Há 4,2 bilhões de anos, nosso último ancestral comum universal estava em uma “corrida armamentista” contra o maior adversário da vida: o vírus

Cientistas traçaram as origens da vida na Terra para aproximadamente 4,2 bilhões de anos atrás, lançando luz sobre o Último Ancestral Comum Universal, ou LUCA. Esta descoberta, publicado em Nature Ecology & Evolutionfornece uma reconstrução detalhada do LUCA, oferecendo novas perspectivas sobre a evolução da vida e a luta contra o maior inimigo da vida, o vírus.

Liderado por uma equipe da Universidade de Bristol, um grupo internacional de pesquisadores empregou uma combinação de testes moleculares e biogeoquímicos para estimar a idade e as características de LUCA. Ao analisar duplicatas de genes pré-LUCA e calibrá-las com fósseis microbianos e registros de isótopos, eles determinaram que LUCA viveu há cerca de 4,2 bilhões de anos, o que é muito antes do que eles esperavam.

Compreender que a vida começou tão cedo tem implicações significativas para o nosso conhecimento de História da Terra. A maioria das estimativas coloca a Terra com cerca de 4,54 bilhões de anos. Com a vida começando há cerca de 4,2 bilhões de anos, a vida começou muito rapidamente, e condições para acolher a vida foram estabelecidos rapidamente no planeta.

“Não esperávamos que LUCA fosse tão antigo, apenas centenas de milhões de anos após a formação da Terra”, disse a Dra. Sandra Álvarez-Carretero, uma das coautoras do estudo. em um comunicado à imprensa. “No entanto, nossos resultados se encaixam com as visões modernas sobre a habitabilidade da Terra primitiva.”

No entanto, LUCA não estava sozinho. Estava sendo caçado.

Os insights do estudo sobre as capacidades metabólicas e o contexto ecológico do LUCA fornecem uma imagem mais clara da biosfera inicial. A capacidade do LUCA de realizar acetogênese e outros processos metabólicos destaca a adaptabilidade e a complexidade das primeiras formas de vida, que eram capazes de prosperar em ambientes diversos e desafiadores.

De acordo com o estudo, a equipe usou análise de tempo de divergência de duplicatas de genes que existiam antes do LUCA, permitindo estimativas de idade mais precisas. A equipe também utilizou um algoritmo de reconciliação probabilística de gene e árvore de espécies para inferir o tamanho do genoma e as capacidades metabólicas do LUCA. Basicamente, eles fizeram uma espécie de árvore genealógica complexa para o LUCA e notaram que o ancestral mais antigo da nossa espécie teve que lutar para sobreviver.

Ao contrário da noção de LUCA como uma entidade isolada, o estudo infere que LUCA era parte de um sistema ecológico estabelecido. Seu metabolismo teria criado nichos para outros membros da comunidade microbiana, facilitando a reciclagem de hidrogênio por meio da fotoquímica atmosférica. Esse processo poderia ter sustentado um ecossistema inicial modestamente produtivo. Simplificando, permitiu que outras formas de vida simples prosperassem ao seu redor, bem como o adversário mais antigo da vida: os vírus.

“Nosso estudo mostrou que o LUCA era um organismo complexo, não muito diferente dos procariontes modernos, mas o que é realmente interessante é que está claro que ele possuía um sistema imunológico inicial, mostrando que mesmo há 4,2 bilhões de anos, nosso ancestral estava se envolvendo em uma corrida armamentista com vírus”, explicou o coautor Dr. Davide Pisani.

Enquanto houver nenhum consenso firme sobre a origem dos vírusos cientistas sabem que, diferentemente do caminho eventual do LUCA para células simples e depois complexas, os vírus sempre existiram. Enquanto o caminho evolutivo do LUCA se esforçou para se tornar cada vez mais complexo, os vírus evoluíram para a simplicidade e eficiência brutal.

Isso fez do nosso ancestral de 4,2 bilhões de anos um alvo. O estudo sugere que o LUCA tinha um tamanho de genoma de aproximadamente 2,75 megabases (Mb), codificando cerca de 2.657 proteínas, o que é comparável aos procariontes modernos. Os pesquisadores acreditam que o LUCA era provavelmente um acetogênio anaeróbico de grau procarionte, capaz de acetogênese — uma forma de metabolismo que produz acetato a partir de dióxido de carbono e hidrogênio. Além disso, ele possuía uma forma inicial do sistema CRISPR-Cas, que é usado por bactérias e arqueias modernas para se defender contra vírus.

Ao estudar o genoma do LUCA, a equipe descobriu a presença de 19 famílias de proteínas efetoras CRISPR-Cas de classe 1, sugerindo que as primeiras formas de vida já estavam tentando descobrir como sobreviver contra vírus.

“Nosso trabalho reúne dados e métodos de várias disciplinas, revelando insights sobre a Terra primitiva e a vida que não poderiam ser alcançados por nenhuma disciplina sozinha”, explicou o coautor Professor Philip Donoghue. “Ele também demonstra o quão rápido um ecossistema foi estabelecido na Terra primitiva. Isso sugere que a vida pode estar florescendo em biosferas semelhantes à da Terra em outros lugares do universo.”