Os cientistas sabem muito pouco sobre as condições do oceano quando a vida evoluiu, mas uma nova investigação publicada na Nature Geoscience revelou como os processos geológicos controlavam quais os nutrientes que estavam disponíveis para alimentar o seu desenvolvimento.

Toda a vida utiliza nutrientes como zinco e cobre para formar proteínas. As formas de vida mais antigas evoluíram no Éon Arqueano, três bilhões e meio de anos antes do aparecimento dos dinossauros. Esses micróbios mostraram preferência por metais como molibdênio e manganês em comparação com seus equivalentes mais recentes. Acredita-se que esta preferência reflita a disponibilidade de metais no oceano naquela época.

Pesquisadores da Universidade da Cidade do Cabo (UCT) e da Universidade de Oxford recriaram água do mar antiga em laboratório. Eles descobriram que a greenalita, um mineral comum nas rochas arqueanas, se forma rapidamente e remove zinco, cobre e vanádio no processo.

Como a greenalita se formou nos primeiros oceanos, esses metais teriam sido removidos da água do mar, deixando-a rica em outros metais, como manganês, molibdênio e cádmio. Curiosamente, os metais que eles preveem que teriam sido mais abundantes na água do mar Arqueano correspondem aos escolhidos pelas primeiras formas de vida, explicando por que foram favorecidos durante a evolução inicial.

A pesquisadora principal, Dra. Rosalie Tostevin (Universidade de Oxford na época do estudo, agora professora sênior do Departamento de Ciências Geológicas da UCT), disse: "Ficamos muito entusiasmados quando percebemos que nossos resultados correspondem às previsões de biólogos que usam um abordagem completamente diferente. É sempre reconfortante quando especialistas de outras áreas fazem descobertas semelhantes."

Os cientistas concordam que a água do mar do Arqueano era muito diferente da de hoje, com mais ferro e sílica dissolvidos e pouco ou nenhum oxigênio. No entanto, há pouco acordo sobre outros aspectos da química da água do mar, tais como a concentração de nutrientes.

"Não podemos voltar no tempo para recolher amostras de água do mar e analisá-la, por isso reconstruir as condições arqueanas é um grande desafio. Uma abordagem é observar a composição química das rochas sedimentares, mas a química de rochas muito antigas foi por vezes alterada. Em vez disso, decidimos criar uma versão em miniatura da antiga água do mar em laboratório, onde poderíamos observar diretamente o que estava acontecendo", disse Tostevin.

Tostevin e seu colega Imad Ahmed recriaram a água do mar Arqueano dentro de uma câmara especial sem oxigênio e observaram a formação de verdealita. Eles observaram mudanças dramáticas nas concentrações de metais na água do mar à medida que os minerais se formavam. Eles usaram espectroscopia de absorção de raios X no síncrotron Diamond Light Source para provar que os metais estavam entrando nos minerais. Em contraste, outros metais não foram afetados por este processo e permaneceram em níveis elevados na água do mar.

Tostevin disse: "Sabemos que a verdealita era importante na Terra primitiva porque continuamos a encontrá-la em rochas antigas, como o minério de ferro no Cabo Norte, na África do Sul, e em rochas semelhantes na Austrália. Achamos que este pode ter sido um dos os minerais mais importantes do Arqueano. Mas não sabemos exatamente como a greenalita se formou na natureza. Uma possibilidade é que a greenalita se formou nas profundezas do oceano, em fontes hidrotermais. Mas também poderia ter se formado em águas rasas, onde quer que houvesse um pequena mudança no pH."

Tostevin e Ahmed decidiram realizar as suas experiências em ambos os tipos de condições e descobriram que, independentemente da forma como a greenalite se forma, ela remove metais de forma semelhante.

Uma questão que preocupava os pesquisadores era se os metais ficariam presos por um longo período ou seriam liberados de volta na água do mar após vários meses ou anos. Para testar isso, eles aqueceram os minerais para imitar o que acontece na natureza quando são enterrados e sofrem cristalização. Os metais permaneceram presos no mineral, sugerindo que este era um sumidouro permanente para metais que teria impactado profundamente a água do mar inicial.