Pesquisadores da UCLA e da Universidade de Wisconsin-Madison confirmaram que os fósseis microscópicos descobertos em um pedaço de rocha de quase 3,5 bilhões de anos na Austrália Ocidental são os fósseis mais antigos já encontrados e, de fato, a evidência direta mais antiga de vida na Terra.

O estudo, publicado hoje no Proceedings of the National Academy of Sciences , foi liderado por J. William Schopf, professor de paleobiologia da UCLA, e John W. Valley, professor de geociências da Universidade de Wisconsin-Madison. A pesquisa contou com novas tecnologias e conhecimentos científicos desenvolvidos por pesquisadores do Laboratório WiscSIMS da UW-Madison.

O estudo descreve 11 espécimes microbianos de cinco táxons separados, ligando suas morfologias às assinaturas químicas que são características da vida. Alguns representam bactérias e micróbios agora extintos de um domínio da vida chamado Archaea, enquanto outros são semelhantes a espécies microbianas ainda encontradas hoje. As descobertas também sugerem como cada um pode ter sobrevivido em um planeta sem oxigênio.

Os microfósseis - assim chamados porque não são evidentes a olho nu - foram descritos pela primeira vez na revista Science em 1993 por Schopf e sua equipe, que os identificou com base principalmente nos fósseis únicos, formas cilíndricas e filamentosas. Schopf, diretor do Centro de Estudo da Evolução e Origem da Vida da UCLA, publicou mais evidências de apoio de suas identidades biológicas em 2002.

Ele coletou a rocha em que os fósseis foram encontrados em 1982 do depósito de Chert Apex da Austrália Ocidental, um dos poucos lugares do planeta onde as evidências geológicas da Terra primitiva foram preservadas, em grande parte porque não foi submetido a processos geológicos que o teriam alterado, como sepultamento e aquecimento extremo devido à atividade tectônica de placas.

Mas as primeiras interpretações de Schopf foram contestadas. Os críticos argumentaram que eles são apenas minerais estranhos que só parecem espécimes biológicos. Contudo, Valley diz, as novas descobertas dissipam essas dúvidas; os microfósseis são de fato biológicos.

"Eu acho que está resolvido, " ele diz.

Usando um espectrômetro de massa de íons secundários (SIMS) na UW-Madison chamado IMS 1280 - um dos poucos instrumentos desse tipo no mundo - Valley e sua equipe, incluindo os geocientistas do departamento Kouki Kitajima e Michael Spicuzza, foram capazes de separar o carbono que compõe cada fóssil em seus isótopos constituintes e medir suas proporções.

Os isótopos são versões diferentes do mesmo elemento químico que variam em suas massas. Diferentes substâncias orgânicas - seja na rocha, micróbio ou animal - contêm proporções características de seus isótopos de carbono estáveis.

Usando SIMS, A equipe de Valley foi capaz de separar o carbono-12 do carbono-13 dentro de cada fóssil e medir a proporção dos dois em comparação com um padrão de isótopo de carbono conhecido e uma seção sem fósseis da rocha em que foram encontrados.

"As diferenças nas taxas de isótopos de carbono se correlacionam com suas formas, "Valley diz." Se eles não são biológicos, não há razão para tal correlação. Suas proporções de C-13 para C-12 são características da biologia e da função metabólica. "

Com base nessas informações, os pesquisadores também foram capazes de atribuir identidades e prováveis ​​comportamentos fisiológicos aos fósseis presos dentro da rocha, Valley diz. Os resultados mostram que "estes são primitivos, mas um grupo diverso de organismos, "diz Schopf.

A equipe identificou um grupo complexo de micróbios:bactérias fototróficas que teriam contado com o sol para produzir energia, Archaea que produziu metano, e gamaproteobactérias que consumiam metano, um gás que se acredita ser um importante constituinte da atmosfera primitiva da Terra antes que o oxigênio estivesse presente.

A equipe de Valley levou quase 10 anos para desenvolver os processos para analisar com precisão os microfósseis - fósseis tão antigos e raros nunca foram submetidos à análise SIMS antes. O estudo se baseia em realizações anteriores no WiscSIMS para modificar o instrumento SIMS, desenvolver protocolos para preparação e análise de amostras, e calibrar os padrões necessários para combinar o mais próximo possível o conteúdo de hidrocarbonetos com as amostras de interesse.

Em preparação para a análise SIMS, a equipe precisava triturar meticulosamente a amostra original o mais lentamente possível para expor os próprios fósseis delicados - todos suspensos em níveis diferentes dentro da rocha e envoltos em uma camada dura de quartzo - sem realmente destruí-los. Spicuzza descreve como fez incontáveis ​​viagens para cima e para baixo nas escadas do departamento enquanto o técnico em geociências Brian Hess retificava e polia cada microfóssil da amostra, um micrômetro de cada vez.

Cada microfóssil tem cerca de 10 micrômetros de largura; oito deles caberiam na largura de um cabelo humano.

Valley e Schopf fazem parte do Wisconsin Astrobiology Research Consortium, financiado pelo Instituto de Astrobiologia da NASA, que existe para estudar e compreender as origens, o futuro e a natureza da vida na Terra e em todo o universo.

Estudos como este, Schopf diz, indicam que a vida pode ser comum em todo o universo. Mas o mais importante, aqui na terra, porque vários tipos diferentes de micróbios já estavam presentes há 3,5 bilhões de anos, diz-nos que "a vida teve que ter começado substancialmente antes - ninguém sabe quanto antes - e confirma que não é difícil para a vida primitiva se formar e evoluir para microorganismos mais avançados, "diz Schopf.

Estudos anteriores de Valley e sua equipe, datando de 2001, mostraram que oceanos de água líquida existiam na Terra já em 4,3 bilhões de anos atrás, mais de 800 milhões de anos antes que os fósseis do presente estudo estivessem vivos, e apenas 250 milhões de anos após a formação da Terra.

"Não temos evidências diretas de que existia vida há 4,3 bilhões de anos, mas não há razão para que não pudesse ter existido, "diz Valley." Isso é algo que todos nós gostaríamos de descobrir. "

A UW-Madison tem um legado de adiar as datas aceitas do início da vida na Terra. Em 1953, o falecido Stanley Tyler, um geólogo da universidade que faleceu em 1963 aos 57 anos, foi a primeira pessoa a descobrir microfósseis em rochas pré-cambrianas. Isso empurrou as origens da vida para mais de um bilhão de anos, de 540 milhões a 1,8 bilhões de anos atrás.

"As pessoas estão realmente interessadas em saber quando a vida na Terra surgiu pela primeira vez, "Valley diz." Este estudo consumiu 10 vezes mais tempo e foi mais difícil do que eu imaginava, mas se concretizou por causa de muitas pessoas dedicadas que ficaram entusiasmadas com isso desde o primeiro dia ... Acho que muito mais análises de microfósseis serão feitas em amostras da Terra e possivelmente de outros corpos planetários. "