Os pesquisadores descobriram que as primeiras bactanãrias tinham as ferramentas para realizar uma etapa crucial na fotossa­ntese, mudando a forma como pensamos que a vida evoluiu na Terra.

A descoberta também desafia as expectativas de como a vida pode ter evolua­do em outros planetas. A evolução da fotossa­ntese que produz oxigaªnio éconsiderada o fator-chave no eventual surgimento de vida complexa. Acreditava-se que isso levaria vários bilhaµes de anos para evoluir, mas se de fato a vida mais antiga foi capaz de fazaª-lo, então outros planetas podem ter desenvolvido vida complexa muito antes do que se pensava.

A equipe de pesquisa, liderada por cientistas do Imperial College London, rastreou a evolução das protea­nas-chave necessa¡rias para a fotossa­ntese, possivelmente na origem da vida bacteriana na Terra. Seus resultados são publicados e acessa­veis gratuitamente em BBA — Bioenergetics.

O principal pesquisador, Dr. Tanai Cardona, do Departamento de Ciências da Vida do Imperial, disse: "Ta­nhamos mostrado anteriormente que o sistema biola³gico para realizar a produção de oxigaªnio, conhecido como Fotossistema II, era extremamente antigo, mas atéagora não ta­nhamos sido capaz de coloca¡-lo na linha do tempo da história da vida.

"Agora, sabemos que o fotossistema II mostra padraµes de evolução que geralmente são atribua­dos apenas a s enzimas mais antigas conhecidas, que foram cruciais para a evolução da própria vida."

A fotossa­ntese, que converte a luz solar em energia, pode ter duas formas: uma que produz oxigaªnio e outra que não. Supaµe-se que a forma produtora de oxigaªnio tenha evolua­do mais tarde, particularmente com o surgimento de cianobactanãrias, ou algas verde-azuladas, cerca de 2,5 bilhaµes de anos atrás.

Embora algumas pesquisas tenham sugerido que bolsaµes de fotossa­ntese produtora de oxigaªnio (oxigaªnio) podem ter existido antes disso, ainda era considerada uma inovação que levou pelo menos dois bilhaµes de anos para evoluir na Terra.

A nova pesquisa descobriu que enzimas capazes de realizar o processo-chave na fotossa­ntese oxigenada - dividir a águaem hidrogaªnio e oxigaªnio - podem na verdade estar presentes em algumas das primeiras bactanãrias. A evidência mais antiga de vida na Terra tem mais de 3,4 bilhaµes de anos e alguns estudos sugeriram que a vida mais antiga poderia ter mais de 4,0 bilhaµes de anos.

Como a evolução do olho, a primeira versão da fotossa­ntese oxigenada pode ter sido muito simples e ineficiente; como os primeiros olhos sentiam apenas a luz, a primeira fotossa­ntese pode ter sido muito ineficiente e lenta.

Na Terra, levou mais de um bilha£o de anos para que as bactanãrias aperfeia§oassem o processo que levou a  evolução das cianobactanãrias, e mais dois bilhaµes de anos para que animais e plantas conquistassem a terra. No entanto, essa produção de oxigaªnio estava presente tão cedo significa que em outros ambientes, como em outros planetas, a transição para uma vida complexa poderia ter levado muito menos tempo.

A equipe fez sua descoberta rastreando o 'rela³gio molecular' das protea­nas-chave da fotossa­ntese, responsa¡veis ​​pela divisão da a¡gua. Este manãtodo estima a taxa de evolução das protea­nas observando o tempo entre os momentos evolutivos conhecidos, como o surgimento de diferentes grupos de cianobactanãrias ou plantas terrestres, que hoje carregam uma versão dessas protea­nas. A taxa de evolução calculada éentão estendida no tempo, para ver quando as protea­nas evolua­ram pela primeira vez.

Eles compararam a taxa de evolução dessas protea­nas da fotossa­ntese com a de outras protea­nas-chave na evolução da vida, incluindo aquelas que formam moléculas de armazenamento de energia no corpo e aquelas que traduzem sequaªncias de DNA em RNA, que se pensa ter se originado antes do ancestral de toda a vida celular na Terra. Eles também compararam a taxa com eventos que sabidamente ocorreram mais recentemente, quando a vida já era variada e as cianobactanãrias apareceram.

As protea­nas da fotossa­ntese mostraram padraµes de evolução quase idaªnticos aos das enzimas mais antigas, remontando no tempo, sugerindo que evolua­ram de maneira semelhante.

Primeiro autor do estudo Thomas Oliver, do Departamento de Ciências da Vida do Imperial, disse: "Na³s usamos uma técnica chamada Ancestral Sequaªncia de Reconstrução para prever as protea­nas sequaªncias de protea­nas fotossintanãticas ancestrais.

"Essas sequaªncias nos fornecem informações sobre como o ancestral Fotossistema II teria funcionado e fomos capazes de mostrar que muitos dos principais componentes necessa¡rios para a evolução do oxigaªnio no fotossistema II podem ser rastreados atéos primeiros esta¡gios da evolução da enzima."

Saber como essas protea­nas-chave da fotossa­ntese evoluem não éapenas relevante para a busca de vida em outros planetas, mas também pode ajudar os pesquisadores a encontrar estratanãgias para usar a fotossa­ntese de novas maneiras por meio da biologia sintanãtica.

O Dr. Cardona, que estãoliderando esse projeto como parte de sua bolsa UKRI Future Leaders Fellowship, disse: "Agora que temos uma boa noção de como as protea­nas da fotossa­ntese evoluem, adaptando-se a um mundo em mudança, podemos usar a 'evolução direcionada' para aprender como para muda¡-los para produzir novos tipos de química.

"Podera­amos desenvolver fotossistemas capazes de realizar novas reações químicas ecola³gicas e sustenta¡veis ​​complexas, totalmente alimentadas por luz."