Os seres vivos actuais não descendem de um “aparecimento súbito” do último ancestral comum universal (LUCA) na Terra, há cerca de 4,2 mil milhões de anos.
Na verdade, parte do seu património genético terá vindo de uma origem ainda mais antiga - e bem mais enigmática.
"Embora o último ancestral comum universal seja o organismo mais antigo que conseguimos estudar com métodos evolutivos", explica o biólogo Aaron Goldman, da Faculdade de Oberlin, nos EUA, "alguns dos genes no seu genoma eram muito mais antigos."
Na perspectiva agora apresentada por Goldman, Greg Fournier (Instituto de Tecnologia de Massachusetts, MIT) e Betül Kaçar (Universidade de Wisconsin–Madison), vale a pena olhar com mais atenção para estes genes antiquíssimos que codificam proteínas, se quisermos compreender melhor os alicerces da vida na Terra.
Não é a primeira vez que famílias génicas ancestrais são usadas para inferir as camadas mais profundas da história evolutiva. Ainda assim, o trio sublinha que, graças a avanços-chave nas reconstruções de sequência ancestral, é hoje possível escrutinar o genoma do LUCA como nunca antes.
A genética, tal como a história, tende a ser escrita pelos vencedores. Se um ser vivo não deixou descendentes, praticamente não temos como saber que alguma vez existiu.
E o registo fóssil não recua o suficiente para cobrir, de forma directa, o período em que o LUCA terá vivido - o que torna os nossos genes numa das poucas pistas reais disponíveis.
O que os parálogos universais revelam sobre o LUCA
As famílias génicas duplicadas em tempos muito remotos - também chamadas “parálogos universais” - são duplicações raras que aparecem em todos os grandes ramos da vida actualmente existente. Isso implica que a duplicação aconteceu antes de esses ramos se separarem.
Se imaginarmos o LUCA como o tronco da nossa árvore genealógica genética, então organismos unicelulares anteriores, que ao que tudo indica já transportavam estes genes duplicados, corresponderiam às raízes da vida - precursores há muito soterrados no tempo, que ajudaram a abrir caminho para animais, plantas, fungos e bactérias.
"Ao seguirmos os parálogos universais", afirma Kaçar, "podemos ligar os primeiros passos da vida na Terra às ferramentas da ciência moderna. Eles dão-nos a oportunidade de transformar os desconhecidos mais profundos da evolução e da biologia em descobertas que conseguimos, de facto, testar."
Os cientistas apenas conseguem formular hipóteses sobre o que se passava quando o LUCA viveu - quanto mais sobre o que existiu antes. É provável que o LUCA não tenha vivido isolado: terá coexistido num "sistema ecológico estabelecido" que seria "moderadamente produtivo".
O grau de simplicidade ou complexidade desses organismos, bem como dos seus ecossistemas, continua a ser tema de debate.
Goldman e colegas observam que, até ao momento, só se conhecem poucas famílias de proteínas que sejam parálogos universais, mas esta escassez "não se deve necessariamente a uma falta de parálogos no proteoma real do LUCA".
Com o passar do tempo, muitos dos parálogos que existiam no proteoma do LUCA terão sido eliminados da árvore familiar por eventos evolutivos, divergência genética ou por transferência horizontal de genes (uma forma comum de as bactérias partilharem genes numa população).
Esse processo pode esconder a natureza ancestral de certos genes específicos de proteínas que ainda hoje estão em actividade.
"Por estas razões, é provável que a maioria das famílias de proteínas presentes no LUCA não seja detectável através de análises filogenéticas", escrevem os autores.
Essa limitação, porém, torna ainda mais valioso aquilo que efectivamente pode ser estudado.
"A história destes parálogos universais é a única informação que alguma vez teremos sobre estas linhagens celulares mais primitivas e, por isso, precisamos de extrair delas, com cuidado, o máximo de conhecimento possível", diz Fournier.
Sistemas moleculares antiquíssimos e enzimas anteriores ao LUCA
Alguns parálogos universais, por exemplo, participam no sistema de tradução genética - que, segundo os autores, "é provavelmente o sistema molecular mais antigo preservado na vida actualmente existente".
Outros parálogos universais estão ligados à produção de enzimas ou a proteínas envolvidas na manutenção do funcionamento das membranas biológicas.
Recentemente, por exemplo, uma linha de investigação mostrou que existem ancestrais pré-LUCA de enzimas conhecidas como aminoacil-tRNA sintetases.
Dizer que estas enzimas são cruciais para a vida é pouco. São elas que ligam o aminoácido correcto ao respectivo RNA de transferência, que por sua vez organiza esses aminoácidos numa sequência que dá origem a uma proteína.
O facto de os seus ancestrais existirem antes do LUCA sugere que formas de vida muito precoces já conseguiam incorporar aminoácidos em proteínas codificadas geneticamente, mesmo antes de surgirem os seus parentes mais modernos.
"Em conjunto, estes resultados sustentam que a transição para um código genético moderno antes do LUCA foi um processo evolutivo complexo que incorporou múltiplos mecanismos, incluindo a co-evolução com vias de biossíntese de aminoácidos", concluem os autores.
O estudo foi publicado na revista Genómica Celular.
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