A nova pesquisa surpreendente sobre a antiguidade do último ancestral comum universal da vida na Terra, conhecido como LUCA (sigla para last universal common ancestor), do qual descendem todos os seres vivos do planeta, sugere que LUCA teria surgido há 4,2 bilhões de anos, apenas há poucas centenas de milhões de anos do inicio da formação da Terra, há 4,6 bilhões de anos. Um recuo notável em relação aos 3,8 bilhões atribuídos por outras pesquisas.
A pesquisa foi realizada por cientistas da Universidade de Bristol, no Reino Unido.
(Revista Nature). Quando viveu o primeiro ancestral comum de todos os seres vivos na Terra? A natureza do Último Ancestral Comum Universal (LUCA), sua idade e seu impacto no sistema da Terra têm sido objeto de debates vigorosos em diversas disciplinas, muitas vezes com base em dados e métodos díspares.
As estimativas de idade para LUCA geralmente são baseadas no registro fóssil, variando a cada reinterpretação. A natureza do metabolismo de LUCA provou ser igualmente controversa, com alguns atribuindo todos os metabolismos principais a LUCA, enquanto outros reconstroem uma forma de vida mais simples dependente da geoquímica.
Essa pesquisa inferiu que LUCA viveu ~4,2 Ga (4,09–4,33 Ga) por meio da análise do tempo de divergência de duplicatas de genes pré-LUCA, calibradas usando fósseis microbianos e registros de isótopos sob uma nova implementação de cross-bracing.
A reconciliação filogenética sugere que LUCA tinha um genoma de pelo menos 2,5 Mb (2,49–2,99 Mb), codificando cerca de 2.600 proteínas, comparável aos procariontes modernos. Os resultados sugerem que LUCA era um acetogênio anaeróbico de grau procarioto que possuía um sistema imunológico inicial.
Embora LUCA seja às vezes percebido como vivendo em isolamento, os pesquisadores sugerem que LUCA fazia parte de um sistema ecológico estabelecido. O metabolismo de LUCA teria fornecido um nicho para outros membros da comunidade microbiana e a reciclagem de hidrogênio pela fotoquímica atmosférica poderia ter sustentado um ecossistema inicial modestamente produtivo.
Uma reconstrução de LUCA, dentro de seu contexto evolutivo e ecológico.
O conteúdo genético inferido de LUCA sugere que era um anaeróbio, pois não há suporte para a presença de oxidases terminais. Descrição do do esquema de LUCA no contexto evolutivo e ecológico, conforme figura acima:
a , Uma representação de LUCA com base na reconstrução do conteúdo do nosso gene ancestral. Nomes de genes em preto foram inferidos como presentes em LUCA sob o limite mais rigoroso (PP = 0,75, amostrado em ambos os domínios); aqueles em cinza estão presentes no limite menos rigoroso (PP = 0,50, sem um requisito de presença em ambos os domínios).
b , LUCA no contexto da árvore da vida. Os ramos da árvore da vida que deixaram descendentes amostrados hoje são coloridos em preto, aqueles que não deixaram descendentes amostrados estão em cinza. Como ancestral comum da vida celular existente, LUCA é o nó mais antigo que pode ser reconstruído usando métodos filogenéticos. Ele teria compartilhado a Terra primitiva com outras linhagens (destacadas em azul-petróleo) que não deixaram descendentes entre a vida celular amostrada hoje. No entanto, essas linhagens podem ter deixado um traço em organismos modernos ao transferir genes para a árvore da vida amostrada (linhas vermelhas) antes de sua extinção.
c , o metabolismo quimioautotrófico de LUCA provavelmente dependia da troca gasosa com o ambiente imediato para atingir a fixação de carbono orgânico (C org ) via acetogênese e também pode ter executado o metabolismo ao contrário.
d , LUCA dentro do contexto de um ecossistema inicial. O CO 2 e o H 2 que alimentaram o metabolismo plausivelmente acetogênico de LUCA poderiam ter vindo de entradas geoquímicas e bióticas. A matéria orgânica e o acetato que LUCA produziu poderiam ter criado um nicho para outros metabolismos, incluindo aqueles que reciclavam CO 2 e H 2 (como em sedimentos modernos).
e , LUCA em um contexto de sistema terrestre. LUCA acetogênico poderia ter sido uma parte fundamental dos ecossistemas (quimio)autotróficos de superfície e profundos, alimentados por H 2 . Se os metanógenos também estivessem presentes, o hidrogênio seria liberado como CH 4 para a atmosfera, convertido em H 2 pela fotoquímica e, portanto, reciclado de volta para o ecossistema de superfície, aumentando sua produtividade. Ferm., fermentação.
Uma Surpresa que abre novas fronteiras sobre a origem da vida na Terra, e em outros mundos
A Terra, para contextualizar, tem cerca de 4,5 bilhões de anos. Isso significa que a vida surgiu quando o planeta ainda era praticamente um recém-nascido.
“Não esperávamos que o LUCA fosse tão antigo, dentro de apenas centenas de milhões de anos de formação da Terra”, diz a bióloga evolucionista Sandra Álvarez-Carretero, da Universidade de Bristol, no Reino Unido. “No entanto, nossos resultados se encaixam com as visões modernas sobre a habitabilidade da Terra primitiva.”
Quando era nova, a Terra era um lugar muito diferente, com uma atmosfera que hoje encontraríamos extremamente tóxica. O oxigênio, na quantidade que a vida atual parece precisar, só surgiu relativamente tarde na história evolutiva do planeta, apenas há cerca de 3 bilhões de anos.
Mas a vida surgiu antes disso; Temos fósseis de micróbios de 3,48 bilhões de anos atrás. E os cientistas pensam que as condições na Terra podem ter sido estáveis o suficiente para suportar a vida de cerca de 4,3 bilhões de anos atrás.
Mas nosso planeta está sujeito a processos erosivos, geológicos e orgânicos que tornam as evidências dessa vida, daquela época, quase impossíveis de encontrar.
Assim, liderada pelo filogeneticista Edmund Moody, da Universidade de Bristol, uma equipe de cientistas foi procurar em outro lugar: em genomas de organismos vivos e no registro fóssil.
Seu estudo é baseado em algo chamado relógio molecular. Basicamente, podemos estimar a taxa em que as mutações ocorrem e contar o número para determinar quanto tempo se passou desde que os organismos em questão divergiram dos ancestrais comuns.
Todos os organismos, do micróbio mais humilde ao fungo mais poderoso, têm algumas coisas em comum. Há um código genético universal. A forma como produzimos proteínas é a mesma. Há um conjunto quase universal de 20 aminoácidos que são todos orientados da mesma maneira. E todos os organismos vivos usam trifosfato de adenosina (ATP) como fonte de energia em suas células.
Moody e seus colegas descobriram, com base nessas semelhanças e diferenças, quanto tempo se passou desde que os sucessores de LUCA começaram a divergir. E, usando modelagem evolutiva complexa, eles puderam aprender mais sobre o próprio LUCA – o que era e como sobreviveu em uma Terra tão inóspita para seus descendentes.
O LUCA, eles descobriram, era provavelmente muito semelhante a um procarionte, um organismo unicelular que não tem um núcleo. Obviamente, não dependia de oxigênio, já que haveria pouco oxigênio disponível; Isso não é inesperado para um micróbio. Como tal, seus processos metabólicos provavelmente produziram acetato.
Mas havia outra coisa interessante. LUCA parece não ter estado sozinho.
“Nosso estudo mostrou que o LUCA era um organismo complexo, não muito diferente dos procariontes modernos”, diz o filogenomicista Davide Pisani, da Universidade de Bristol.
“Mas o que é realmente interessante é que está claro que ele possuía um sistema imunológico precoce, mostrando que, mesmo há 4,2 bilhões de anos, nosso ancestral estava envolvido em uma corrida armamentista com vírus.”
Como seus processos metabólicos teriam produzido resíduos que poderiam ser usados por outras formas de vida, eles poderiam ter surgido não muito tempo depois de LUCA o fez.
Isso implica que leva relativamente pouco tempo para que um ecossistema completo surja na história evolutiva de um planeta – uma descoberta que tem implicações muito além de nosso próprio pequeno ponto azul pálido.
“Nosso trabalho reúne dados e métodos de várias disciplinas, revelando insights sobre a Terra primitiva e a vida que não poderiam ser alcançados por nenhuma disciplina sozinha”, explica o paleobiólogo Philip Donoghue, da Universidade de Bristol.
“Isso também demonstra a rapidez com que um ecossistema se estabeleceu na Terra primitiva. Isso sugere que a vida pode estar florescendo em biosferas semelhantes à Terra em outras partes do Universo.”
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A reprodução de matérias é livre mediante a citação do título do texto com link apontando para este texto. Crédito do site Nature & Space
QUANDO VIVEU O PRIMEIRO ANCESTRAL COMUM DE TODOS OS SERES VIVOS NA TERRA (LUCA)?
Fontes
Revista Nature
https://www.nature.com/articles/s41559-024-02461-1
Estudo revela que a vida na Terra surgiu há 4,2 bilhões de anos: ScienceAlert
