Pesquisadores da The University of Texas at Austin descobriram que algumas arqueias Asgard, parentes próximos dos ancestrais da vida complexa, podem tolerar e usar oxigênio. Essa descoberta resolve um enigma de longa data sobre como micróbios dependentes de oxigênio e micróbios que o evitam formaram a parceria que levou aos eucariotos. As evidências, publicadas na Nature, sugerem que a vida complexa surgiu em ambientes oxigenados após o Grande Evento de Oxidação.
Por décadas, cientistas teorizaram que a vida complexa, incluindo plantas, animais e fungos, surgiu de uma fusão entre dois micróbios distintos: um arqueano e uma bactéria. O principal desafio era reconciliar as necessidades de oxigênio desses parceiros, pois pensava-se que um exigia oxigênio enquanto o outro o evitava. Agora, um estudo liderado por Brett Baker, professor associado de ciência marinha e biologia integrativa na The University of Texas at Austin, fornece evidências de que o parceiro arqueano podia lidar com oxigênio. A pesquisa focou em arqueias Asgard, micróbios considerados primos evolutivos dos ancestrais dos eucariotos. Embora muitas Asgards habitem ambientes pobres em oxigênio, como chaminés hidrotermais profundas, a equipe descobriu que aquelas mais próximas dos eucariotos prosperam em áreas oxigenadas, como sedimentos costeiros rasos e a coluna d'água. «A maioria das Asgards vivas hoje foi encontrada em ambientes sem oxigênio», explicou Baker. «Mas acontece que as mais próximas dos eucariotos vivem em lugares com oxigênio... e elas têm muitas vias metabólicas que usam oxigênio. Isso sugere que nosso ancestral eucariótico provavelmente tinha esses processos também». Essa descoberta se alinha com a história geológica da Terra. Há mais de 1,7 bilhão de anos, os níveis de oxigênio eram baixos até o Grande Evento de Oxidação causar um aumento acentuado. Logo depois, cerca de algumas centenas de milhares de anos mais tarde, os primeiros microfósseis eucarióticos aparecem no registro. «O oxigênio apareceu no ambiente, e as Asgards se adaptaram a isso», disse Baker. «Elas encontraram uma vantagem energética em usar oxigênio, e então evoluíram para eucariotos». O modelo predominante postula que os eucariotos se formaram quando um arqueano Asgard engolfou simbioticamente uma alfaproteobactéria, que evoluiu para mitocôndrias para produção de energia. Para apoiar isso, os pesquisadores sequenciaram mais de 13.000 genomas microbianos de sedimentos marinhos, quase dobrando a diversidade conhecida de Asgard. Eles identificaram grupos como Heimdallarchaeia como particularmente próximos dos eucariotos. Usando a ferramenta de IA AlphaFold2, a equipe analisou estruturas proteicas, revelando semelhanças entre enzimas de Heimdallarchaeia e as dos eucariotos para metabolismo baseado em oxigênio. A coautora Kathryn Appler, pesquisadora pós-doutoral no Institut Pasteur, observou: «Essas arqueias Asgard são frequentemente perdidas por sequenciamento de baixa cobertura... O esforço massivo de sequenciamento... nos permitiu ver padrões que não eram visíveis antes dessa expansão genômica». O estudo expande o entendimento de como o oxigênio facilitou o surgimento da vida complexa, embora não especule sobre passos evolutivos adicionais.