Cerca de 2,4 bilhões de anos atrás, no final do Éon Arqueano, um aumento em todo o planeta nos níveis de oxigênio, denominado Grande Evento de Oxidação (GOE), criou a atmosfera familiar que todos respiramos hoje. Os pesquisadores focados nas origens da vida concordam amplamente que este evento de transição foi causado pela proliferação global de micróbios fotossintéticos capazes de dividir a água para produzir oxigênio molecular (O ₂ ) Contudo, de acordo com Tanja Bosak, professor associado do Departamento da Terra do MIT, Atmosférico, e Ciências Planetárias (EAPS), os pesquisadores não sabem quanto tempo antes do GOE esses organismos evoluíram.

A nova pesquisa de Bosak, publicado hoje em Natureza , sugere que agora pode ser ainda mais difícil identificar a emergência de micróbios produtores de oxigênio no registro geológico.

Um sinal nas rochas

Os primeiros micróbios a produzir oxigênio não deixaram um diário para trás, portanto, os cientistas devem procurar pistas sutis de seu surgimento que poderiam ter sobrevivido aos poucos bilhões de anos intermediários. Para complicar ainda mais, enquanto evidências do GOE são encontradas em toda a Terra, essas primeiras colônias de organismos produtores de oxigênio provavelmente teriam existido primeiro em pequenos lagos ou corpos d'água. Qualquer registro deles estaria geograficamente isolado.

Alguns cientistas consideram a evidência localizada do óxido de manganês mineral em sedimentos antigos como um indicador (ou proxy) da existência de organismos produtores de oxigênio. Isso ocorre porque a oxidação do manganês só foi considerada possível na presença de quantidades significativas de O ₂ , mais do que normalmente existia na atmosfera pré-GOE. Assim, encontrar evidências de óxido de manganês em sedimentos anteriores ao GOE sugeriria que organismos produtores de oxigênio haviam evoluído naquela época e estavam ativos na área.

Mas acontece que há mais de uma maneira de oxidar o manganês.

Micróbios anaeróbicos mudam o jogo

Conforme descrito no novo artigo, Bosak e seu ex-pós-doutorado, Mirna Daye, descobriram que colônias de micróbios modernos podem realizar esse processo em ambientes anaeróbicos típicos do final do Éon Arqueano. Ao contrário dos organismos que causaram o GOE, Os micróbios de Daye e Bosak usam sulfeto, em vez de água, para realizar a fotossíntese, portanto, eles não criam oxigênio molecular como subproduto. A maioria dos cientistas pensa que este tipo de fotossíntese anaeróbia surgiu como um sistema precursor da fotossíntese oxigenada mais familiar que deu início ao GOE, e os micróbios de Daye e Bosak contêm maquinário genético semelhante ao que se pensava ter existido antes da evolução das bactérias capazes de produzir oxigênio.

A demonstração do grupo Bosak da oxidação do manganês em um ambiente anaeróbio significa que a evidência do antigo óxido de manganês pode não ser um indicador confiável para a evolução local da vida produtora de oxigênio. Poderia ser apenas um sinal da presença de outros organismos já considerados generalizados naquela época.

Os co-autores de Bosak incluem o professor associado de geobiologia Gregory Fournier, junto com os ex-pós-doutorandos Mirna Daye e Mihkel Pajusalu do departamento de EAPS do MIT; Vanja Klepac-Ceraj, Sophie Rowland, e Anna Farrell-Sherman, do Wellesley College; Nicolas Beukes, da Universidade de Joanesburgo; e Nobumichi Tamura do Laboratório Nacional de Berkley.

Questionando o manganês antigo

"Descobrir novos mecanismos pelos quais o óxido de manganês pode ser criado nos ambientes arqueanos, antes do aumento do oxigênio, é extremamente interessante porque muitos dos proxies que usamos para a presença de oxigênio [e, portanto, micróbios capazes de produzi-lo] no meio ambiente na primeira metade da história da Terra são ... na verdade, representantes da presença de óxido de manganês, "diz Ariel Anbar, professor da Escola de Exploração Terrestre e Espacial da Arizona State University, que não participou da pesquisa. "Isso nos força a pensar mais profundamente sobre os proxies que estamos usando e se eles realmente são indicativos de O ₂ ou não."

O estudo da Terra antiga sempre foi desafiador, à medida que as evidências são recicladas por processos geológicos e, de outra forma, perdidas com o uso e desgaste do tempo. Os pesquisadores apenas fragmentaram e inferiram dados que podem usar para desenvolver teorias.

"O que estamos descobrindo não é necessariamente dizer que essas pessoas que estão interpretando esses blips de oxigênio antes do GOE [estão] erradas. Isso apenas me dá uma grande pausa, "diz Bosak, "O fato de termos jogado alguns micróbios e encontrado esses processos que simplesmente nunca foram considerados nos diz que realmente não entendemos muito sobre como a vida e o meio ambiente co-evoluíram."

Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.