Junção de micróbios teria dado início à vida complexa na Terra

Junção de micróbios teria dado início à vida complexa na Terra, diz autor

Tim Requarth

25/07/201506h00

 

            O escritor Nick Lane autor de "The Vital Question: Energy, Evolution, and the Origins of Complex Life" (A questão vital: energia, evolução e as origens da vida complexa)

            Como foi que as pedras, o ar e a água se uniram para formar as primeiras criaturas vivas na Terra primitiva? Por que a vida complexa como a dos animais e das plantas surgiu de um só ancestral somente uma vez na História de nosso planeta?

            Por que dois sexos e não três, quatro ou 12? Por que envelhecemos e morremos?

            No livro "The Vital Question: Energy, Evolution, and the Origins of Complex Life" (A questão vital: energia, evolução e as origens da vida complexa), Nick Lane pretende responder a essas perguntas e muitas mais com um novo conjunto de ideias sobre o surgimento e a evolução da vida. Bioquímico da University College London, Lane sustenta que com alguns princípios da física, podemos presumir por que a vida é assim – na Terra e no resto do cosmos.

            O livro anterior de Lane, "Life Ascending: The Ten Great Inventions of Evolution" (Vida ascendente: as dez grandes invenções da evolução), ganhou o Prêmio da Real Sociedade para livros científicos, e novamente ele se mostra um guia capaz em meio a terreno científico traiçoeiro. O autor escreve com prosa lúcida, acessível e, embora a ciência possa se tornar densa, o leitor será recompensado com uma visão impressionantemente anticonvencional da biologia.

            A ideia mais surpreendente de Lane tem a ver com como a vida complexa surgiu. Durante a maior parte da História terrestre, a vida era microbiana: nada de árvores, cogumelos nem mamíferos. Embora os micróbios exibam diversidade bioquímica espantosa, vivendo em qualquer coisa, de concreto a ácido de bateria, eles nunca evoluíram para se tornar algo mais complicado do que uma única célula.

            Então, o que tornou possível o grande florescer da biodiversidade? Partindo de ideias desenvolvidas com o biólogo da evolução William Martin, Lance localiza as origens da vida em um acaso bizarro há bilhões anos, quando um micróbio passou a viver dentro de outro. Segundo ele, esse evento não foi uma divisão da árvore evolucionária, mas uma fusão com consequências profundas.

            O novo inquilino forneceu energia para o hospedeiro, pagando aluguel químico em troca de habitação segura. Com a renda extra, a célula hospedeira pôde se dar ao luxo de fazer investimentos em comodidades biológicas mais complexas. A união prosperou, replicou e evoluiu.

            Hoje, chamamos esses micróbios internos de mitocôndria; quase toda célula em nosso organismo tem milhares dessas fábricas energéticas. Lane e Martin argumentam que em função da mitocôndria, células complexas têm quase 200 mil vezes mais energia por gene, abrindo espaço para genomas maiores e evolução irrestrita.

            Dentro da célula, a mitocôndria guarda seus próprios anéis minúsculos de DNA, postos genéticos avançados distintos do centro de comando genético no núcleo da célula.

            Embora a relação agora seja de simbiose, no começo o DNA mitocondrial vivia sendo bombardeado pelo genoma nuclear, provocando mutações frequentes. Sob essas condições, assegura Lane, somente a evolução do sexo permitiria à seleção natural manter a função de genes individuais em grandes genomas que sofrem ataques.

Mas por que dois sexos? O índice de mutação no DNA mitocondrial é elevado, o que pode abalar fatalmente a função celular.            O desafio para qualquer organismo é manter baixo esse índice e, com dois sexos, argumenta Lane, nos quais somente um deles passa as mitocôndrias à descendência, o problema é atenuado.

            Nós vemos isso em quase todos os organismos complexos. Por exemplo, os humanos recebem a mitocôndria exclusivamente das mães.

            Com a idade, as mutações mitocondriais se acumulam. Em outro lugar, Lane destacou pesquisa mostrando que variantes em um único gene mitocondrial reduziram pela metade a perspectiva de ser internado por doenças causadas pela idade em pacientes que as tem, e duplicaram a perspectiva de viver até os cem anos. Lane acredita que esse achado poderia levar a progressos médicos se nós compreendêssemos como proteger o DNA mitocondrial.

"Como podemos esperar compreender a doença se não temos ideia do motivo de as células funcionarem assim?", ele questiona.

            Mas e as origens da vida, antes de existirem células? Lane também tem algo a dizer a esse respeito. Livros didáticos contam que a origem da vida tem raízes na especulação de Darwin de que em algum "laguinho quente" a matéria inanimada, talvez energizada por um raio de sorte, formou moléculas complexas que terminaram se replicando sozinhas.

            Isso faz Lane pensar para trás. Segundo ele, a matéria inanimada nunca poderia se agrupar em moléculas maiores com apenas um raio, da mesma forma que uma pilha de tijolos não poderia se montar como uma casa durante a tempestade. O surgimento da vida deve ter sido impulsionado por uma fonte de energia confiável e contínua.

            A visão alternativa de Lane se origina com o geólogo Mike Russell, que décadas atrás propôs que a vida surgiu em formações rochosas elevadas no leito oceânico, onde a agua aquecida e carregada de minerais era cuspida do centro da Terra por meio de uma rede oca de compartimentos do tamanho de células. Essas rochas continham os ingredientes necessários para a vida começar e, o mais importante, sua temperatura natural e gradientes de energia favoreciam a formação de moléculas maiores. Ao tirar proveito da energia de uma Terra inquieta, no entender de Lane, uma pilha de tijolos só pode ser tornar uma casa.

            Esse cenário gera uma previsão inesperada sobre como os organismos geram energia. Nas células de quase toda criatura, incluindo os humanos, os prótons estão presos em um dos lados de uma membrana. A única saída é com a ajuda de proteína notável, com formato de turbina, a ATP sintase. Os prótons caem pela proteína rotatória, convertendo aquela energia em um formato útil para a célula, análoga a uma roda d'água.

            Esse mecanismo bizarro, tão universal quanto o DNA, é totalmente inesperado na ciência. Porém, é baseado nas rochas porosas de Russell, que separam a água pobre em próton de seu interior do oceano rico em prótons. A vida tirou proveito dessa dinâmica natural do próton, Lane afirma: os gradientes do próton devem ser uma "propriedade universal da vida no cosmos".

            A ampla perspectiva de Lane, que tenta abordar as origens da vida, sexo e morte, é sedutora e muitas vezes convincente, embora a especulação muitas vezes supere os fatos em muitas das passagens do livro. Todavia, talvez para uma teoria biológica de tudo, isso é esperado, até mesmo bem-vindo.

            Ainda não se sabe se a pesquisa irá confirmar Lane, mas suas muitas previsões, por mais incríveis que pareçam, podem ser testadas e poderiam manter os cientistas ocupados durante anos. Como Sherlock Holmes dizia, "quando se eliminou o impossível, então o que restar, por mais improvável que seja, deve ser a verdade".