Meio Ambiente

Como as plantas produzem oxigênio? Pergunte a cyanobacteria

A capacidade de gerar oxigênio através da fotossíntese – que o serviço útil realizado por plantas e algas, tornando a vida possível para os seres humanos e animais na Terra – evoluiu apenas uma vez, cerca de 2,3 bilhões de anos atrás, em certos tipos de cianobactérias. Esta invenção biológica que muda de planeta nunca foi duplicada, tanto quanto qualquer um pode dizer. Em vez disso, de acordo com a teoria endossimbiótica, todos os organismos “verdes” produtores de oxigênio (plantas e algas) simplesmente subsumiram cianobactérias como organelas em suas células em algum ponto durante a sua evolução.

“A fotossíntese oxigenada era uma singularidade evolutiva”, diz Woodward Fischer, professor de geobiologia da Caltech, referindo-se ao processo pelo qual certos organismos usam a energia da luz solar para converter dióxido de carbono e água em açúcar para alimento, com oxigênio como subproduto . “As cianobactérias a inventaram e, em última instância, tornaram-se os cloroplastos das algas. As plantas são apenas um grupo de algas que se movimentaram em terra”.

No entanto, como o mundo de formação como cianobactérias são, relativamente pouco se sabe sobre eles. Até um par de décadas atrás, eles foram chamados de “algas verde-azuladas” por taxonomistas, embora posteriormente foi revelado que eles não são algas, mas sim um tipo completamente diferente de organismo. Essa falta de compreensão taxonômica fez decifrar o enigma de sua evolução quase impossível, diz Fischer.

“Durante muito tempo, eles eram apenas seu próprio grupo, não tínhamos nenhuma resposta sobre de onde eles vinham ou sobre quais outros organismos eles estavam relacionados”, diz Fischer. “Imagine tentar entender algo sobre a evolução humana sem o conhecimento dos grandes macacos.”

Publicação na revista Science em 30 de março, Fischer e colegas da Caltech e da Universidade de Queensland, na Austrália, finalmente desenvolveram a árvore genealógica das cianobactérias. Eles adicionaram os genomas de 41 microorganismos incultos, o que ajudou a identificar o ponto preciso na evolução das cianobactérias, onde a fotossíntese oxigenada surgiu. As 41 espécies são todos os tipos de cianobactérias, mas nenhum carrega genes para a fotossíntese e, portanto, não produzem matéria orgânica, como as algas e as plantas. Em vez disso, eles consomem.

Fischer e seus colegas descobriram que um único ramo de cianobactérias – chamado Oxyphobacteria – eram provavelmente o primeiro e único grupo a evoluir a fotossíntese oxigenada. Os seus parentes mais próximos, Melainabacteria, vivem nas entranhas de animais (incluindo seres humanos) entre outros ambientes, e não produzem oxigénio. E embora se possa sugerir que Melainabacteria simplesmente perdeu a capacidade de produzir oxigênio ao longo do tempo, as cianobactérias próximas mais próximas, descritas no artigo como Sericytochromatia, também não se engajam na fotossíntese oxigenada.

“Isso conclui que as Oxyphobacteria foram realmente as únicas a inventar esse processo químico de modelagem do globo”, diz Fischer.

As 41 espécies novas caem em Melainabacteria e em Sericytochromatia, este último de que não tinha sido descrito antes deste papel. Todos os nomes desses organismos estão sujeitos a mudanças, já que os taxonomistas alcançam as descobertas da equipe. “Sabemos que eles estão lá, e sabemos o seu repertório de genes Agora podemos começar a colocá-los em árvores evolutivas, e começar os esforços para isolá-los e estudar a sua fisiologia e ecologia”, diz James Hemp, um Agouron Postdoctoral Scholar em Caltech quando A pesquisa foi realizada, e co-autor do artigo da Ciência .

Essas descobertas foram feitas graças à nova tecnologia que permite aos pesquisadores sequenciar o genoma de um organismo sem primeiro ter que isolar esse organismo no laboratório e cultivar uma grande quantidade dele, como foi exigido no passado.

“Agora temos maneiras independentes da cultura de avaliar a diversidade microbiana”, diz Rochelle M. Soo, pesquisadora de pós-doutorado da Universidade de Queensland na Austrália e co-autora do artigo da Science . “Nós podemos entrar em qualquer ambiente, remover uma amostra de DNA, sequenciá-la e recuperar genomas de micróbios que vivem nesse ambiente. Nós não temos que crescer nada nós mesmos – em vez disso, deixamos o ambiente fazer o trabalho e apenas seqüência o que é Já está lá “. Algumas das 41 novas espécies foram encontradas in situ, como nos intestinos de animais, enquanto outras vieram das bases de dados de outros estudos de biologia – que tinham sido amostrados, mas nunca caracterizados e analisados.

Desvendar o mistério evolutivo da fotossíntese e sua gênese poderia lançar luz sobre tudo, desde fontes de energia sustentáveis ​​até o potencial para a vida existir em outros planetas.

“As cianobactérias são engenheiros de escala planetária, capazes de dividir a água.Eles inventaram a química mais desafiadora na face do planeta.Gostaríamos de poder fazer a química da separação de água tão facilmente como eles fazem para produzir combustíveis, e estes Eles descobriram como fazê-lo há dois bilhões e meio de anos “, diz Fischer.

Em seguida, a equipe planeja aprender mais sobre a ecologia e fisiologia das novas bactérias por sondagem-los em um laboratório. “Nós realmente apenas arranhamos a superfície”, diz Fischer.

Tags
Ler matéria completa

Vagner Liberato

Meu nome é Vagner Liberato, sou carioca e vivo no Rio de Janeiro. Formei-me em Administração de Empresas e sou um apaixonado por conteúdo sustentável. Desde 2015 faço o Jornal Sustentabilidade com maior prazer! Para falar comigo, entre em contato pelo email: contato@meioambienterio.com

Artigos relacionados

Deixe uma resposta

O seu endereço de e-mail não será publicado. Campos obrigatórios são marcados com *

Close