Para a grande maioria dos animais na Terra, respiração é sinônimo de vida. Ainda assim, durante os primeiros 2 bilhões de anos de existência do nosso planeta, o oxigênio era escasso.
Isso não significa que a Terra ficou sem vida durante todo esse tempo, mas que a vida era mais rara e muito diferente do que conhecemos hoje.
Foi apenas quando bactérias mais complexas que poderiam fotossintetizar entraram em cena que tudo começou a mudar, desencadeando o que os cientistas chamam de Grande Evento de Oxidação. Mas quando tudo isso aconteceu? E como tudo mudou?
Uma nova técnica de análise de genes forneceu as dicas de uma nova linha do tempo. As estimativas sugerem que as bactérias levaram 400 milhões de anos engolindo a luz do sol e expelindo oxigênio antes que a vida pudesse realmente prosperar.
Em outras palavras, provavelmente existiam organismos em nosso planeta capazes de fotossintetizar muito antes do Grande Evento de Oxidação.
“Na evolução, as coisas sempre começam pequenas”, explica o geobiólogo Greg Fournier, do Massachusetts Institute of Technology.
“Embora haja evidências de fotossíntese oxigenada precoce – que é a inovação evolutiva mais importante e realmente incrível na Terra – ainda demorou centenas de milhões de anos para ela decolar.”
Atualmente, existem duas narrativas concorrentes para explicar a evolução da fotossíntese em bactérias especiais conhecidas como cianobactérias. Alguns pensam que o processo natural de transformar a luz solar em energia chegou ao cenário evolucionário bem no início, mas que progrediu com “um fusível lento”. Outros pensam que a fotossíntese evoluiu mais tarde, mas “decolou como um incêndio”.
Grande parte da discordância se resume a suposições sobre a velocidade com que as bactérias evoluem e diferentes interpretações do registro fóssil.
Então Fournier e seus colegas agora adicionaram outra forma de análise à mistura. Em casos raros, uma bactéria pode, às vezes, herdar genes não de seus pais, mas de outra espécie remotamente relacionada. Isso pode acontecer quando uma célula “come” outra e incorpora os genes da outra em seu genoma.
Os cientistas podem usar essas informações para descobrir as idades relativas de diferentes grupos de bactérias; por exemplo, aqueles que roubaram genes devem tê-los retirado de uma espécie que existia ao mesmo tempo que eles.
Essas relações podem então ser comparadas a tentativas de datação mais específicas, como modelos de relógio molecular, que usam as sequências genéticas de organismos para traçar uma história de mudanças genéticas.
Para isso, os pesquisadores vasculharam os genomas de milhares de espécies bacterianas, incluindo cianobactérias. Eles procuravam casos de transferência horizontal de genes.
No total, eles identificaram 34 exemplos claros. Ao comparar esses exemplos a seis modelos de relógio molecular, os autores descobriram que um em particular se ajusta de forma mais consistente. Escolhendo esse modelo da mistura, a equipe fez estimativas para descobrir a idade real das bactérias fotossintetizadoras.
As descobertas sugerem que todas as espécies de cianobactérias que vivem hoje têm um ancestral comum que existiu cerca de 2,9 bilhões de anos atrás. Enquanto isso, os ancestrais desses ancestrais se ramificaram das bactérias não fotossintéticas há cerca de 3,4 bilhões de anos.
A fotossíntese provavelmente evoluiu em algum lugar entre essas duas datas.
De acordo com o modelo evolutivo preferido da equipe, as cianobactérias provavelmente estavam fotossintetizando pelo menos 360 milhões de anos antes do GEO. Se eles estiverem certos, isso ainda apóia a hipótese do “fusível lento”.
“Este novo artigo lança uma nova luz essencial sobre a história da oxigenação da Terra ao unir, de maneiras novas, o registro fóssil com dados genômicos, incluindo transferências genéticas horizontais”, diz o biogeoquímico Timothy Lyons da Universidade da Califórnia em Riverside.
“Os resultados falam sobre os primórdios da produção de oxigênio biológico e seu significado ecológico, de maneiras que fornecem restrições vitais sobre os padrões e controles sobre a oxigenação inicial dos oceanos e acúmulos posteriores na atmosfera.”
Os autores esperam usar técnicas semelhantes de análise de genes para analisar outros organismos além das cianobactérias no futuro.
Publicado em 05/10/2021 08h16
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