Dois micróbios foram vistos fisicamente ligados e a imagem pode guardar uma pista de como células complexas começaram
Criotomografia revelou uma arqueia Asgard conectada a uma bactéria por tubos microscópicos em uma comunidade que ajuda a testar hipóteses sobre eucariogênese
Uma arqueia Asgard cultivada a partir de tapetes microbianos de Shark Bay, na Austrália, foi observada em contato direto com uma bactéria por estruturas tubulares microscópicas. A arqueia Asgard, chamada Nerearchaeum marumarumayae, pertence ao grupo considerado o parente procariótico mais próximo dos eucariotos. As imagens não mostram o nascimento de uma célula complexa, mas oferecem um raro modelo moderno para investigar como associações íntimas entre arqueias e bactérias poderiam ter participado da eucariogênese.
Por que a arqueia Asgard é tão importante para a origem das células complexas?
As arqueias Asgard ganharam destaque porque seus genomas possuem proteínas relacionadas a sistemas antes considerados exclusivos dos eucariotos, incluindo componentes ligados ao citoesqueleto e à organização de membranas. Análises evolutivas colocam os eucariotos dentro ou muito próximos desse ramo das arqueias.
Isso combina com modelos segundo os quais a primeira célula eucariótica surgiu de uma associação entre um hospedeiro arqueano relacionado aos Asgard e uma bactéria ancestral das mitocôndrias. O processo exato continua debatido, principalmente porque ninguém pode observar diretamente um evento ocorrido há cerca de 2 bilhões de anos.
Como os pesquisadores encontraram os dois micróbios conectados?
A equipe cultivou uma comunidade retirada de tapetes microbianos de Shark Bay, ambientes atuais usados como análogos de ecossistemas muito antigos. A cultura ficou altamente enriquecida em Nerearchaeum marumarumayae e continha também a bactéria redutora de sulfato Stromatodesulfovibrio nilemahensis.
A criotomografia eletrônica revelou que as duas espécies podiam permanecer próximas e conectadas por tubos extremamente finos originados na bactéria. Essas estruturas atravessavam o espaço entre as células e tocavam tanto o corpo da arqueia quanto suas extensões.
- Arqueia identificada como Nerearchaeum marumarumayae;
- Bactéria associada como Stromatodesulfovibrio nilemahensis;
- Cultura com cerca de 89% da arqueia Asgard;
- Tubos intercelulares com aproximadamente 8 nanômetros de diâmetro;
- Contato observado por criotomografia eletrônica.
Este vídeo explica por que as arqueias Asgard são centrais nas hipóteses sobre a origem das células eucarióticas.
O que a arqueia Asgard poderia trocar com a bactéria?
Os genomas sugerem uma possível relação de sintrofia, na qual dois organismos dependem de produtos metabólicos um do outro. N. marumarumayae possui capacidade prevista para produzir hidrogênio, acetato, formiato e sulfito, compostos que podem alimentar reações realizadas por outros micróbios.
A bactéria associada, por sua vez, apresenta vias para produzir aminoácidos e vitaminas potencialmente úteis à arqueia. Os pesquisadores ainda não demonstraram todo o fluxo de moléculas diretamente pelos tubos, portanto a troca permanece uma interpretação baseada na proximidade celular e no potencial metabólico.
Essas imagens mostram como nasceu a primeira célula eucariótica?
Não. Os dois micróbios estudados são organismos modernos, separados por bilhões de anos dos ancestrais envolvidos na origem dos eucariotos. A associação observada também não equivale a uma bactéria vivendo dentro de uma arqueia, como acontece com a mitocôndria nas células atuais.
O estudo publicado na Current Biology mostra algo mais limitado e igualmente importante: uma arqueia Asgard moderna pode manter contato físico íntimo com uma bactéria metabolicamente complementar. Isso fornece um sistema experimental para testar etapas propostas por modelos de eucariogênese.
O que as imagens revelaram dentro e fora dessas células?
Além dos contatos com bactérias, a arqueia Asgard apresentou uma arquitetura incomum. As células tinham formato aproximadamente esférico e produziam cadeias de vesículas ligadas ao corpo por fibras extracelulares, além de estruturas internas semelhantes a tubos e gaiolas.
O diâmetro médio das células examinadas ficou próximo de 861 nanômetros. As vesículas apresentaram cerca de 100 nanômetros em média, mostrando que uma célula aparentemente simples pode produzir uma superfície estruturalmente bastante elaborada.
| Característica | Registro |
|---|---|
| Arqueia | Nerearchaeum marumarumayae |
| Bactéria associada | Stromatodesulfovibrio nilemahensis |
| Diâmetro celular médio | ~861 nm |
| Tubos entre células | ~8,1 nm de diâmetro |
Por que a arqueia Asgard pode ajudar a testar hipóteses sobre eucariogênese?
A grande vantagem é experimental. Durante anos, muitas arqueias Asgard eram conhecidas apenas por fragmentos de DNA recuperados do ambiente. Cultivá-las e observá-las vivas permite testar metabolismo, estruturas celulares e interações com outras espécies.
A descoberta não resolve sozinha a origem das células complexas. Ela mostra, porém, que relações físicas e metabólicas estreitas entre arqueias e bactérias são biologicamente plausíveis, transformando antigas hipóteses evolutivas em perguntas que podem ser examinadas diretamente no laboratório.
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