Tóquio — InkDesign News — Um estudo realizado por cientistas do Earth-Life Science Institute (ELSI) na recém-fundada Instituto de Ciência de Tóquio investigou como microrganismos primitivos sobreviveram à transição dramática ocorrida há 2,3 bilhões de anos, quando o oxigênio tornou-se elemento dominante na atmosfera terrestre. O trabalho resgata cenários do início da vida, analisando fontes termais ricas em ferro no Japão como análogos dos antigos oceanos terrestres.
O Contexto da Pesquisa
O período conhecido como Grande Evento de Oxigenação (GOE), responsável por elevar drasticamente os níveis de oxigênio atmosférico, mudou para sempre o curso da evolução biológica. Antes do advento desse elemento essencial à respiração animal, o oxigênio era tóxico para organismos ancestrais, que colonizavam um planeta carente de biodiversidade macroscópica. Perguntas fundamentais sobre como esses seres lidaram com a ascensão do oxigênio ainda desafiam a ciência.
Segundo o estudo, a GOE foi impulsionada por cianobactérias — micro-organismos capazes de converter luz solar e água em oxigênio via fotossíntese. Essa transformação alterou significativamente a composição atmosférica, hoje dominada por nitrogênio (78%) e oxigênio (21%).
Resultados e Metodologia
Cinco fontes termais japonesas, localizadas em Tóquio, Akita e Aomori, foram analisadas por suas semelhanças geoquímicas com os oceanos arcaicos. Estas apresentam elevadas concentrações de ferro ferroso (Fe²⁺) e baixos teores de oxigênio, ambiente raro atualmente devido à rápida oxidação do ferro em contato com o O₂.
Utilizando análises metagenômicas, a equipe montou mais de 200 genomas microbianos de alta qualidade. Quatro das cinco fontes revelaram predominância de bactérias microaerofílicas oxidantes de ferro, que sobrevivem em baixa presença de oxigênio e utilizam ferro ferroso como fonte energética, convertendo-o em ferro férrico (Fe³⁺). Cianobactérias também estavam presentes, porém em menor número. Surpreendentemente, uma fonte em Akita destacou-se por metabólitos não baseados em ferro.
“Estas fontes termais ricas em ferro fornecem um laboratório natural único para estudar o metabolismo microbiano sob condições similares à Terra primitiva, durante a transição marcada pelo Grande Evento de Oxigenação. Elas nos ajudam a entender como ecossistemas primitivos eram estruturados antes da ascensão de plantas, animais ou níveis significativos de oxigênio atmosférico.”
(“These iron-rich hot springs provide a unique natural laboratory to study microbial metabolism under early Earth-like conditions during the late Archean to early Proterozoic transition, marked by the Great Oxidation Event. They help us understand how primitive microbial ecosystems may have been structured before the rise of plants, animals, or significant atmospheric oxygen.”)— Shawn McGlynn, Supervisor, Earth-Life Science Institute (ELSI)
Além disso, sinais de ciclos biogeoquímicos completos de carbono, nitrogênio e parcialmente enxofre foram identificados, mesmo com baixíssimos níveis de compostos sulfurados — indicando reciclagem “críptica” do elemento por microrganismos.
“Apesar das diferenças de geoquímica e composição microbiana entre os sítios, nossos resultados mostram que, na presença de ferro ferroso e oxigênio limitado, comunidades de oxidantes de ferro microaerofílicos, fototróficos oxigênicos e anaeróbios coexistem e sustentam ciclos biogeoquímicos surpreendentemente similares e completos.”
(“Despite differences in geochemistry and microbial composition across sites, our results show that in the presence of ferrous iron and limited oxygen, communities of microaerophilic iron oxidisers, oxygenic phototrophs, and anaerobes consistently coexist and sustain remarkably similar and complete biogeochemical cycles.”)— Fatima Li-Hau, Doutoranda, Earth-Life Science Institute (ELSI)
Implicações e Próximos Passos
O estudo reforça a hipótese de que comunidades microbianas pré-históricas utilizavam ferro e oxigênio, subprodutos liberados por outros seres fotossintetizantes, como fonte de energia. Tal modelo sugere que múltiplos grupos de microrganismos — oxidantes de ferro, anaeróbios e cianobactérias — coexistiam, modulando concentrações de oxigênio e possibilitando a manutenção de ambientes diversificados antes do predomínio fotossintético.
Especialistas do ELSI destacam ainda que o trabalho serve de ponte para compreender ecossistemas fora da Terra. “Este artigo amplia nossa compreensão sobre a função dos ecossistemas microbianos em um período crucial da história da Terra, quando o oceano passou de anóxico a oxigenado”, afirma Li-Hau.
As descobertas abrem caminhos para o entendimento sobre a origem, evolução e adaptação da vida em condições extremas, apoiando não apenas o estudo do passado terrestre, mas também a astrobiologia e a busca por vida em planetas de composição semelhante à Terra primitiva.
A continuidade das pesquisas promete revelar mais detalhes sobre estratégias metabólicas e a evolução de ciclos biogeoquímicos fundamentais, ampliando a fronteira do conhecimento sobre os primórdios da biosfera.
Fonte: (ScienceDaily – Ciência)
