Antes que bactérias e arqueias se tornassem dois grandes ramos da vida, seu ancestral comum já possuía parte da química necessária à vida. Mas ainda lhe faltavam muitas enzimas. Segundo um novo estudo, cada uma das duas linhagens teria posteriormente completado esse sistema por conta própria.
Esse sistema é o metabolismo: uma rede de reações que permite às células fabricar seus componentes e transformar energia. As enzimas são as proteínas que hoje aceleram e controlam a maior parte dessas reações. As arqueias, por sua vez, são microrganismos distintos das bactérias, embora os dois grupos possam ser semelhantes.
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Para voltar tão longe no passado, obviamente não existe nenhum fóssil de proteína. Os autores compararam, portanto, as enzimas presentes em 552 genomas bacterianos e 401 genomas de arqueias. Eles relacionaram essas proteínas a 361 reações necessárias para fabricar, entre outras coisas, aminoácidos, bases do DNA e diversos auxiliares químicos das células.
Essa comparação permite buscar as enzimas herdadas de um ancestral muito antigo. Os pesquisadores atribuem 166 delas à LUCA, nome dado ao último ancestral comum das bactérias e das arqueias. Em contrapartida, outras 89 teriam surgido mais tarde no ramo que leva às bactérias, e 38 no que leva às arqueias. Para 37 enzimas, os dados continuam dispersos demais para permitir uma conclusão.
Um ponto muda fortemente a maneira de interpretar esse resultado: a ausência de uma enzima na LUCA não significa necessariamente que a reação correspondente fosse impossível. Ela podia ser realizada de outra maneira, antes do surgimento da proteína moderna.
Os autores propõem que metais presentes no ambiente tenham realizado parte desse trabalho. Ferro, níquel ou cobalto podem acelerar reações químicas sem enzimas. Vários experimentos anteriores já reproduziram, com esses metais e em condições hidrotermais, reações correspondentes a mais da metade do metabolismo central atual.
Esse cenário remete às fontes hidrotermais, onde a água circula por rochas quentes e desencadeia muitas reações químicas. Algumas dessas reações produzem hidrogênio e expõem metais capazes de transformar pequenas moléculas. A química do ambiente poderia, assim, ter fornecido parte do que as células hoje realizam por conta própria.
O estudo também apresenta um teste com o fosfito, um composto de fósforo presente em alguns ambientes hidrotermais. Na presença de metais, ele pode participar da adição de um grupo fosfato ao AMP para formar ADP. Essa molécula pertence ao sistema ATP-ADP, usado atualmente pelas células em suas trocas de energia. Os autores também relacionam 17 auxiliares químicos modernos a funções que os metais podem substituir em experimentos de laboratório.
O cenário proposto, portanto, não implica duas origens independentes da vida. Bactérias e arqueias teriam herdado uma mesma rede química já bastante avançada e, posteriormente, substituído algumas ajudas minerais por enzimas diferentes. Resta determinar até que ponto essas reações sem enzimas podem funcionar juntas em um mesmo ambiente e alimentar de forma duradoura uma rede comparável à das primeiras células.