Um fungo comum cresceu 20 mil vezes mais em apenas alguns anos

Um estudo em curso sobre uma levedura de cerveja (Saccharomyces cerevisiae) que sofreu uma mutação para se manter ligada em grupos, a levedura “floco de neve”, mostra o que pode acontecer a organismos unicelulares microscópicos após milhares de gerações de seleção cuidadosa.

Quando os investigadores do Instituto de Tecnologia da Geórgia selecionaram os aglomerados de levedura maiores e de crescimento mais rápido de cinco populações, geração após geração, cultivaram um organismo com mais de meio milhão de células clonais – 20 mil vezes maior do que o seu antepassado.

Os resultados são um exemplo inigualável de evolução multicelular sustentada.

“Ao colocarmos o dedo na escala da evolução de um organismo unicelular, podemos descobrir como evoluíram para organismos multicelulares progressivamente mais complexos e integrados, e podemos estudar esse processo ao longo do caminho”, explica o biólogo evolucionista William Ratcliff da Georgia Tech.

Atualmente, as provas sugerem que a vida na Terra começou com organismos unicelulares há cerca de 3,5 mil milhões de anos.

No entanto, pouco se sabe sobre a forma como células isoladas, todas com o mesmo aspeto e comportamento, evoluíram para formas de vida multicelulares com tecidos especializados capazes de atividade coordenada, há cerca de dois ou três mil milhões de anos.

Experiências com levedura floco de neve ajudam especialistas a tentar recontar história

As experiências com levedura floco de neve estão agora a ajudar os especialistas a tentar recontar essa história.

O estudo chama-se Multicellularity Long-Term Evolution Experiment (MuLTEE) e os investigadores esperam realizá-lo durante décadas. As primeiras descobertas importantes surgiram após 3.000 gerações de evolução.

Segundo os investigadores, as populações individuais de leveduras já passaram de substâncias “mais fracas do que a gelatina” para substâncias “com a força e a dureza da madeira”.

“Descobrimos que havia um mecanismo físico totalmente novo que permitiu que os grupos crescessem até este tamanho muito, muito grande”, explica o biólogo evolutivo Ozan Bozdag.

Primeiro, as células de levedura em experiências desenvolveram ramos maiores que reduziram a densidade global do organismo.

Depois, os ramos emaranharam-se uns nos outros, formando um aglomerado que se assemelha à consistência dos géis modernos.

Em última análise, esta nova estrutura tornou o organismo 10.000 vezes mais resistente do que o seu antepassado unicelular. Já não é assim um floco de neve.

“Os ramos da levedura tinham-se emaranhado”, explica Bozdag, “as células do aglomerado desenvolveram um comportamento semelhante ao da videira, envolvendo-se umas nas outras e reforçando toda a estrutura”.

Outra descoberta importante das experiências envolveu o papel do oxigénio no estabelecimento de limites ao progresso evolutivo.

Na juventude da Terra, o oxigénio era escasso. Só quando um tipo especial de bactéria “soprou vida” para a atmosfera, há alguns milhares de milhões de anos, é que se pensa que as formas de vida multicelulares começaram realmente a surgir.

A evolução da levedura floco de neve em laboratório apoia a ideia de que o oxigénio foi um constrangimento significativo para as primeiras formas de vida multicelular na Terra. Em experiências, apenas as populações de levedura que não dependiam do oxigénio para produzir energia eram capazes de evoluir para tamanhos tão grandes.

Os aglomerados de leveduras que necessitavam de oxigénio, por outro lado, eram obrigados a repartir as reservas por todas as suas células, o que criava um custo adicional para crescerem mais.

Estas descobertas, dizem os cientistas, sublinham “o papel crítico dos níveis de oxigénio na evolução do tamanho multicelular”.

“Estou muito entusiasmado por ter um sistema modelo onde podemos evoluir a vida multicelular primitiva ao longo de milhares de gerações, aproveitando o incrível poder da ciência moderna”, diz Ratcliff.

“Em princípio, podemos compreender tudo o que está a acontecer, desde a biologia celular evolutiva até às características biofísicas que estão diretamente sob seleção”.

Será fascinante observar o que acontece a esta levedura nos próximos anos.