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.

Representação esquemática da árvore da vida evidenciando LUCA, sigla em inglês para the Last Universal Common Ancestor, ou último ancestral comum universal. (Imagem de Nature Microbiology).

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.

Representação artística de cromossomos, ADN e os genes. (Imagen de EuroGentest)

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).

Animação do Mars 2020 Rover em terreno Marciano

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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FONTENASA/Astrobiology
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Andrey Vieira é brasileiro, natural do Rio de Janeiro. É licenciado em ciências biológicas pela Universidade Federal Fluminense (UFF), com enfoque em bioquímica e Geoquímica Orgânica. Durante sua graduação foi selecionado como estudante de alta performance para poder realizar um intercâmbio académico na Universidade Estadual de Montana, nos Estados Unidos, na área de Astrobiologia, Origem da Vida e Biogeoquímica. Essa escolha acabou por lhe render uma oportunidade de trabalho como assistente de pesquisa no NAI (NASA Astrobiology Institute) no Massachusetts Institute of Technology (MIT). Durante o tempo de pesquisa no MIT, o Andrey realizou uma série de estudos sobre o funcionamento das moléculas que conferem resistência a altas temperaturas em organismos extremófilos (Organismos que possuem preferência fisiológica por condições geoquímicas extremas, como altas temperaturas ou acidez extrema). Atualmente reside na Dinamarca como estudante da Universidade de Aarhus, e trabalha na sua Tese de Mestrado no Instituto Max-Planck de Biologia Marinha. Seu trabalho atual foca na bioquímica e fisiologia de bactérias poliextremófilas (Células que possuem preferência não só por uma condição específica, mas por um conjunto de fatores extremos concomitantemente) e como esses microrganismos podem vir a ser usados não somente para compreender como a vida teria se originado no planeta Terra, mas também como o estudo dessa fisiologia única pode vir a levar a criação de novas ferramentas biotecnológicas de grande relevância, nomeadamente para a indústria da construção civil e petroquímica. Andrey Vieira também é um entusiasta da astrofísica e epistemologia, possuindo mais de dez cursos em assuntos relevantes na área de exploração planetária e cosmologia, conferidos por diferentes instituições de pesquisa no Brasil e no mundo inteiro. Como comunicador científico, atuou por dois anos como auxiliar na disciplina de epistemologia da UFF e mediador/bolsista no projeto “Ciência sob tendas” levando a comunicação de ciência e tecnologia para escolas e comunidades carentes no estado do Rio de Janeiro.