LUCA - Último antepassado comum universal viveu há 4,2 mil milhões de anos, diz estudo

O último antepassado comum universal (LUCA) é o antepassado comum hipotético do qual descende toda a vida celular moderna, desde organismos unicelulares como as bactérias até às gigantescas sequoias — e também nós, humanos. Assim, a nossa compreensão do LUCA impacta a nossa compreensão da evolução inicial da vida na Terra.

Estimações probabilísticas de redes metabólicas da vida moderna presentes em LUCA. Crédito da imagem: Moody et al ., doi: 10.1038/s41559-024-02461-1.

O LUCA é o nó na árvore da vida do qual divergem os domínios procarióticos fundamentais (Archaea e Bactérias).

A vida moderna evoluiu a partir do LUCA a partir de várias fontes diferentes: os mesmos aminoácidos utilizados para construir proteínas em todos os organismos celulares, a moeda energética partilhada (ATP), a presença de maquinaria celular como o ribossoma e outros associados à produção de proteínas a partir da informação armazenada no ADN, e ainda o facto de toda a vida celular utilizar o próprio ADN como forma de armazenar informação.

Numa nova investigação, o cientista Edmund Moody, da Universidade de Bristol, e os seus colegas compararam todos os genes dos genomas das espécies vivas, contando as mutações que ocorreram nas suas sequências ao longo do tempo, desde que partilhavam um antepassado no LUCA.

O tempo de separação de algumas espécies é conhecido pelo registo fóssil e, por isso, a equipa utilizou um equivalente genético da equação familiar utilizada para calcular a velocidade na física para descobrir quando é que LUCA existiu, chegando à resposta de há 4,2 mil milhões de anos — apenas 400 milhões de anos após a formação da Terra e do nosso Sistema Solar.

“A história evolutiva dos genes é complicada pela troca entre linhagens”, disse o Dr. Moody.

“Temos de usar modelos evolutivos complexos para conciliar a história evolutiva dos genes com a genealogia das espécies”.

“Não esperávamos que o LUCA fosse tão antigo, apenas centenas de milhões de anos após a formação da Terra”, disse a Dra. Sandra Álvarez-Carretero, também da Universidade de Bristol.

“No entanto, os nossos resultados ajustam-se às visões modernas sobre a habitabilidade da Terra primitiva.”

Os autores do estudo elaboraram também a biologia do LUCA modelando as características fisiológicas das espécies vivas através da genealogia da vida até ao LUCA.

“Uma das vantagens reais aqui é aplicar a abordagem de reconciliação entre árvores genéticas e espécies a um conjunto de dados tão diversificado que representa os domínios primários da vida, Archaea e Bactérias”, disse o Dr. Tom Williams, da Universidade de Bristol.

“Isto permite-nos dizer com alguma confiança e avaliar o nível de confiança sobre como LUCA viveu.”

“O nosso estudo mostrou que o LUCA era um organismo complexo, não muito diferente dos procariontes modernos, mas o que é realmente interessante é que é claro que possuía um sistema imunitário primitivo, mostrando que mesmo há 4,2 mil milhões de anos, o nosso antepassado estava envolvido numa corrida ao armamento com vírus”, disse o professor Davide Pisani, da Universidade de Bristol.

“É evidente que o LUCA estava a explorar e a alterar o seu ambiente, mas é improvável que tenha vivido sozinho”, disse o Dr. Tim Lenton, investigador da Universidade de Exeter.

“Os seus resíduos terão servido de alimento a outros micróbios, como os metanógenos, que terão ajudado a criar um ecossistema de reciclagem.”

“As descobertas e os métodos empregados neste trabalho também informarão estudos futuros que analisarão com mais detalhe a evolução subsequente dos procariontes à luz da história da Terra, incluindo as Archaea menos estudadas com os seus representantes metanogénicos”, disse a professora Anja Spang, investigadora do Instituto Real Holandês de Investigação Marinha.

“O nosso trabalho reúne dados e métodos de diversas disciplinas, revelando insights sobre a Terra primitiva e a vida que não poderiam ser alcançados por nenhuma disciplina por si só”, disse o professor Philip Donoghue, da Universidade de Bristol.

“Isto também demonstra o quão rápido um ecossistema foi estabelecido na Terra primitiva.”

“Isto sugere que a vida pode estar a florescer em biosferas semelhantes à da Terra noutras partes do Universo”.

A investigação está descrita num artigo publicado  na revista Nature Ecology & Evolution .