🧬 A vida complexa surgiu quase um bilhão de anos antes do estimado

A cronologia da evolução terrestre guarda surpresas. Enquanto os cientistas acreditavam que a vida complexa precisava de oxigênio, uma descoberta recente mostra que ela começou a se formar em oceanos desprovidos desse elemento, quase um bilhão de anos antes do estimado.

Os primeiros organismos na Terra eram procariotos, células simples sem núcleo. Durante bilhões de anos, eles dominaram o planeta. Foi só muito mais tarde que os eucariotos, com suas estruturas internas elaboradas, surgiram. Esse grupo inclui algas, fungos, plantas e animais.


Para traçar essa história, uma equipe internacional usou uma versão aprimorada do relógio molecular (veja a explicação no final do artigo). Essa técnica permite estimar o momento em que espécies compartilharam um ancestral comum. Analisando mais de cem famílias de genes e comparando-as com dados fósseis, os pesquisadores reconstruíram uma árvore da vida mais precisa. O estudo, realizado por cientistas da Universidade de Bristol, combina paleontologia, filogenética e biologia molecular para oferecer uma visão detalhada.

Os resultados são surpreendentes. A transição para células mais elaboradas teria começado há cerca de 2,9 bilhões de anos. Estruturas como o núcleo se formaram bem antes do aparecimento das mitocôndrias. Essas conclusões levaram a um novo modelo batizado de 'CALM', que significa Complex Archaeon, Late Mitochondrion (ou seja, Archaea Elaborada, Mitocôndria Tardia). Os pesquisadores explicam que esse cenário substitui hipóteses anteriores sobre a eucariogênese.

Um aspecto importante deste estudo é o descompasso temporal entre a evolução dos eucariotos e o aumento do oxigênio atmosférico (mais detalhes no final do artigo). As mitocôndrias, frequentemente associadas à respiração oxigenada, apareceram mais tarde, coincidindo com o primeiro aumento significativo de oxigênio. Assim, o ancestral archaea dos eucariotos desenvolveu características elaboradas em um ambiente anaeróbico. Isso indica que o oxigênio não era um pré-requisito para os primeiros passos dessa evolução.

Esta pesquisa, publicada na Nature, desafia várias ideias estabelecidas. Ela demonstra que a vida pôde evoluir para formas avançadas sem depender imediatamente do oxigênio. As implicações são vastas, abrindo novas perspectivas sobre as condições propícias para o surgimento da complexidade biológica.

O relógio molecular

O relógio molecular é uma técnica usada na biologia evolutiva para estimar o tempo decorrido desde que duas espécies divergiram de um ancestral comum. Ela se baseia na ideia de que as mutações genéticas se acumulam em um ritmo relativamente constante ao longo do tempo. Comparando sequências de DNA ou proteínas entre diferentes espécies, os cientistas podem calcular datas aproximadas para eventos evolutivos.

Este método requer dados de calibração, frequentemente obtidos de fósseis conhecidos. Por exemplo, se um fóssil de um organismo é datado de uma certa idade, isso permite ajustar a taxa de mutação. O estudo recente expandiu essa abordagem ao integrar centenas de espécies e focar em famílias de genes específicas, melhorando assim a precisão das estimativas.

O relógio molecular é particularmente útil para estudar períodos onde os fósseis são raros, como a evolução inicial da vida. Ele ajuda a preencher lacunas no registro fóssil e a reconstruir árvores filogenéticas mais completas. No entanto, ele tem limitações, pois a taxa de mutação pode variar entre linhagens ou conforme as condições ambientais.

Os avanços recentes, como o uso de modelos estatísticos elaborados, tornaram essa técnica mais confiável. Ela continua a desempenhar um papel essencial na nossa compreensão da história da vida na Terra, permitindo descobertas que redefinem as cronologias estabelecidas.

O papel do oxigênio na evolução

Tradicionalmente, o oxigênio atmosférico era considerado um elemento importante para o surgimento da vida complexa. Acreditava-se que níveis elevados de oxigênio, alcançados há cerca de 2,4 bilhões de anos durante a Grande Oxidação, eram necessários para o desenvolvimento dos eucariotos, especialmente para alimentar as mitocôndrias por meio da respiração celular.

No entanto, o novo estudo revela que as características eucarióticas apareceram bem antes desse período, em ambientes desprovidos de oxigênio. Isso indica que o oxigênio não foi um motor inicial da evolução em direção a células mais elaboradas. As archaeas ancestrais podem ter evoluído para formas mais avançadas usando outras fontes de energia, como compostos químicos disponíveis nos oceanos primitivos.

Esta perspectiva modifica nossa visão das condições propícias à vida. Ela mostra que a complexidade biológica pode surgir sob diferentes regimes metabólicos, sem depender exclusivamente do oxigênio. Isso tem implicações para a pesquisa sobre as origens da vida na Terra e potencialmente em outros planetas, onde ambientes anaeróbicos também poderiam favorecer a evolução.