Determinando o momento da evolução do metanogênio

OMBRO Fratura Diafisária do Úmero Pós Operatório EVOLUÇÃO CLÍNICA Fisioterapia Dr. Robson Sitta (Julho 2019).

Anonim

As primeiras formas de vida provavelmente tinham metabolismos que transformavam a Terra primordial, como iniciar o ciclo do carbono e produzir a maior parte do oxigênio do planeta através da fotossíntese. Cerca de 3, 5 bilhões de anos atrás, a Terra parece já ter sido coberta por oceanos líquidos, mas o sol naquela época não era brilhante nem quente o suficiente para derreter o gelo. Para explicar como os oceanos permaneceram descongelados, foi sugerido que os gases de efeito estufa, como o metano, produziam aquecimento na atmosfera primitiva, assim como fazem no aquecimento global de hoje.

O metano que ocorre naturalmente é produzido principalmente por um grupo de micróbios, archaea metanogênica, através de um metabolismo chamado metanogênese. Embora existam evidências de dados de isótopos de carbono de que fontes de metano tão antigas quanto 3, 5 bilhões de anos podem ter origem biológica, até agora não há evidências sólidas de que micróbios produtores de metano existiam cedo o suficiente na história da Terra para serem responsáveis mantendo o início da Terra aquecido.

Agora, em um artigo publicado na revista Nature Ecology and Evolution, Jo Wolfe, um pós-doutorado no Departamento de Ciências Atmosféricas e Planetárias (EAPS) no MIT, e Gregory Fournier, professor assistente na EAPS, relatam novos trabalhos combinando dados de transferência de genes com o registro de fóssil microbiano que lhes permitiu estimar as idades absolutas para micróbios produtores de metano na linha do tempo geológica.

Paleontologia encontra genética

Wolfe é um paleontólogo especializado em como espécies de animais fósseis e vivos são relacionados na árvore da vida. Fournier é especialista em explorar como os genomas de organismos vivos podem ser usados ​​para estudar a evolução inicial dos micróbios. Quebrar esse quebra-cabeça exigiu ambas as áreas de especialização.

"Traçar evidências químicas sugerem que o metano e os micróbios que o produziram poderiam estar presentes, mas não sabíamos se as archaea metogênicas estavam realmente presentes naquela época", diz Wolfe.

Para fazer a ponte entre dados fósseis e genômicos, Wolfe e Fournier usaram genomas de micróbios vivos que preservam um registro de sua história inicial. Essas seqüências de DNA podem ser acessadas através de análises filogenéticas e comparadas umas com as outras, explicam os pesquisadores, a fim de encontrar a melhor árvore ramificada que descreva sua evolução. Quando se trabalha ao longo desta árvore, os ramos representam linhagens cada vez mais antigas de micróbios que existiam na profunda história da Terra. Mudanças ao longo desses ramos podem ser medidas, produzindo um relógio molecular que calcula a taxa de evolução ao longo de cada ramo e, a partir disso, uma estimativa probabilística do tempo relativo e absoluto dos ancestrais comuns dentro da árvore. Um relógio molecular requer fósseis, no entanto, que faltam metanogênicos.

Calibrando a árvore da vida

A fim de resolver essa dificuldade, Wolfe e Fournier aproveitaram as transferências horizontais de genes, ou trocas de material genético entre os ancestrais de diferentes grupos de organismos. Ao contrário da transmissão vertical do DNA dos pais para os descendentes - que é como a maioria dos genes humanos é herdada - as transferências horizontais podem passar genes entre microorganismos distantemente relacionados. Eles descobriram que genes foram doados de um grupo dentro das archaeas metanogênicas para o ancestral de todas as cianobactérias fotossintéticas produtoras de oxigênio, que possuem alguns fósseis. Usando as transferências gênicas e os fósseis de cianobactérias juntos, eles foram capazes de restringir e guiar o relógio molecular dos produtores de metano e descobriram que os micróbios produtores de metano tinham mais de 3, 5 bilhões de anos, sustentando a hipótese de que esses micróbios poderiam ter contribuído para isso. início do aquecimento global.

"Este é o primeiro estudo a combinar as transferências de genes e fósseis para estimar as idades absolutas dos micróbios na linha do tempo geológica", diz Fournier. "Conhecer as idades dos grupos microbianos nos permite expandir essa abordagem poderosa para estudar outros eventos na evolução planetária e ambiental inicial e, eventualmente, construir uma escala de tempo para a árvore de toda a vida."

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