Pesquisadores do MIT descobriram novas pistas químicas em rochas extremamente antigas que sugerem que alguns dos primeiros animais da Terra podem ter sido os ancestrais das esponjas modernas.
relatado em Anais da Academia Nacional de Ciênciasa equipe descreve a descoberta de “fósseis químicos” preservados em rochas com mais de 541 milhões de anos. Estes fósseis químicos são vestígios de moléculas biológicas que já foram produzidas por organismos vivos e posteriormente enterradas, alteradas e bloqueadas em sedimentos durante centenas de milhões de anos.
A molécula recém-descoberta pertence à classe dos esteranos, que são resíduos estáveis de esteróis como o colesterol e fazem parte das membranas de células vivas complexas. Ao analisar as suas estruturas, os cientistas associaram estes esteranos às esponjas, o principal grupo de esponjas. Hoje, as esponjas vêm em vários formatos, tamanhos e cores e vivem como filtradores macios nos oceanos de todo o mundo. Seus parentes antigos provavelmente eram criaturas marinhas de corpo mole.
“Não sabemos exatamente como eram esses organismos na época, mas eles certamente viviam no oceano, tinham corpo mole e especulamos que não tinham um esqueleto de sílica”, disse Roger Summons, professor emérito de geobiologia da Schlumberger no Departamento de Ciências da Terra, Atmosféricas e Planetárias (EAPS) do MIT.
A presença destas assinaturas químicas específicas das esponjas é mais uma prova de que os ancestrais das esponjas estavam entre os primeiros animais a evoluir, antecedendo a maioria dos outros grandes grupos de animais.
A equipe de pesquisa incluiu a autora principal Lubna Shawar, ex-bolsista de pós-doutorado EAPS Crosby no MIT e agora pesquisadora na Caltech, bem como Gordon Love da Universidade da Califórnia, Riverside, Benjamin Uveges da Universidade Cornell, Alex Zumberge da GeoMark Research em Houston, Paco Cárdenas da Universidade de Uppsala na Suécia, e José Luis Giner da Escola de Ciências Ambientais e Florestais da Universidade Estadual de Nova York.
Revisitando as descobertas de 2009 em rochas pré-cambrianas
O trabalho baseia-se num estudo publicado pela primeira vez pelo grupo em 2009. Na altura, analisaram rochas de um afloramento de Omã e detectaram concentrações invulgarmente elevadas de esteranos derivados de esteróis de carbono-30 (C30). Essas raras moléculas de esteróides parecem ter se originado de esponjas antigas.
As rochas datam do Período Ediacarano, que durou cerca de 635 milhões a 541 milhões de anos atrás, pouco antes do período Cambriano, quando a vida multicelular complexa se diversificou rapidamente. As primeiras descobertas sugerem que as esponjas existiam muito antes da explosão cambriana e podem ter estado entre os primeiros animais da Terra.
Nem todos concordam. Alguns pesquisadores sugeriram que os esteranos C30 podem ter sido produzidos por outros organismos ou mesmo formados através de processos geológicos abióticos.
Este novo estudo apoia ainda mais a hipótese da esponja. A equipe encontrou outro fóssil químico único nas mesmas rochas pré-cambrianas, que provavelmente veio de organismos vivos e não apenas da química.
Esteróis raros e a busca pela vida animal precoce
Tal como em investigações anteriores, os investigadores examinaram rochas ediacaranas recolhidas em testemunhos de perfuração e afloramentos em Omã, oeste da Índia e Sibéria. Eles procuraram esteranos, que são versões estáveis de esteróis encontrados em todos os eucariontes (plantas, animais e qualquer organismo com núcleo e organelas ligadas à membrana).
“Se você não possui esteróis ou lipídios de membrana semelhantes, você não é um eucarioto”, disse Sammons.
Os esteróis compartilham uma estrutura central que consiste em quatro anéis de carbono conectados. Diferentes organismos modificam a estrutura adicionando cadeias laterais de carbono e outros grupos químicos, dependendo dos genes que carregam. Nos seres humanos, o colesterol contém 27 átomos de carbono, enquanto os esteróis vegetais geralmente contêm 29.
“É muito incomum encontrar um esterol com 30 carbonos”, disse Shawar.
Pesquisas anteriores identificaram um esterol de 30 carbonos relacionado a uma enzima específica codificada por um gene comum encontrado em esponjas. Na nova análise, a equipe percebeu que o mesmo gene também produz o esterol mais raro de 31 carbonos (C31). Quando reexaminaram as amostras de rocha, detectaram esteranos C31 abundantes, bem como a forma C30 previamente descoberta.
“Esses esteranos em particular sempre existiram”, disse Schava. “É preciso fazer as perguntas certas para encontrá-los e realmente entender o que significam e de onde vêm.”
Exames laboratoriais confirmam origem biológica
Para confirmar a sua origem, os cientistas estudaram esponjas vivas e descobriram que algumas espécies produzem esteróis C31, os precursores biológicos dos esteranos C31 preservados nas rochas. Eles então sintetizaram oito esteróis C31 diferentes em laboratório para servir como compostos de referência. Depois de submeter as moléculas a condições que simularam milhões de anos de sepultamento e mudanças geológicas, eles compararam os resultados com amostras antigas.
Apenas dois dos oito esteróis sintetizados foram convertidos em compostos correspondentes aos esteranos C31 encontrados nas rochas. A ausência de outros seis produtos mostrou que essas moléculas não foram produzidas por reações químicas aleatórias no meio ambiente.
Evidências da química das rochas, esponjas modernas e experimentos de laboratório se combinam para apoiar a conclusão de que os esteranos se originaram em organismos vivos. Esses organismos foram provavelmente os primeiros ancestrais das esponjas, que ainda hoje mantêm a capacidade de produzir compostos semelhantes.
“É uma combinação de coisas nas rochas, coisas nas esponjas e coisas que podem ser feitas em um laboratório de química”, disse Sammons. “Você tem três evidências mutuamente acordadas de que essas esponjas estavam entre os primeiros animais da Terra.”
“Neste estudo, mostramos como validar biomarcadores e verificar se o sinal é realmente de vida e não de contaminação ou não-bioquímica”, acrescenta Shawar.
Expandindo a busca pelos primeiros animais
Agora que os esteróis C30 e C31 parecem ser indicadores fiáveis de esponjas antigas, os investigadores planeiam examinar rochas de outras partes do mundo. Até agora, as amostras mostram que estas esponjas viveram durante o período Ediacarano. Com o material adicional, a equipe espera determinar com mais precisão quando alguns dos primeiros animais apareceram pela primeira vez.
Esta pesquisa foi apoiada em parte pelo MIT Crosby Fund, pelo Distinguished Postdoctoral Fellowship Program, pela Simons Foundation Origins of Life Collaboration e pelo Programa de Exobiologia da NASA.
