Há cerca de cinco anos, o Prof. O Dr. William (Bill) Martin e sua equipe introduziram o último ancestral comum universal de todos os organismos vivos e o chamaram de “LUCA”. Ele viveu há aproximadamente 3,8 bilhões de anos em fontes hidrotermais de águas profundas e quentes.
Agora, os biólogos evolucionistas em Duesseldorf descreveram uma outra célula antiga chamada “LBCA” (“Último Ancestral Bacteriano Comum”). É o ancestral do maior domínio atual de todos os organismos vivos: as bactérias. Em Biologia das Comunicações, eles relatam suas novas abordagens de pesquisa que levaram à previsão bem-sucedida da bioquímica do LBCA e suas ligações filogenéticas.
As bactérias são quase tão velhas quanto a própria vida. LBCA viveu há cerca de 3,5 bilhões de anos em um ambiente semelhante ao LUCA. Para desvendar o código genético do LBCA, suas propriedades e sua história, a equipe de pesquisa examinou os genomas de 1.089 bactérias anaeróbias ou bactérias que sobrevivem sem oxigênio. ?Abandonar os aeróbios fez sentido para o nosso trabalho?, explica a primeira autora Dra. Joana C. Xavier. “Se a bactéria se originou em uma época em que a Terra era anóxica, não faz sentido investigar sua origem considerando espécies repletas de adaptações causadas pelo oxigênio.”
As formas de vida superiores passam seu código genético dos pais para os filhos por meio da transferência vertical de genes. Como resultado, o genoma fornece informações sobre a história filogenética. Mas as bactérias são mestres em outra forma de transferência de genes, a saber, transferência lateral de genes (LGT). Isso permite que as bactérias troquem informações genéticas entre diferentes cepas. Isso representou um grande desafio na reconstrução do genoma do LBCA, pois torna os métodos filogenéticos tradicionais incapazes de inferir a raiz na árvore evolutiva bacteriana.
Por esse motivo, os pesquisadores em Duesseldorf usaram redes bioquímicas junto com milhares de árvores individuais. Eles investigaram 1.089 genomas anaeróbicos e identificaram 146 famílias de proteínas conservadas em todas as bactérias. Essas proteínas constituem uma rede metabólica central quase completa.
Para completar a bioquímica do LBCA, apenas nove genes adicionais tiveram que ser adicionados para a rede metabólica reconstruída para incluir todos os metabólitos essenciais e universais. Para ser totalmente independente e autogerada, a rede do LBCA ainda exigiria mais genes herdados do último ancestral comum universal, LUCA, e nutrientes do meio ambiente.
Com a rede metabólica do LBCA em mãos, os autores usaram métodos estatísticos para determinar quais dos grupos bacterianos modernos são mais semelhantes ao LBCA. Eles fizeram isso usando um método denominado Minimal Ancestor Deviation, MAD, previamente desenvolvido por um dos co-autores, Fernando DK Tria: “As análises revelaram que o primeiro ramo da bactéria a divergir era mais semelhante ao Clostridia moderno, seguido de perto por Deltaproteobacteria , Actinobacteria e alguns membros do Aquifex. Em comum, esses grupos têm a via da acetil-CoA para a fixação de carbono e / ou metabolismo de energia. ”
Professor. William Martin, autor sênior do estudo, explica: “Esta é a única via de fixação de carbono presente tanto em arquéias quanto em bactérias e que remete a LUCA. Este resultado, obtido de forma independente, também está de acordo com nossas descobertas mais recentes sobre a origem e evolução inicial da vida em fontes hidrotermais. ”
“Podemos inferir com confiança que o LBCA era provavelmente em forma de haste”, diz Xavier. “Se fosse semelhante ao Clostridia, é possível que o LBCA fosse capaz de esporular.” Essa hipótese foi recentemente levantada por outros pesquisadores “e é altamente compatível com os nossos resultados”, diz Xavier. A formação de esporos permitiria que as células primitivas sobrevivessem ao ambiente inóspito da Terra primitiva.
Publicado em 03/04/2021 00h22
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