Descubra os segredos de LUCA, as formas de vida mais antigas da Terra

Uma representação digital que mostra como o LUCA foi realmente atacado por vírus há 4,2 mil milhões de anos. Direitos autorais: Design Gráfico Científico

a Universidade de BristolUm estudo realizado por pesquisadores da Universidade de Harvard descobriu que a vida na Terra, que provém de um ancestral comum chamado LUCA, floresceu logo após a formação do planeta.

Através de análises genéticas e modelos evolutivos, os investigadores identificaram a existência do LUCA há cerca de 4,2 mil milhões de anos, revelando-o como um organismo complexo com um sistema imunitário precoce integrado com os ecossistemas mais antigos da Terra.

Projeto genético de LUCA e seus descendentes

Tudo o que vive hoje descende de um único ancestral comum carinhosamente conhecido como LUCA (Último Ancestral Comum Universal).

LUCA é o suposto ancestral comum do qual descende toda a vida celular moderna, desde organismos unicelulares como bactérias até sequoias gigantes (assim como nós, humanos). LUCA representa a raiz da árvore da vida antes de ser dividida nos grupos hoje conhecidos, Bactérias, Archaea e Eucaliptos. A vida moderna desenvolveu-se a partir de LUCA a partir de várias fontes: a mesma Aminoácidos Eles são usados ​​para construir proteínas em todos os organismos celulares, a moeda comum de energia (ATP), e a existência de maquinaria celular, como ribossomos e outros associados à produção de proteínas a partir de informações armazenadas em ADNe até mesmo o fato de que todas as formas de vida celular usam o próprio DNA como meio de armazenar informações.

Métodos de pesquisa e a era LUCA

A equipe comparou todos os genes encontrados nos genomas dos organismos vivos Classificarcontando mutações que ocorreram em suas sequências ao longo do tempo, desde que compartilharam um ancestral em LUCA.

O tempo de separação de algumas espécies é conhecido a partir do registo fóssil, por isso a equipa utilizou um equivalente genético da equação familiar usada para calcular a velocidade na física para descobrir quando o LUCA existiu, e chegou à resposta de que ocorreu há 4,2 mil milhões de anos. , cerca de quatrocentos milhões de anos após a formação da Terra e do nosso sistema solar.

Sandra Alvarez Carretero, coautora do estudo da Escola de Ciências da Terra de Bristol, disse: “Não esperávamos que o planeta Luca fosse tão antigo, dentro de centenas de milhões de anos após a formação da Terra. No entanto, nossos resultados são consistentes. com visões recentes sobre a habitabilidade da Terra Primitiva.

Insights fisiológicos e modelagem evolutiva de LUCA

Em seguida, a equipe trabalhou para determinar a biologia do LUCA modelando as características fisiológicas das espécies vivas através da linhagem de vida do LUCA. O autor principal, Dr. Edmund Moody, explicou: “A história evolutiva dos genes é complicada pela sua troca entre linhagens. Temos que usar modelos evolutivos complexos para reconciliar a história evolutiva dos genes com a genealogia das espécies.”

Dr Tom Williams, coautor do estudo da Escola de Ciências Biológicas de Bristol, disse: “Uma das vantagens reais aqui é aplicar a abordagem de reconciliação de árvores genéticas e árvores de espécies a um conjunto tão diversificado de dados que representam domínios-chave da vida, como archaea e bactérias. Isso nos permite “dizer isso com bastante confiança e avaliar esse nível de confiança sobre como LUCA vive”.

As complexidades do projeto LUCA e o seu impacto ambiental

O professor David Pisani, co-autor do estudo, disse: “Nosso estudo mostrou que LUCA era um organismo complexo, não muito diferente dos procariontes modernos, mas o que é realmente interessante é que ele tinha claramente um sistema imunológico precoce, mostrando que mesmo antes “Há 4,2 mil milhões de anos, os nossos antepassados ​​estavam envolvidos numa corrida armamentista contra os vírus.”

O co-autor Tim Lenton (da Escola de Geografia da Universidade de Exeter) disse:”Os LUCA estavam claramente explorando e mudando seu ambiente, mas é improvável que tenham vivido sozinhos. Seus resíduos poderiam ter servido de alimento para outros micróbios, como metanógenos , o que ajudaria a criar um ecossistema de reciclagem.”

As implicações mais amplas do estudo para o início da vida

A coautora, Professora Anya Spang (Instituto Real Holandês de Pesquisa Marinha), acrescentou: “Os resultados e métodos usados ​​neste trabalho também beneficiarão estudos futuros que investigam com mais detalhes a evolução subsequente de archaea à luz da história da Terra, incluindo os menos estudados. archaea e seus representantes metanogênicos.”

O professor Philip Donoghue, co-autor, disse: “Nosso trabalho reúne dados e métodos de múltiplas disciplinas, revelando insights sobre a Terra e o início da vida que não poderiam ser alcançados por nenhuma disciplina sozinha. Terra. Isto “sugere que a vida pode florescer em biosferas semelhantes à Terra em outras partes do universo.”

Referência: “A natureza do último ancestral comum universal e seu impacto no sistema terrestre primitivo”, por Edmund R. R. Moody, Sandra Alvarez-Carretero, Tara A. Mahendrarajah, James W. Clark, Holly C. Bates, Nina Dombrowski, Lenard L Xantho, Richard A. Boyle e Stuart Dennis, Shi Chen, Nick Lin, Zhiheng Yang, Graham A. Shields, Gergely J. Solosi, Anya Spang, David Pisani, Tom A. Williams, Timothy M. Linton e Philip C. J. Donoghue, 12 de julho de 2024. Ecologia natural e evolução.
doi: 10.1038/s41559-024-02461-1

Cientistas da University College London (UCL), da Universidade de Utrecht, do Centro de Pesquisa Ambiental de Budapeste e do Instituto de Ciência e Tecnologia de Okinawa da Universidade de Pós-Graduação também participaram do estudo.

A pesquisa foi financiada pela Fundação John Templeton. As opiniões expressas nesta publicação são de responsabilidade dos autores e não refletem necessariamente as opiniões da Fundação John Templeton.