Fósseis eucariotas de 1,75 mil milhões de anos em Darwin, Austrália revelam o papel do oxigénio

Em Darwin, no norte tropical da Austrália, um armazém ao ar livre guarda dezenas de tabuleiros com testemunhos cilíndricos de rocha.

Estes testemunhos vieram de furos de sondagem perfurados a centenas de metros de profundidade por empresas de prospeção mineira há várias décadas.

Entre o material armazenado no Northern Territory Geological Survey há testemunhos de argilito - uma rocha sedimentar formada a partir de lama do fundo marinho que endureceu ao longo do tempo.

Quando estes furos foram feitos, as equipas de exploração, em grande medida, não suspeitavam que dentro de alguns destes argilitos existiam fósseis de organismos microscópicos: vestígios enterrados no fundo de um antigo mar interior que, há mais de 1,5 mil milhões de anos, cobriu grande parte do norte da Austrália.

Como mostramos num novo estudo publicado hoje na Nature, estes fósseis são essenciais para enfrentar um enigma antigo sobre um dos maiores saltos evolutivos da história da vida: a origem dos eucariotas, a inovação que acabaria por permitir toda a vida complexa na Terra.

Pequenos, mas complexos

Toda a vida na Terra pode ser agrupada em dois grandes tipos, profundamente distintos ao nível celular.

Os procariotas (bactérias e arqueias) têm uma organização celular simples e são, na sua maioria, unicelulares.

Já os eucariotas - que incluem todos os animais, plantas, algas e fungos - diferem de forma marcada. As suas células são muito mais elaboradas: possuem um núcleo e outras estruturas especializadas, como organelos, que desempenham funções específicas.

A chamada revolução eucariótica alterou o planeta: abriu caminho ao aparecimento dos animais e, muito mais tarde, a nós.

Com base no que se observa nos genes de organismos atuais, existe hoje um consenso alargado de que o último ancestral comum de todos os eucariotas vivos resultou da união simbiótica de (pelo menos) dois microrganismos procariotas: uma arqueia e uma bactéria.

As primeiras provas de vida eucariótica surgem precisamente sob a forma destes fósseis de organismos unicelulares. Revelam um grau de complexidade celular ausente nos procariotas, mas habitual nos eucariotas.

Encontram-se fósseis de eucariotas um pouco por todo o mundo em rochas com, pelo menos, 1,5 mil milhões de anos. No Território do Norte, porém, os fósseis mais antigos datam de 1,75 mil milhões de anos - e são, atualmente, os fósseis de eucariotas mais antigos conhecidos à escala global.

Apesar disso, o mundo em que os primeiros eucariotas evoluíram continua envolto em incerteza. E permanecem por esclarecer inúmeros aspetos fundamentais sobre a sua natureza.

Oxigénio - aliado ou inimigo?

Muitos tipos de bactérias conseguem viver e crescer em locais onde não existe oxigénio. Em contraste, quase todos os eucariotas atuais dependem de oxigénio para sobreviver.

Isto acontece porque a respiração aeróbia - a degradação dos alimentos usando oxigénio - fornece as enormes quantidades de energia exigidas pela vida complexa.

No entanto, nos últimos anos, a ideia de que o oxigénio terá sido sempre benéfico para todos os eucariotas tem sido contestada. O motivo prende-se com descobertas inesperadas de eucariotas enigmáticos capazes de prosperar em condições sem oxigénio.

Além disso, as evidências no registo geológico têm vindo a acumular-se e indicam que, quando os eucariotas começaram a evoluir, o oxigénio provavelmente era muito mais raro.

Se assim era, os habitats marinhos sem oxigénio teriam sido a norma.

No seu conjunto, estas observações puseram em causa a suposição de que os eucariotas dependem do oxigénio desde a sua origem.

Estudos genéticos de microrganismos vivos - pertencentes a grupos considerados próximos dos ancestrais do primeiro eucariota - podem trazer pistas importantes sobre a ancestralidade eucariótica.

Mas só o registo fóssil nos permite conhecer linhagens há muito extintas.

E apenas a geologia oferece uma janela para perceber como era o mundo em que estes organismos viveram.

Mais de 12.000 fósseis

Neste novo estudo, triturámos amostras dos testemunhos de argilito guardados em Darwin e, em seguida, dissolvemo-las. Através da análise, ao microscópio, do resíduo orgânico resultante dessa dissolução, identificámos mais de 12.000 fósseis.

Também examinámos os próprios argilitos onde os fósseis ficaram preservados, para compreender melhor as condições ambientais no momento em que os sedimentos foram depositados.

Isso permitiu-nos inferir quais os habitats ocupados por estes eucariotas. E, ao analisarmos a química destes argilitos, foi possível avaliar se existia oxigénio na água do mar antiga.

Os nossos resultados indicam que os fósseis de eucariotas aparecem em ambientes que vão desde planícies lodosas costeiras até ao mar aberto. Contudo, só surgem nas amostras depositadas em contextos oxigenados.

Já as amostras provenientes de ambientes sem oxigénio continham apenas formas simples, procariotas.

Este padrão sugere que até os eucariotas mais antigos conhecidos - que viveram na Terra entre 1,7 e 1,4 mil milhões de anos atrás - dependiam do oxigénio. Estes dados reforçam uma hipótese antiga: o oxigénio terá desempenhado um papel determinante no impulso evolutivo dos primeiros eucariotas.

Esclarecer os fatores e o contexto por trás deste grande salto evolutivo associado aos eucariotas iniciais continua a ser uma das questões em aberto mais importantes nas ciências da vida.

Estudos em curso sobre estes microfósseis antigos e enigmáticos irão, sem dúvida, revelar mais sobre as nossas próprias origens - e sobre o nosso lugar no cosmos.

Maxwell Lechte, Investigador Associado em Geobiologia, University of Sydney, e Leigh Anne Riedman, Investigadora de Pós-Doutoramento, Departamento de Ciências da Terra, University of California, Santa Barbara

Este artigo é republicado de The Conversation ao abrigo de uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.