeu.
Martin explica que o último antepassado comum a todas as células, conhecido também pelo acrónimo LUCA, tinha enzimas apenas para metade das reações metabólicas que hoje se conhecem. “A outra metade era catalisada por metais no ambiente em que o LUCA surgiu”, diz o biólogo.
Isso sugere que o primeiro tipo de metabolismo dependia muito mais do ambiente circundante do que o metabolismo celular dos dias de hoje. Assim, o metabolismo terá começado com reações inteiramente feitas com metais do ambiente, passando para uma fase híbrida com metais e enzimas a serem usados em conjunto.
Depois, bactérias e Archaeas divergiram no percurso evolutivo, cada uma das linhagens desenvolvendo, de forma independente, as suas próprias enzimas que foram substituindo os metais usados no metabolismo.
“Podemos ver casos em que os antepassados das bactérias e das Archaeas evoluíram, independentemente, enzimas estruturalmente distintas para a mesma reação metabólica essencial”, diz Mrnjavac. E acrescenta que tais “invenções paralelas” podem ter aberto caminho para o surgimento de bactérias e Archaeas autónomas que evoluíram de forma independente umas das outras.
Sem estarem dependentes dos metais de fontes hidrotermais das profundezas marinhas, estas primeiras células puderam lançar-se na conquista do mundo.
Os dados deste trabalho, diz Martin, levam apenas a uma conclusão: “as linhagens das bactérias e das Archaeas fizeram a transição para o estado autónomo de forma independente”.
“Apenas as células autónomas estão vivas. Chamemos as coisas pelos nomes: estamos perante uma único origem do código genético, mas duas origens da vida”, declara.
