Quando pensamos em evolução Darwiniana, a primeira coisa que nos vêm à mente é mudança. Isso porque quando pensamos na extrema diversidade biológica hoje presente no planeta, incluindo elefantes, palmeiras, coelhos e fungos, é quase impossível imaginar que tudo originou de um único organismo, o LUCA. Apesar de difícil, quando analisamos o ADN de todos os organismos vivos, é indiscutível a relação que todos nós (seres vivos) temos. Tecnicamente, compartilhamos 98% do nosso ADN com chimpanzés, 70% com lesmas e 50% com bananas. Por mais irónico que isso possa parecer, todas as evidências científicas sugerem que em algum lugar há aproximadamente quatro mil milhões de anos atrás, o organismo ancestral de todas as formas vivas nasceu e passou os seus genes para a eternidade (se permitirmos).
Ainda não sabemos precisar o local de nascimento do LUCA, ou como era o seu funcionamento celular, mas podemos inferir algumas informações baseados em comparações com organismos semelhantes, como por exemplo o que LUCA fazia para obter energia.
LUCA representa uma grande mudança para o campo da filogenética
Filogenética é o campo da biologia que classifica os organismos vivos baseados no seu ADN, dessa forma, criando árvores da vida baseadas em diferenças genéticas. Se para a corrida espacial precisamos de foguetões, para a busca do LUCA precisamos de genes, as menores unidades funcionais hereditárias.
Como podemos imaginar, se encontrar fósseis é uma tarefa árdua e longa, encontrar genes ancestrais é algo ainda mais difícil. Essa complexidade não impediu a equipa do Prof. Dr. Bill Martin da Universidade de Düsseldorf de encontrar alguns desses genes. A abordagem utilizada pela equipa baseou-se na utilização de genes que não são transferidos para outros organismos no fenómeno conhecido como transferência lateral de genes, dessa forma, reduzindo de 11.000 genes possíveis para 355 que poderiam potencialmente pertencer a LUCA.
Essa descoberta, apesar de extremamente interessante do ponto de vista biológico, trouxe muitas críticas baseado na quantidade diminuta de genes presentes em LUCA. Todavia, quando analisamos as teorias vigentes sobre origem da vida, percebemos que todas as hipóteses se baseiam na aquisição de moléculas presentes no meio ambiente. Isso indica que mesmo tendo uma quantidade reduzida de genes, LUCA pode ter tido a habilidade de sintetizar moléculas complexas como aminoácidos e proteínas, contanto que o meio fosse favorável para estas reações químicas.
Adicionalmente, o estudo desses genes indica que a árvore da vida não é baseada em três grandes domínios (Eukarya, Bacteria e Archaea) e sim em dois (Bacteria e Archaea) que durante milhões de anos foram as únicas formas de vida no Planeta Terra. A evolução encarregou-se de dar origem a organismos mais complexos a partir desses blocos basais, assim, dando origem aos Eukarya, que entre muitas outras espécies, possui os humanos, os elefantes, as palmeiras e os fungos.
Do que LUCA se alimentou?
Os 355 genes de LUCA indicam que o ambiente atual mais provável para suportar a vida desse organismo seriam as fumarolas oceânicas, devido a sua alta produção de hidrogénio como forma de energia. Um outro processo também associado a fontes hidrotermais é a serpentinização, um fenômeno geológico no qual rochas são modificadas, resultando em altas produções de hidrogénio que poderiam vir a ser consumidas como fonte de energia. Um outro local no qual acreditamos existir serpentinização é Marte, indicando que no passado o Planeta vermelho possa ter tido as condições necessárias para suportar a vida como conhecemos no Planeta Terra (ou vice-versa).
Um outro facto interessante, é a presença de um gene responsável por uma enzima encontrada em organismos extremófilos atuais, a girase-reversa. Isso indica que talvez, tenhamos microrganismos vivos muito semelhantes ao LUCA que sofreram poucas mudanças ao longo do tempo.
LUCA e a Astrobiologia
A compreensão científica da origem da vida está diretamente relacionada com as nossas origens e o nosso lugar no universo. A caracterização de LUCA e os seus mistérios permite-nos indagar sobre as condições nas quais meras reações químicas se tornam algo mais complexo e autossuficiente, num processo a que chamamos de vida.
Está cada vez mais claro que as condições das quais LUCA viveu, estão presentes em diversos mundos no nosso sistema solar. Se por um minuto pararmos para contemplar a vastidão do universo com seus milhares de milhões de sistemas solares, somos indubitavelmente levados a conclusão lógica de que em algum lugar, nesse exato momento, algum outro LUCA está a nadar em lagos hidrotermais, esperando para deixar o seu legado para a eternidade.
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Lago Vostok: um análogo terrestre para a vida extra-terrestre
Teus dados sobre o LUCA tão um pouco desatualizados. O recente estudo do Instituto Pasteur, na França, indicou AUSÊNCIA da proteína girase reversa no LUCA, que os leva a crer, agora, que LUCA não vivia em ambiente profundo de elevada temperatura, mas ao contrário, que viveu em águas de temperaturas bem mais amenas.
Oi Diego, tudo bem? Prieiramente gostaria de agradecer pelo seu comentário. Então, vamos por partes. Como bem sabes, estudar o metabolismo de uma célula que viveu a bilhões de anos atrás não é fácil. O que sabemos é que LUCA provavelmente teve um metabolismo bem simples, baseado CO2 e H2. Existem poucas vias metabólicas que fixam CO2 com dependência de H2. Um deles (e mais simpls) é o Wood–Ljungdahl. O artigo que você mentionou basea-se somente na presença da girase reversa (caso tenha se referido a este artigo “Positively twisted: The complex evolutionary history of Reverse Gyrase suggests a non-hyperthermophilic Last Universal Common Ancestor”), porém, outras abordagem para poder rastrear o LUCA baseam-se na ancestralidades desses metabolismos (O Wood–Ljungdahl por exemplo precisa de cofatores inorgânicos bem primitivos, baseados em metais de transição como Fe e S) e a presença de proteínas semelhantes em clados basais da árvore da vida sugere que LUCA provavelmente foi anaeróbico, fixava CO2 e talvez N2 e era termofílico (ou pelo menos, tolerava temperaturas relativamente altas (termotolerante)). Essas proteínas referidas anteriormente são repletas de sítios ativos contendo FeS. Outro ponto interessante é a possível dependência de flavinas, methionina, ferridoxina, coenzima A, molibdenopterina, selênio, etc… Pela parte da transmição vertical de genes, hoje temos uma certa convicção de que independente do metabolismo, o código genético de LUCA teve muitas modificações nos nucleotídeos, incluindo metilações, o que está diretamente relacionado com uma alta taxa de mutação. A questão de não possuir a girase reversa é mais relacionada ao fato de células metanogênicas e acetogênicas possuirem a tal, o que, não quer dizer que estes são os mais organismos mais próximos do LUCA (provavelmente são, mas precisa-se de mais evedências antes de fazermos essa afirmação). Adicionalmente, existem fossas hidrotermais “frias” (se quiser saber mais, procure por Lost city hydrthermal system), nesse caso, a temperatura é relativamente baixa, existe pouca pressão e muita descarga de metais de transição. Mas essa é uma outra discução. Espero ter te mostrado um outro lado. Forte abraço.