Cientistas financiados pela NASA descobriram que a vida na Terra, há mais de 3 bilhões de anos, dependia do metal molibdênio, que era extremamente escasso no ambiente naquela época. O estudo, publicado na Nature Communications na terça-feira, é o primeiro a mostrar que o molibdênio foi usado por formas de vida antigas tão distante na história do nosso planeta.
Hoje, na Terra, o molibdênio ajuda a acelerar reações bioquímicas vitais nas células. O metal é um componente de enzimas essenciais que impulsionam várias reações biológicas importantes nos organismos. Isso é importante não apenas para os organismos individuais, mas também para ciclos biogeoquímicos, como o ciclo do nitrogênio, que afetam todo o nosso planeta. Sem molibdênio, essas reações importantes ainda poderiam ocorrer na natureza, mas seriam lentas demais para sustentar a vida.
“O molibdênio fica no centro catalítico de enzimas que executam grandes reações de carbono, nitrogênio e enxofre”, explicou Betül Kaçar, chefe do Kaçar Lab na University of Wisconsin-Madison e autora sênior do estudo. Kaçar lidera o MUSE, um consórcio interdisciplinar da NASA para pesquisa em astrobiologia (NASA Interdisciplinary Consortia for Astrobiology Research, ICAR) na UW-Madison.
“Perguntar quando a vida começou a usar molibdênio é, na verdade, perguntar quando algumas das estratégias metabólicas mais consequentes se tornaram possíveis”, disse Kaçar.
MOLIBDÊNIO AO LONGO DA HISTÓRIA
O molibdênio hoje é relativamente comum no ambiente, e sua escassez não é mais um problema para a vida. Mas nem sempre foi assim.
Evidências geológicas mostram que apenas quantidades traço de molibdênio estavam presentes nos oceanos da Terra bilhões de anos atrás. Os níveis aumentaram por volta do período em que microrganismos começaram a usar fotossíntese, o que eventualmente levou a um aumento dramático na quantidade de oxigênio atmosférico (aproximadamente 2,45 bilhões de anos atrás). Isso é conhecido como Great Oxidation Event e teve um efeito profundo na evolução da vida. Um estudo anterior da NASA também sugeriu que o aumento do molibdênio no ambiente nesse período pode ter sido necessário para a evolução de uma vida complexa.
Mas quando a vida começou a usar molibdênio? Devido à sua escassez na Terra antiga, astrobiólogos têm se perguntado se a vida poderia ter começado usando outros metais para acelerar reações vitais. O tungstênio, por exemplo, se comporta de maneira semelhante nas células e é usado hoje por alguns organismos que vivem em ambientes extremos. Pesquisadores anteriormente teorizaram que a vida poderia ter usado tungstênio primeiro e, depois, evoluído para usar molibdênio quando ele se tornasse mais disponível. O novo estudo mostra que isso não necessariamente foi o caso.
A equipe reuniu dados disponíveis sobre a prevalência do molibdênio ao longo do tempo e reconstruiu a história do uso do metal ao longo dos ramos da árvore da vida. Eles descobriram que, embora o molibdênio fosse escasso, micróbios antigos na Terra ainda encontraram uma forma de usá-lo. O mesmo vale para o uso do metal tungstênio.
“Nossos resultados mostram que tanto sistemas enzimáticos que usam molibdênio quanto sistemas que usam tungstênio têm raízes no Arqueano, o que sugere que a vida inicial provavelmente trabalhou com ambos os metais, em vez de seguir uma história simples de ‘tungstênio primeiro, molibdênio depois’”, disse Kaçar. “Defendemos que o uso de molibdênio é muito mais antigo do que muitos modelos assumem, com datação molecular colocando a utilização de molibdênio de volta no Eoarchean para o Mesoarchean, aproximadamente entre 3,7 e 3,1 bilhões de anos atrás, bem antes do Great Oxidation Event.”
Trabalhos anteriores do MUSE ICAR, publicados em 2024, identificaram certos nichos em que a vida inicial poderia ter encontrado suprimentos de molibdênio e outros metais escassos bem abaixo dos oceanos. Fontes hidrotermais no assoalho do mar fornecem metais em traços, incluindo ferro, zinco, cobre, níquel, manganês, vanádio, molibdênio, cobalto e tungstênio.
“Mesmo que a água do mar arqueana contivesse pouco molibdênio dissolvido no total, sistemas localizados como fontes hidrotermais ainda poderiam ter fornecido quantidades utilizáveis de molibdênio e outros metais”, disse Kaçar.
O novo estudo mostra que, mesmo em meio a uma variedade de outros metais úteis, o molibdênio foi, de alguma forma, uma das primeiras escolhas da vida como catalisador metálico.
“O molibdênio pode ter valido a pena ‘escolher’ porque permite catálise em uma ampla gama de substratos e condições de redox”, disse Kaçar. “Em outras palavras, a escassez não tornou o molibdênio irrelevante; as vantagens catalíticas dele podem ter tornado compensador evoluir formas de adquiri-lo e usá-lo.”
O estudo mostra como a vida pode encontrar um caminho para usar elementos do ambiente, mesmo quando eles são escassos, e nos lembra que, na busca por vida além da Terra, precisamos estar preparados para possibilidades que ainda não consideramos.
ELEMENTOS BIOESSENCIAIS, BUSCA POR VIDA NO UNIVERSO
Buscar vida no universo não é sobre construir uma lista de verificação de condições que se pareçam com a Terra moderna. Estudar a história do nosso planeta e a evolução da vida permite que astrobiólogos observem períodos de tempo em que a Terra era muito diferente do que é hoje. Dessa forma, ganhamos uma compreensão melhor da variedade de planetas no universo que poderiam ser habitáveis para a vida como a conhecemos.
“O nosso NASA ICAR mostra que mapear a história evolutiva de elementos bioessenciais na Terra pode nos ajudar a prever o que a vida em outros mundos poderia usar, e que diferentes inventários abióticos poderiam levar a escolhas diferentes de elementos biológicos”, disse Kaçar. “A detecção de vida deve ser sensível a metais, sensível a redox e sensível à evolução. Devemos procurar não apenas ‘vida semelhante à da Terra agora’, mas estratégias bioquímicas que façam sentido em um planeta com uma história diferente de oxigenação e disponibilidade de metais.”
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Karen Fox / Molly Wasser Sede, Washington 202-358-1600
karen.c.fox@nasa.gov / molly.l.wasser@nasa.gov
[Referência terminológica: planet=planeta, star=estrela, planets=planetas]