Atualizado 7 de agosto de 2026
Uma equipe de Biólogos internacionais, liderados pela Universidade Heinrich Heine de Düsseldorf, sugerem que duas formas de vida independente podem ter derivado do ancestral comum LUCA, a partir de pesquisa que resgatou a história evolutiva do metabolismo moderno, a rede de reações que as células usam para construir aminoácidos, bases de RNA e vitaminas.
A pesquisa foi publicada na Revista Science Advances.
A pesquisa da Universidade Heinrich Heine de Düsseldorf desvenda “um dogma” central da biologia. A ideia tradicional é que o LUCA (Last Universal Common Ancestral – Último Ancestral Comum Universal) teria sido o único organismo que deu origem a toda a biodiversidade.
A nova análise, baseada no resgate histórico da rede de reações metabólicas para construir aminoácidos e RNA em fontes hidrotermais, sugere algo muito mais complexo: o LUCA pode ter sido uma “comunidade” ou um estado metabólico que gerou duas linhagens de vida independentes — as bactérias e as arqueas — de forma paralela, cimentando a ideia de que o metabolismo precede a célula compartimentada.
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A seguir veremos como os cientistas descobriram que duas formas de vida independentes podem ter derivado do ancestral comum LUCA, a partir de fontes hidrotermais. Em texto, Imagens e vídeos.
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O Início da Vida E O Enigma do LUCA, o Último Ancestral Comum Universal
A busca pelas origens da vida na Terra é uma das jornadas científicas mais fascinantes.
Por décadas, a biologia sustentou o consenso de que toda a biodiversidade do planeta — de microrganismos a baleias e seres humanos — deriva de um único organismo ancestral, o LUCA (Last Universal Common Ancestral).
No entanto, uma pesquisa revolucionária conduzida por biólogos da Universidade Heinrich Heine de Düsseldorf, na Alemanha, acaba de desafiar esse dogma central da biologia evolutiva.
O estudo, focado na reconstrução histórica do metabolismo moderno, sugere que o LUCA pode não ter sido um único indivíduo, mas sim um estado metabólico que gerou duas formas de vida independentes de forma paralela.
Há quatro bilhões de anos, as primeiras células podem não ter evoluído juntas para a vida independente.
Em vez disso, bactérias e arqueas parecem ter completado essa transição por caminhos separados, usando enzimas diferentes para realizar o mesmo trabalho químico essencial.
Uma equipe internacional liderada por biólogos da Universidade Heinrich Heine de Düsseldorf traçou a história profunda do metabolismo, a rede de reações que as células usam para construir aminoácidos, bases de RNA e vitaminas.
Publicada na revista Science Advances, a análise aponta para um início químico comum, seguido por duas rotas até a formação de células de vida livre.
Observaríamos o surgimento de dois tipos muito diferentes de células, bactérias pioneiras e arqueas pioneiras, fazendo suas primeiras tentativas de vida fora dos limites de uma fonte hidrotermal, disse Natalia Mrnjavac, bióloga de Düsseldorf e autora principal do estudo.
A equipe examinou genomas, estruturas de proteínas e reações metabólicas de 552 isolados bacterianos e 401 arqueanos.
O estudo concentrou-se em 361 reações necessárias para a produção de componentes celulares a partir de hidrogênio, dióxido de carbono, amônia, sulfeto de hidrogênio e sais minerais.
A seguir veremos como a vida pode ter bifurcado em dois ou mais seres com metabolismos diferentes, possivelmente em fontes hidrotermais.
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Fontes Hidrotermais e o Resgate do Metabolismo
Para investigar as raízes mais profundas da vida, a equipe alemã não buscou por fósseis, mas sim por “fósseis químicos” cravados na rede de reações que todas as células modernas usam para sobreviver.
Os pesquisadores recriaram, em laboratório e através de modelagem computacional de alta complexidade, as condições das fontes hidrotermais profundas do oceano primitivo — ambientes ricos em calor, minerais e energia, considerados os berços mais prováveis para a emergência da biotecnologia natural.
O foco da pesquisa foi resgatar a história evolutiva da rede metabólica usada para sintetizar os blocos fundamentais da biologia:
Vitaminas e Cofatores: As moléculas essenciais para a eficiência enzimática.
Aminoácidos: Os componentes básicos das proteínas.
Bases de RNA: As moléculas que formam o material genético primordial.
Um ancestral comum com química incompleta
Os pesquisadores reconstruíram as capacidades metabólicas do LUCA, o último ancestral comum universal de todas as células.
O LUCA possuía o código genético, ribossomos e maquinaria de produção de proteínas, mas seu sistema enzimático permanecia incompleto.
A análise atribuiu 166 enzimas metabólicas essenciais ao LUCA . Outras 89 surgiram posteriormente na linhagem bacteriana, enquanto 38 surgiram na linhagem arqueana.
Outras 37 não puderam ser atribuídas com segurança devido à sua distribuição muito esparsa.
Essa lacuna levantou um problema fundamental. Se o LUCA não possuía muitas das enzimas necessárias para produzir aminoácidos, cofatores e outros compostos, como o metabolismo sustentava a evolução das proteínas?
A resposta pode estar na geologia circundante.
Metais nativos em sistemas hidrotermais, incluindo ferro, níquel, cobalto e paládio, podem impulsionar reações realizadas por enzimas em células modernas.
O metabolismo primitivo pode ter dependido tanto de catalisadores biológicos quanto de minerais.
Quanto mais de perto analisamos, mais claramente podemos ver que a evolução bioquímica inicial foi um híbrido de catalisadores enzimáticos e metálicos, disse Joseph Moran, da Universidade de Ottawa.
Os metais preencheram os papéis que faltavam
A equipe identificou quatro grandes estágios na ascensão da catálise. A química mais antiga dependia apenas de metais.
O LUCA, então, utilizou um sistema híbrido. Posteriormente, ancestrais bacterianos e arqueanos desenvolveram enzimas adicionais, substituindo os catalisadores ambientais de diferentes maneiras.
Cinco reações forneceram evidências claras de origens enzimáticas independentes. Em cada caso, bactérias e arqueas desenvolveram proteínas estruturalmente não relacionadas que realizavam a mesma reação essencial.
Esses exemplos incluíam enzimas envolvidas na produção de alanina, na via do xiquimato e na síntese de riboflavina. As soluções paralelas sugerem que as duas linhagens completaram seus sistemas metabólicos separadamente após divergirem do LUCA.
Podemos observar casos em que os ancestrais de bactérias e arqueas desenvolveram, de forma independente, enzimas estruturalmente distintas para catalisar a mesma reação metabólica essencial, disse Mrnjavac.
Essas invenções paralelas podem ter aberto caminho para o surgimento independente de bactérias e arqueas de vida livre.
A análise química também aponta para fontes hidrotermais serpentinizantes.
Esses sistemas se formam quando a água reage com certas rochas, produzindo hidrogênio e depositando metais nativos.
Em condições laboratoriais semelhantes às de fontes hidrotermais, os metais podem converter hidrogênio e dióxido de carbono em formiato, acetato e piruvato.
Esses compostos fazem parte da via da acetil-coenzima A, uma antiga rota de fixação de carbono utilizada por bactérias e arqueas.
Dentre as reações examinadas, 37, ou cerca de 10%, foram reproduzidas exatamente em condições hidrotérmicas com metais ou sem enzimas.
A inclusão de tipos de reação relacionados e sequências alternativas elevou a proporção de paralelos não enzimáticos para 46%.
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O Salto Evolutivo: Duas Linhagens de Vida Paralelas
A análise minuciosa da rede metabólica revelou uma surpresa monumental.
Em vez de uma única trajetória linear, os dados apontam para a existência de um metabolismo quimicamente rico e robusto que, sob a pressão seletiva e os gradientes energéticos das fontes hidrotermais, dividiu-se em duas direções distintas antes mesmo da formação de células compartimentadas modernas:
- Linhagem das Bactérias: Adotou um caminho metabólico focado na eficiência de um conjunto específico de membranas e processos energéticos.
- Linhagem das Arqueas: Desenvolveu uma rota alternativa e independente para suas próprias membranas e metabolismo especializado, muitas vezes habitando ambientes extremos.
Essa descoberta sugere que o LUCA funcionou como um “reator metabólico” que sustentou a diversificação da vida em duas formas de biologia celular fundamentalmente diferentes e independentes desde o início.
A vida não surgiu como um galho único que depois se dividiu, mas sim como um conjunto de caminhos que brotaram de forma paralela de uma mesma fonte de energia e química primordial.
Uma fonte de energia anterior ao ATP
O metabolismo primitivo também necessitava de energia.
As células modernas frequentemente utilizam ATP, mas o ATP é uma molécula complexa produzida por enzimas. Ele não poderia ter servido como combustível inicial antes da existência desses sistemas.
Os pesquisadores testaram o fosfito, uma forma de fósforo encontrada em ambientes de serpentinização. O níquel converteu o fosfito em fosfato e hidrogênio na água, atingindo rendimentos de aproximadamente 75% durante a noite a 100 graus Celsius.
O paládio mostrou-se mais eficaz na ligação de grupos fosfato a moléculas orgânicas. Em pH 9 e 50 graus Celsius, o fosfito e o paládio converteram AMP em ADP com um rendimento de cerca de 8% após 72 horas.
O mesmo sistema converteu serina em fosfoserina com um rendimento de 42% após 18 horas.
O fosfito e o paládio substituem o ATP e as enzimas; é incrível e torna a evolução inicial muito mais fácil de compreender, disse Manon Schlikker, da equipe de Düsseldorf.
Os experimentos utilizaram concentrações de fosfito superiores às medidas em rochas serpentinizadas modernas.
No entanto, as antigas fumarolas operavam em escalas de tempo geológicas, enquanto as reações em laboratório duravam horas ou dias.
O estudo também descobriu que os cofatores, pequenas moléculas que auxiliam as enzimas, apareceram tardiamente na sequência reconstruída.
Muitos eram necessários para reações que antecediam as vias capazes de produzi-los.
Essa contradição corrobora a explicação de que o metabolismo começou com os metais. Inicialmente, os metais podem ter transferido hidrogênio, elétrons, grupos amino e fosfato.
Posteriormente, cofatores produzidos enzimaticamente substituíram esses catalisadores minerais abrangentes, permitindo que o metabolismo se afastasse das superfícies rochosas.
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A Complexidade na Raiz da Árvore da Vida
O trabalho oferece uma estrutura testável para estudar como a química se tornou biologia.
Ele relaciona a ordem da evolução das enzimas com reações que podem ocorrer na água em condições semelhantes às de fontes hidrotermais.
Além disso, o estudo separa uma única origem da informação biológica essencial de duas transições para a independência celular.
Os autores argumentam que o LUCA compartilhava um código genético, enquanto bactérias e arqueas completaram independentemente a maquinaria metabólica necessária para viver fora de seu ambiente geológico.
Os novos dados levam a uma única conclusão, disse o autor sênior William Martin. As linhagens de bactérias e arqueas fizeram a transição para o estado de vida livre de forma independente.
Somente células de vida livre estão vivas. Vamos chamar as coisas pelos seus nomes: estamos diante de uma origem do código genético, mas de duas origens da vida.
Persistem incertezas importantes. As enzimas arqueanas são menos bem caracterizadas e amostradas do que as bacterianas, o que pode exagerar as inovações bacterianas.
Muitas reações propostas, mediadas por metais, também carecem de confirmação experimental direta.
Ainda assim, as descobertas fornecem aos pesquisadores da origem da vida uma rede de reações definida, uma possível fonte de energia e um ambiente específico para testes.
Experimentos futuros poderão examinar se as ligas de níquel-paládio-ferro reproduzem mais etapas metabólicas e se a química das fontes hidrotermais pode sustentar redes de reações conectadas por longos períodos.
A pesquisa da Universidade Heinrich Heine de Düsseldorf demonstra que o início da vida na Terra foi ainda mais rico, complexo e inovador do que imaginávamos.
Mapear a rede metabólica que nos conecta ao LUCA é um marco para a biologia comparada e a astrobiologia.
Seja revelando a convivência harmoniosa entre diferentes linhagens ancestrais nas fontes hidrotermais ou a formação de duas vias biológicas paralelas e independentes, o solo do oceano primitivo continua a nos ensinar que a história da vida é sempre mais surpreendente e resiliente do que os nossos livros texto imaginavam.
O LUCA não foi o fim de uma linha, mas o início de uma diversidade que continua a prosperar.
Ficha Técnica da Pesquisa Evolutiva
- Instituição: Universidade Heinrich Heine de Düsseldorf, Alemanha.
- Foco do Estudo: Resgate histórico da rede evolutiva do metabolismo moderno.
- Ambiente de Origem: Fontes Hidrotermais profundas no oceano primitivo.
- Resultado Principal: LUCA pode ter gerado duas formas de vida independentes de forma paralela.
- Linhagens Identificadas: Bactérias e Arqueas.
- Impacto Científico: Desafia o dogma do LUCA como um organismo único; reforça o metabolismo como o primeiro estágio da vida.
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Bibliografia
Curadoria Técnica e Análise Audiovisual: Conteúdo Bibliográfico e Audiovisual Selecionado e Validado por Dr. Sergio Almeida Loiola – CV Lattes/CNPq.
Revista Science Advances
A common ancestor may have given rise to two independent forms of life.
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