A vida na Terra pode ter surgido duas vezes, sugere estudo radical

A implicação mais surpreendente é que bactérias e arqueias podem ter desenvolvido, de maneira independente, a capacidade de existir como células livres. Em outras palavras: teria havido uma origem do código genético, mas duas origens da vida celular autônoma .

LUCA talvez não fosse plenamente vivo

A imagem tradicional de LUCA coloca um único organismo na base da árvore da vida, como o tronco do qual todos os demais ramos teriam surgido. O novo trabalho apresenta um quadro mais complexo.

Os pesquisadores compararam genomas de diversos grupos de bactérias e arqueias para rastrear a origem das enzimas que impulsionam o metabolismo básico — o conjunto de reações químicas usado para produzir aminoácidos, bases de RNA e cofatores a partir de moléculas simples, como hidrogênio, dióxido de carbono, amônia e fosfato .

A análise indicou que LUCA tinha enzimas para apenas cerca de metade das aproximadamente 420 reações metabólicas centrais examinadas. As demais reações não dependeriam de enzimas, mas de metais naturalmente presentes em ambientes de fontes hidrotermais, incluindo ferro, níquel e cobalto .

Isso significa que LUCA não conseguiria manter seu metabolismo sem a ajuda do ambiente. Em vez de uma célula livre e autossuficiente, teria sido uma etapa intermediária entre a química geológica e a biologia celular.

“Estamos observando uma origem do código genético, mas duas origens da vida”, resumiu o autor sênior William Martin .

Quatro etapas entre a química e a vida

A equipe reconstruiu uma possível sequência de quatro fases na evolução da catálise — o processo que acelera reações químicas — desde sistemas puramente inorgânicos até o metabolismo das células modernas :

1. Reações catalisadas apenas por metais: no estágio mais antigo, metais presentes no ambiente impulsionavam reações metabólicas simples.
2. Fase híbrida entre metais e enzimas: LUCA teria surgido com algumas enzimas primitivas, mas ainda dependeria de metais ambientais para várias reações essenciais.
3. Separação das linhagens: os ancestrais de bactérias e arqueias começaram a seguir trajetórias evolutivas distintas, herdando o conjunto parcial de enzimas associado a LUCA.
4. Evolução independente de enzimas: cada linhagem desenvolveu novas enzimas, estruturalmente diferentes, para substituir os catalisadores metálicos que faltavam.

Esse último ponto é central para a hipótese. As enzimas que realizam várias dessas reações não são conservadas entre bactérias e arqueias. Em muitos casos, os dois grupos parecem ter encontrado soluções próprias para problemas metabólicos semelhantes .

Para os autores, esse padrão indica que a passagem para células livres, autônomas e capazes de sustentar o próprio metabolismo ocorreu separadamente depois que as duas linhagens já haviam se diferenciado.

Como o metabolismo inicial poderia funcionar sem ATP

As células atuais usam o trifosfato de adenosina, ou ATP, como uma espécie de moeda universal de energia. Mas o ATP é uma molécula complexa produzida por enzimas — e, portanto, não estaria disponível em um planeta anterior ao surgimento da vida celular.

O estudo aponta o fosfito, uma forma de fósforo associada a fontes hidrotermais, como um possível componente de um sistema energético primitivo. Em combinação com compostos orgânicos e com a catálise do metal paládio, o fosfito poderia impulsionar reações de fosforilação em água. Essas reações talvez tenham fornecido energia ao metabolismo antes da existência de enzimas sofisticadas e do ATP .

A proposta oferece uma possível ponte química entre a geologia das fontes hidrotermais e a bioquímica dos primeiros organismos. Ainda assim, trata-se de um modelo plausível, não de uma rota ancestral comprovada.

Uma árvore da vida com dois troncos?

Na visão tradicional, LUCA está na base de um único tronco evolutivo, do qual todos os seres vivos se ramificaram. Os novos resultados sugerem uma metáfora diferente: talvez a vida atual se pareça menos com uma árvore de tronco único e mais com um arbusto formado a partir de uma base pré-celular comum .

A distinção é importante:

• Um único código genético: bactérias, arqueias e os demais seres vivos compartilham a herança genética básica associada a LUCA, incluindo os mecanismos fundamentais de DNA, RNA e produção de proteínas.
• Duas transições para a vida livre: bactérias e arqueias teriam se tornado células autônomas por caminhos independentes, substituindo de forma separada os catalisadores metálicos por enzimas próprias.

Portanto, o estudo não afirma necessariamente que a vida tenha começado duas vezes em dois momentos totalmente separados. A proposta é mais específica: a transição de uma química não viva, dependente do ambiente, para células livres e autossustentáveis pode ter acontecido duas vezes dentro de linhagens que compartilhavam uma base genética comum .

O que isso muda na busca por vida fora da Terra?

Se a passagem da química para a vida celular pode ocorrer mais de uma vez, o resultado tem consequências para a astrobiologia. Ele pode indicar que esse salto é relativamente acessível quando existem condições ambientais adequadas — ou, ao contrário, que depende de uma combinação muito específica de fatores, como a química rica em metais encontrada nas fontes hidrotermais .

A descoberta também reforça a importância de procurar não apenas organismos completos em outros mundos, mas sinais de redes metabólicas, catalisadores minerais e reações químicas capazes de sustentar sistemas cada vez mais autônomos.

O que ainda não está resolvido

A conclusão é provocadora, mas não encerra o debate sobre a origem da vida. A análise depende bastante de dados genômicos de bactérias, enquanto os genomas de arqueias ainda são menos amplamente amostrados. Essa diferença pode influenciar a reconstrução das primeiras etapas evolutivas .

Além disso, o papel do fosfito e do paládio permanece uma hipótese química plausível. Ainda não foram realizados experimentos de laboratório que reproduzam, em um sistema sintético completo, a passagem de reações catalisadas por metais para um metabolismo baseado em enzimas .

Mesmo com essas limitações, o estudo oferece uma das reconstruções mais detalhadas já propostas para a montagem da primeira rede metabólica. Em vez de uma origem simples e linear, ele apresenta um começo mais gradual, dependente do ambiente e marcado por soluções evolutivas paralelas — um cenário ainda mais complexo e fascinante para explicar como a vida se tornou possível.