O limiar crítico da vida 🌱

A vida na Terra atingiu um ponto de viragem decisivo há cerca de 2,6 mil milhões de anos. Uma equipa internacional de investigadores demonstrou recentemente como o aparecimento de células complexas, chamadas eucarióticas, alterou profundamente o funcionamento dos seres vivos.

Estas células são a base de todos os organismos complexos, desde plantas até animais, incluindo nós. Esta mudança estaria ligada a uma espécie de "salto" na forma como a informação genética é organizada e utilizada. Os cientistas falam de uma transição de fase algorítmica. Um estudo publicado na PNAS descreve este fenómeno surpreendente.


Para compreender esta transformação, os investigadores analisaram milhares de genomas, ou seja, conjuntos completos de ADN. Descobriram que os comprimentos dos genes e das proteínas obedecem a regras matemáticas precisas, que indicam um processo evolutivo progressivo... até um certo limiar crítico.

Tudo mudou quando os genes atingiram em média 1500 letras (ou nucleótidos). Nesse momento, as proteínas deixaram de se alongar, mas algo novo apareceu: sequências de ADN que não codificam diretamente proteínas.

Graças a estas sequências não codificantes, a célula conseguiu contornar um limite físico: produzir proteínas longas tornava-se demasiado complicado. Estas novas porções de ADN permitiram adicionar mais funções sem ter de alongar as proteínas, tornando o sistema genético mais flexível e mais poderoso.

Esta descoberta mistura biologia, informática e física para explicar um dos momentos-chave da evolução. Permite também considerar novos cenários sobre a forma como sistemas complexos — biológicos ou não — podem emergir.

Uma "transição de fase algorítmica", o que é isso?

Uma transição de fase ilustra-se quando a água se transforma em gelo: uma mudança súbita devida a condições que evoluem progressivamente. No caso das células, foi o acúmulo de pequenas mudanças nos genes que desencadeou um grande salto de complexidade.

Ao atingir um certo limiar, as células começaram a integrar sequências não codificantes no seu ADN. Isso mudou completamente a forma como os genes são utilizados e as proteínas produzidas.

Este conceito, vindo da física, ajuda a compreender como formas de vida simples podem de repente evoluir para maior complexidade.

Por que são estas sequências não codificantes tão importantes?

Durante muito tempo consideradas inúteis, ou até como ADN "lixo", estas sequências desempenham na verdade um papel central. Permitem às células controlar com maior precisão a expressão dos genes.

Facilitam, por exemplo, o splicing alternativo, um mecanismo através do qual um único gene pode produzir várias proteínas diferentes. Resultado: mais diversidade, sem aumentar o tamanho do ADN.

O estudo mostra que o seu aparecimento permitiu às células eucarióticas inovar. Separaram certas etapas do processamento da informação genética, o que lhes deu acesso a um imenso leque de novas possibilidades.

Foi esta inovação que tornou possíveis etapas maiores como o aparecimento de organismos multicelulares, onde cada célula pode especializar-se.