Quando os cientistas executaram a análise de DNA em um núcleo de sedimentos retirado do fundo do oceano Ártico em 2010, descobriram algo surpreendente. Um organismo anteriormente desconhecido pertencente ao estranho domínio de micróbios chamado Archaea parecia ter características genômicas associadas a um domínio totalmente diferente – Eukaryota.
Eles chamaram sua descoberta de Lokiarchaeota, em homenagem à abertura hidrotermal do castelo de Loki, perto da Groenlândia, onde foi encontrada; mas a dúvida obscureceu a descoberta. A amostra poderia ter sido contaminada por outra coisa no núcleo?
Agora, graças ao trabalho dos cientistas japoneses, essas dúvidas podem ser sanadas. Pela primeira vez, eles isolaram Lokiarchaeota e o cultivaram em um laboratório.
Isso significa que, pela primeira vez, os pesquisadores podem estudar e interagir de perto com os Lokiarchaeota vivos, o que poderia nos ajudar a encontrar nossos primeiros ancestrais neste incrível planeta azul. Sua pesquisa foi lançada no ano passado e agora foi publicada na revista Nature.
A árvore da vida, em sua base, é dividida em três domínios. Uma delas é ocupada por bactérias – micróbios unicelulares que não possuem núcleo ou organelas ligadas à membrana e se movimentam agitando estruturas semelhantes a cabelos, chamadas flagelos. Outro são eucariotos, organismos cujas células possuem núcleos e membranas. Esse domínio inclui humanos, animais, plantas e algas.
E depois há arquéias. Eles são muito parecidos com bactérias, pois não possuem núcleos e organelas ligadas à membrana e se movimentam usando flagelos. Mas existem algumas diferenças importantes. Eles se dividem de maneira diferente. Suas paredes celulares são feitas de coisas ligeiramente diferentes. E o RNA deles é diferente o suficiente para separá-los na árvore filogenética.
Mas então veio a Lokiarchaeota – seguido por outros espécimes de archaea que tinham características eucarióticas. Estes foram nomeados Thorarchaeota, Odinarchaeota e Heimdallarchaeota (para seguir a mesma convenção de nomenclatura).
Coletivamente, eles são chamados de archaea de Asgard, e alguns cientistas pensam que poderiam ser a origem da vida eucariótica – talvez depois que um arcaeon semelhante a Asgard engolisse uma bactéria.
Mas é difícil dizer sem estudar os organismos em detalhes isolados. É aqui que os cientistas japoneses entram. Eles recuperaram um núcleo de sedimentos do fundo do mar na Calha de Nankai, a 2.533 metros (8.310 pés) abaixo do nível do mar, em 2006.
Isso foi antes que alguém soubesse sobre Asgard archaea. Somente mais tarde, uma análise de RNA de sua rica amostra revelou a presença de um organismo do tipo Lokiarchaeota.
Quando a equipe começou seu trabalho, eles ainda não sabiam disso. Eles cultivaram cuidadosamente suas amostras por cinco anos, em um sistema de biorreator de fluxo contínuo alimentado com metano, projetado para imitar as condições de uma ventilação de metano em alto mar. Muito lentamente, os micróbios se multiplicaram.
O próximo passo foi colocar as amostras do biorreator em tubos de vidro com nutrientes para mantê-los alimentados e crescendo. Lá eles ficaram assentados por mais um ano, finalmente começando a desenvolver uma população muito fraca de Lokiarchaeota.
Então, a equipe investiu ainda mais tempo no isolamento, cultivo e crescimento dessa população de divisão lenta. As populações bacteirais comuns geralmente levam cerca de meia hora para dobrar. Lokiarchaeota levou 20 dias.
“Subculturas repetidas … gradualmente enriqueceram o arco-íris com taxa de crescimento extremamente lenta e baixo rendimento de células”, escreveram os pesquisadores em seu artigo.
“A cultura consistentemente teve 30-60 dias de fase de latência e exigiu mais de 3 meses para atingir o crescimento total. […] A variação das temperaturas de cultivo e as combinações e concentrações de substrato não melhoraram significativamente a fase de latência, a taxa de crescimento ou o rendimento de células”.
Ao todo, o experimento levou 12 anos. Os pesquisadores batizaram o micróbio cultivado de Prometheoarchaeum syntrophicum – em homenagem a Prometheus, o antigo mitológico grego Titã, que foi creditado por criar seres humanos a partir de argila.
Eles fizeram várias descobertas curiosas. A primeira é que o Prometheoarchaeum cresceria apenas na presença de um ou dois outros micróbios, o archaeon Methanogenium e a bactéria Halodesulfovibrio. Quando Prometheoarchaeum divide aminoácidos em alimentos, produz hidrogênio, que os outros micróbios comem.
Se fosse permitido que o hidrogênio permanecesse, as experiências revelaram, isso poderia prejudicar ainda mais o crescimento já lento do Prometheoarchaeum, indicando que a arquéia tem uma relação simbiótica com outros micróbios, neste caso sintrófica – o que significa que o crescimento de uma espécie ou de ambos depende do que outro come.
Então, quando o organismo foi examinado ao microscópio eletrônico, ele revelou uma forma incomum para um tentáculo de arco-íris brotando de seu corpo, dentro do qual seus micróbios parceiros estavam aninhados. Quando o oxigênio começou a aumentar na Terra, sugeriram os pesquisadores, esse organismo poderia ter mudado para um relacionamento com bactérias que usavam oxigênio, aumentando suas chances de sobrevivência e iniciando o caminho para a vida eucariótica.
E, de fato, o seqüenciamento de DNA revelou as características eucarióticas observadas em outras archaea de Asgard.
Obviamente, mais trabalho precisa ser feito. O prometheoarchaeum pode ser bem diferente da arquéia de bilhões de anos atrás. E está longe de ser a prova definitiva de que os eucariotos evoluíram da arquéia.
Até agora, o estudo está disponível antes da revisão por pares, por isso será interessante ver o que a comunidade científica faz com o tempo. Mas não importa o que aconteça agora, aprenderemos muito com este trabalho.
“Este é um artigo monumental que reflete uma tremenda quantidade de trabalho e perseverança”, disse à Nature em agosto de 2019, quando o trabalho foi anunciado pela microbiologista evolucionista Thijs Ettema, da Universidade de Wageningen, que não estava associada ao artigo.
“É um grande passo à frente no entendimento dessa importante linhagem”.
Publicado em 18/01/2020
Artigo original:
Estudo original (base científica):
Achou importante? Compartilhe!
Assine nossa newsletter e fique informado sobre Astrofísica, Biofísica, Geofísica e outras áreas. Preencha seu e-mail no espaço abaixo e clique em “OK”: