Um estudo inovador realizado pela UC Santa Barbara e pela Universidade McGill revelou que os organismos eucarióticos, incluindo plantas, animais e fungos, já eram diversos e complexos há 1,64 mil milhões de anos, desafiando suposições anteriores sobre a sua evolução. Esta investigação, baseada em microfósseis recentemente descobertos, indica que a diversificação dos eucariotas ocorreu muito mais cedo e sob uma gama mais ampla de condições ambientais do que se pensava anteriormente, oferecendo novos conhecimentos sobre as origens e o desenvolvimento da vida complexa na Terra. Uma noite suave de verão no Paleoproterozóico, conforme imaginado por DALL-E. Crédito: DALL-E, sugestão de Harrison Tasoff
Pesquisadores da UC Santa Barbara e da Universidade McGill descobriram que há 1,64 bilhão de anos, os organismos eucarióticos já haviam se diversificado em uma ampla gama de formas.
O sol acaba de se pôr em um lodaçal tranquilo no Território do Norte da Austrália; ele será definido novamente em mais 19 horas. Uma jovem lua paira sobre a paisagem desolada. Nenhum animal corre na luz minguante. Nenhuma folha farfalha com a brisa. Nenhum líquen incrusta-se na rocha exposta. O único indício de vida é alguma escória em algumas poças e lagos. E entre ela vive uma comunidade microbiana diversificada de nossos ancestrais.
Num novo relato sobre microfósseis primorosamente preservados, investigadores da UC Santa Barbara e da Universidade McGill revelaram que os organismos eucarióticos já tinham evoluído para uma gama diversificada de formas há 1,64 mil milhões de anos. O artigo, publicado na revista Artigos em Paleontologia, relata um conjunto de fósseis eucarióticos de uma época inicial na história evolutiva do grupo. Os autores descrevem quatro novos táxons, bem como evidências de várias características avançadas já presentes nesses primeiros eucariontes.
“Estes estão entre os eucariontes mais antigos já descobertos”, explicou a autora principal Leigh Anne Riedman, pesquisadora assistente do Departamento de Ciências da Terra da UCSB. “Ainda assim, mesmo nesses primeiros discos, estamos vendo muita diversidade.”
Eukarya forma um dos principais domínios da vida, abrangendo os clados de plantas, animais e fungos, bem como todos os outros grupos cujas células têm um núcleo ligado à membrana, como protistas e algas marinhas. Muitos cientistas pensavam que os primeiros eucariontes eram bastante semelhantes durante o final do Paleoproterozóico e que a diversificação ocorreu há cerca de 800 milhões de anos. Mas Riedman e seus coautores encontraram fósseis de um elenco de personagens deliciosamente diverso e complexo em rochas com quase o dobro da idade.
Trabalho de campo e descobertas
Os cientistas sabiam, através de estudos anteriores, que os eucariontes já tinham evoluído nesta altura, mas a sua diversidade nesta época era pouco compreendida. Então Riedman foi para o Outback no final de 2019. Em uma semana, ela coletou cerca de 430 amostras de oito núcleos perfurados por uma empresa de prospecção; eles agora residem na biblioteca do Serviço Geológico do Território do Norte. Os dois núcleos utilizados para este estudo abrangeram cerca de 500 metros de estratigrafia, ou 133 milhões de anos, com cerca de 15 milhões de anos de deposição significativa.
Riedman retornou aos Estados Unidos com xisto e lamito: remanescentes de um antigo ecossistema costeiro que alternava entre lodaçais rasos e subtidais e lagoas costeiras. Um mergulho no fluorídrico ácido dissolveu a rocha matriz, concentrando os preciosos microfósseis que ela então analisou ao microscópio.
“Esperávamos encontrar espécies com características interessantes e diferentes em suas paredes celulares”, disse Riedman. Ela esperava que essas características pudessem esclarecer o que estava acontecendo dentro das células durante esse período. Chegar a qualquer conclusão sobre o interior celular exigiria muita investigação, uma vez que os fósseis preservam apenas o exterior das células.
Os pesquisadores ficaram surpresos com a diversidade e complexidade preservadas nesses fósseis. Eles registraram 26 táxons, incluindo 10 espécies anteriormente não descritas. A equipe encontrou evidências indiretas de citoesqueletos, bem como estruturas de placas que sugerem a presença de vesículas internas nas quais as placas foram formadas – talvez ancestrais dos corpos de Golgi, presentes nas células eucarióticas modernas. Outros micróbios tinham paredes celulares feitas de fibras ligadas, sugerindo de forma semelhante a presença de um citoesqueleto complexo.
Os autores também encontraram células com um pequeno alçapão, evidência de um certo grau de sofisticação. Alguns micróbios podem formar um cisto para aguardar condições ambientais desfavoráveis. Para emergir, eles precisam ser capazes de gravar uma abertura em sua concha protetora. Fazer esta porta é um processo especializado. “Se você pretende produzir uma enzima que dissolve a parede celular, precisa ter muito cuidado ao usar essa enzima”, disse Riedman. “Portanto, num dos primeiros registos de eucariotas, estamos a observar alguns níveis de complexidade bastante impressionantes.”
Muitas pessoas na área pensavam que esta capacidade surgiu mais tarde, e a evidência dela neste conjunto enfatiza ainda mais o quão diversos e avançados os eucariontes eram mesmo nesta conjuntura inicial. “A suposição sempre foi de que foi nessa época que os eucariontes apareceram. E agora pensamos que as pessoas simplesmente não exploraram rochas mais antigas”, disse a coautora Susannah Porter, professora de ciências da Terra na UC Santa Barbara.
Implicações de pesquisa
Este artigo faz parte de um projeto maior que investiga a evolução inicial dos eucariotos. Riedman e Porter querem saber em que ambientes os primeiros eucariontes se diversificaram, porque estiveram lá, quando migraram para outros locais e que adaptações necessitaram para preencher esses novos nichos.
Uma grande parte deste esforço envolve a compreensão de quando surgiram as diferentes características dos eucariontes. Por exemplo, os autores estão bastante interessados em saber se estes organismos foram adaptados a ambientes oxigenados ou anóxicos. O primeiro sugeriria que eles tinham um metabolismo aeróbico e possivelmente mitocôndrias. Todo eucarioto moderno encontrado descende de ancestrais que possuíam mitocôndrias. Isto sugere que os eucariontes adquiriram a organela muito cedo e que ela proporcionou uma vantagem significativa.
Riedman e Porter estão atualmente trabalhando em um novo relato da diversidade de eucariotos ao longo do tempo. Eles também coletaram amostras ainda mais antigas da Austrália Ocidental e de Minnesota. Entretanto, os seus colaboradores geoquímicos na McGill estão a liderar um estudo sobre os níveis de oxigénio e os habitats preferidos dos eucariotas, aspectos que poderão lançar luz sobre a sua evolução.
“Esses resultados são uma diretriz para procurar materiais mais antigos, eucariontes mais antigos, porque este claramente não é o começo dos eucariotos na Terra”, disse Riedman.
Referência: “Primeiros microfósseis eucarióticos do final do Grupo Paleoproterozóico Limbunya, Bacia de Birrindudu, norte da Austrália” por Leigh Anne Riedman, Susannah M. Porter, Maxwell A. Lechte, Angelo dos Santos e Galen P. Halverson, 25 de dezembro de 2023, Artigos em Paleontologia.
DOI: 10.1002/spp2.1538
