Entre sal, lama e rochas aparentemente estáticas no oeste da Austrália, pesquisas em Shark Bay revelam pistas sobre a transição da vida simples para a vida complexa.

Tapetes microbianos e estromatólitos preservam processos que lembram ecossistemas de bilhões de anos atrás. Neles, uma aliança íntima entre arqueias e bactérias pode espelhar etapas cruciais na origem das células eucariotas.

O que é a aliança microbiana na origem da vida complexa?

Essa aliança descreve a cooperação estável entre diferentes microrganismos que compartilham energia e nutrientes. Em Shark Bay, foi identificada a arqueia Nerearchaeum marumarumayae, associada de forma muito próxima a uma bactéria redutora de sulfato.

Essa convivência envolve troca de compostos como hidrogênio, acetato e sulfito, criando interdependência metabólica.

O processo é um exemplo de sintrofia, na qual o resíduo de um organismo alimenta o outro, permitindo que ambos sobrevivam em um ambiente extremo e pobre em recursos.

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Como funciona a sintrofia entre arqueias e bactérias?

Na sintrofia observada em Shark Bay, a arqueia produz hidrogênio e outros metabólitos que são consumidos pela bactéria parceira. Em retorno, recebe compostos que não consegue sintetizar sozinha, fechando um ciclo de troca altamente eficiente.

Modelos sobre a origem dos eucariotas sugerem que parcerias semelhantes, em ambientes antigos, podem ter evoluído para simbioses ainda mais profundas.

Ao longo do tempo, a integração entre uma arqueia e uma bactéria teria levado à formação de uma célula única, ancestral das células com núcleo e organelas presentes em plantas, animais e fungos.

Como Shark Bay ajuda a entender a origem dos eucariotas?

Shark Bay é um análogo moderno de ambientes da Terra primitiva, com tapetes microbianos em múltiplas camadas. Bactérias, arqueias e outros microrganismos realizam fotossíntese, respiram compostos de enxofre e constroem estruturas minerais, formando ecossistemas densamente integrados.

Microscopia avançada, como criotomografia eletrônica, revelou arqueias do grupo Asgard com vesículas, prolongamentos e filamentos.

Essas estruturas lembram, em parte, componentes internos de células eucariotas e incluem conexões físicas com bactérias vizinhas, sugerindo “pontes” para troca direta de substâncias.

Quais evidências reforçam o papel dessa aliança na evolução?

Os dados genômicos e estruturais obtidos em Shark Bay sustentam a hipótese de que alianças microbianas facilitam inovações metabólicas. Abaixo estão alguns aspectos que conectam esse sistema às teorias sobre a origem da vida complexa:

• Vias metabólicas em N. marumarumayae compatíveis com sintrofia estável.
• Troca de hidrogênio, acetato e compostos de enxofre entre parceiros.
• Estruturas celulares elaboradas em arqueias do grupo Asgard.
• Conexões físicas por túbulos ou filamentos entre arqueias e bactérias.
• Cooperação alinhada à hipótese de fusão simbiótica na origem dos eucariotas.

Essa aliança microbiana existe apenas em Shark Bay?

A descoberta em Shark Bay indica que parcerias íntimas entre arqueias e bactérias podem ser comuns, embora ainda pouco documentadas.

Ambientes como sedimentos marinhos profundos, fontes hidrotermais e sistemas hipersalinos podem abrigar alianças semelhantes, difíceis de observar e cultivar em laboratório. Do ponto de vista evolutivo, esses sistemas mostram que cooperação é um motor central da inovação biológica.

Com ferramentas modernas de sequenciamento e imagem, outras alianças devem ser reveladas, ajudando a reconstruir o caminho dos tapetes microbianos ancestrais até a diversidade de organismos complexos conhecida hoje.