O oxigênio é uma parte fundamental da vida na Terra. Após uma onda desse gás na atmosfera, há cerca de 2,5 bilhões de anos, a vida multicelular em nosso planeta começou a florescer.
O momento não é coincidência, mas o oxigênio não pode levar todo o crédito. De acordo com alguns cientistas, há outro elemento lá fora também crucial para esse boom evolucionário, e seu nome é ferro.
Em uma nova revisão sobre a disponibilidade de ferro para a vida ao longo da história do nosso planeta, o cientista da Terra da Universidade de Oxford Jon Wade e sua equipe propõem que as flutuações desse metal ajudaram a impulsionar a evolução na Terra.
Hoje, o ferro é um elemento necessário para praticamente todas as formas de vida. É o que permite às células sentir oxigênio, gerar energia, replicar DNA e expressar genes. Na verdade, existem apenas dois organismos conhecidos em nosso planeta que atualmente não precisam desse metal para sobreviver.
Nos primeiros dias da Terra, havia muito ferro geológico disponível, especialmente no manto e na crosta. O ferro sólido localizado aqui foi provavelmente “semeado” por meteoritos do espaço sideral e, como esse material podia se dissolver em oceanos antigos, o ferro também era abundante no ambiente marinho.
Após o Grande Evento de Oxidação (GOE), no entanto, as condições começaram a mudar. O ferro solúvel começou a escassear e a competição pelo ferro entre as células aumentou.
As formas de vida, portanto, tiveram que descobrir como reciclar o ferro das células mortas, roubar o ferro das células vivas ou viver em outra célula e usar seu aparato de agarrar o ferro para permanecer vivas.
Essas batalhas pelo ferro são o que alguns cientistas acreditam ter desencadeado a evolução multicelular.
“Infecção, predação e endossimbiose são comportamentos que mudam o foco da aquisição de ferro de fontes minerais para outras formas de vida, e cada um dos três comportamentos pode evoluir para outros ao longo do tempo – por exemplo, infecções inicialmente exploratórias podem se tornar mutuamente simbióticas”, explicam os autores.
Em comparação com os eucariotos modernos, ou organismos multicelulares, acredita-se que as formas mais antigas de vida unicelular, como bactérias e Archaea, dependiam mais do ferro para sobreviver.
Isso sugere que os organismos modernos aprenderam a usar o elemento com mais eficiência ao longo de milhões de anos, pois sua presença no meio ambiente flutuou.
De acordo com essa nova teoria, os oceanos da Terra perderam a maior parte de seu ferro solúvel devido ao aumento do oxigênio atmosférico. Quando a água e o ferro sólido interagem na presença de oxigênio, o ferro é rapidamente oxidado – o que é mais difícil de ser usado por seres vivos.
Para agarrar o elemento nesta forma, é necessário que as células desenvolvam pequenas moléculas orgânicas, chamadas sideróforos. Hoje, quase todas as bactérias, plantas e fungos têm essas estruturas, mas bilhões de anos atrás, isso representava uma nova forma de sobrevivência.
À medida que as formas de vida com sideróforos começaram a se reunir perto de um número limitado de fontes geológicas ricas em ferro, os pesquisadores acreditam que o apinhamento inevitavelmente levou a “interações célula-célula cada vez mais complexas”.
Archaea nas fontes termais de Yellowstone, por exemplo, só pode realmente prosperar em esteiras de óxido de ferro. Enquanto os eucariotos modernos podem viver fora dessas fontes geológicas, desde que existam formas biológicas de ferro disponíveis.
“Apesar do esgotamento do ferro biodisponível, durante a recuperação da vida pós-GOE e sua diversificação subsequente (e passagem por outros eventos sucessivos de extinção em massa), o ferro manteve sua preeminência nos sistemas biológicos”, escrevem os autores.
“Presumivelmente, isso ocorre porque o ferro tem propriedades eletroquímicas únicas que tornam possível, ou tornam eficiente, uma gama de processos bioquímicos de forma que outros elementos não podem ser amplamente substituídos por ferro dentro das proteínas sem causar uma desvantagem significativa.”
A simples falta de substituição do ferro significa que os organismos tiveram que competir, trapacear ou cooperar para sobreviver após o GOE, e esses desenvolvimentos poderiam muito bem ter causado adaptações extremas nos genomas e no comportamento celular ao longo do tempo.
Quando o evento de oxigenação neoproterozóico mais recente ocorreu, cerca de 500 milhões de anos atrás, ele apenas exacerbou essas mudanças.
O início da vida terrestre pode, portanto, ter começado com uma abundância de ferro, mas somente quando o ferro se tornou escasso essas formas de vida começaram a crescer em complexidade.
Dado que um aumento no CO2 atmosférico pode aumentar a deficiência de ferro na cadeia alimentar, os pesquisadores dizem que precisamos saber mais sobre como a vida lida com os fluxos e refluxos desse elemento crucial.
As descobertas também indicam uma possível forma de medir o potencial de vida em outros planetas, como Marte, onde o óxido de ferro também pode ser encontrado no manto. Se este planeta for rico o suficiente em ferro, isso pode indicar um possível porto para algumas das formas de vida mais simples.
Publicado em 07/12/2021 21h16
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