Fontes termais do Japão trazem pistas sobre a origem da vida na Terra

Estima-se que a Terra tenha 4,6 bilhões de anos e a longa trajetória ainda impede os cientistas de saberem exatamente sobre que circunstâncias a vida se iniciou no nosso planeta para alcançar a imensa diversidade que observamos em animais, plantas e até em bactérias.

Uma possibilidade de encontrar vestígios desta vida primordial, porém, está em nascentes de água subterrânea aquecidas naturalmente pelo interior do planeta e que recriam condições semelhantes ao que os investigadores imaginam ter sido o início da Terra.

Um estudo publicado no periódico J-Stage, no início de setembro, constatou que comunidades microbianas ancestrais conseguiram transformar o oxigênio — inicialmente tóxico — em aliado ao combiná-lo com ferro ferroso. A combinação criou energia e sustentou ciclos de carbono, nitrogênio e até parcialmente de enxofre que as permitiu escalar de tamanho.

Os pesquisadores do Instituto de Ciência de Tóquio chagaram a essa conclusão ao investigar fontes termais ricas em ferro. As nascentes de água analisadas simulam a química dos oceanos no período da Grande Oxidação, quando a atmosfera terrestre passou a acumular oxigênio, matéria essencial para a vida.

Os resultados sugerem que a estratégia das comunidades microbianas ancestrais transformaram o ar tóxico em fonte de energia. O processo teria criado ecossistemas de transição antes que a fotossíntese se tornasse estratégia dominante de produção de oxigênio.

Uma das fontes termais analisadas está em Tóquio, duas em Akita e duas em Aomori. “Essas fontes ricas em ferro oferecem um laboratório natural para estudar o metabolismo microbiano em condições comparáveis às da Terra primitiva”, disse Shawn McGlynn, pesquisador líder da investigação, em comunicado à imprensa.

Em quatro das cinco fontes analisadas, a maior parte dos microrganismos se alimentava de ferro, usando pequenas quantidades de oxigênio para transformar o ferro em outra forma química. Já as cianobactérias, que produzem O2, apareceram em pouca quantidade. Apenas uma das fontes de Akita apresentou micróbios que não dependiam do ferro para sobreviver.

A era dos primórdios da vida

O Grande Evento de Oxigenação, estimam os pesquisadores, ocorreu há 2,3 bilhões de anos. Cianobactérias usaram luz solar para dividir moléculas de água e liberar oxigênio, convertendo dióxido de carbono em matéria orgânica. A atmosfera, então, ganhou nova composição com 21% de oxigênio (O₂) e 78% de nitrogênio (N).

Esse aumento mudou o rumo da evolução. Animais respiram graças a essa abundância, mas microrganismos arcaicos enfrentaram dificuldades para lidar com a nova molécula.

A equipe utilizou análise metagenômica e reuniu mais de 200 genomas microbianos de alta qualidade. Os microrganismos que associavam ferro e oxigênio também sustentaram ciclos de carbono e nitrogênio. Genes ligados ao enxofre indicaram ainda um ciclo parcial desse elemento, até então inesperado.

Novas perspectivas para a vida primitiva

“Apesar das diferenças entre os locais, nossos resultados mostram que em presença de ferro ferroso e oxigênio limitado, comunidades de oxidantes de ferro, fotótrofos e anaeróbios coexistem e mantêm ciclos biogeoquímicos completos”, afirmou ´Fatima Li-Hau, coautora do estudo, em material divulgado à imprensa.

A pesquisa indica que, assim como nas fontes termais estudadas, os oceanos primitivos tinham grupos variados de microrganismos. Bactérias que consumiam ferro, cianobactérias e organismos que, vivem sem oxigênio, conviviam juntas e ajudavam a controlar os níveis de O₂ antes de a fotossíntese se tornar dominante.

“Este trabalho amplia o entendimento sobre funções de ecossistemas microbianos durante a transição de um oceano anóxico e rico em ferro para uma biosfera oxigenada”, disse Li-Hau. O estudo aponta também caminhos para a busca de vida em planetas com química semelhante à da Terra primitiva.

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