Um evento evolutivo raro, que ocorre uma vez a cada bilhão de anos, está em andamento diante dos olhos atentos dos pesquisadores. Duas formas de vida estão se fundindo para criar um organismo único, dotado de novas habilidades.
O fenômeno, conhecido como endossimbiose primária, é um processo intrigante no qual um organismo microbiano engloba outro e começa a utilizá-lo como parte de si mesmo. Em troca, o hospedeiro fornece nutrientes, energia e proteção ao simbionte, criando uma relação simbiótica que pode evoluir para um estágio onde o simbionte se torna essencialmente um órgão do hospedeiro.
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Comparado a uma espécie de ‘internalização biológica’, esse fenômeno oferece uma visão fascinante sobre a dinâmica da vida na Terra. O último registro desse evento crucial na história da evolução resultou na emergência das plantas, um marco que moldou o curso da vida no nosso planeta.
A descoberta foi publicada em duas das revistas científicas mais renomadas, a Cell e a Science, solidificando sua importância e impacto na comunidade científica global.
Endossimbiose primária
Cloroplastos em células de uma planta. (IMagem: Pasotteo / Shutterstock.com)
A endossimbiose primária é um evento raríssimo na história da Terra, documentado apenas duas vezes em cerca de 4 bilhões de anos.
A primeira ocorrência remonta a aproximadamente 2,2 bilhões de anos, quando um arqueano engoliu uma bactéria, que posteriormente se tornou a mitocôndria, um organelo essencial para a produção de energia nas células.
Esse evento foi crucial para o surgimento de formas de vida complexas.
A segunda ocorrência, cerca de 1,6 bilhão de anos atrás, testemunhou células mais avançadas absorvendo cianobactérias, que deram origem aos cloroplastos.
Esses organelos permitiram que as plantas realizassem a fotossíntese, um processo vital para a vida na Terra.
E agora, os cientistas observam atentamente outro capítulo desse fenômeno extraordinário.
Uma espécie de alga, conhecida como Braarudosphaera bigelowii, foi identificada englobando uma cianobactéria, concedendo-lhe a capacidade de fixar nitrogênio diretamente do ar, uma habilidade incomum para algas e plantas em geral.
Estudos recentes demonstraram que a alga e a cianobactéria estão tão entrelaçadas que o crescimento celular é coordenado e as células se replicam em sincronia.
Imagens de raios-X da Braarudosphaera bigelowii em diferentes estágios de divisão celular. O recém-identificado nitroplasto é destacado em ciano, o núcleo da alga é azul, as mitocôndrias são verdes e os cloroplastos são roxos (Imagem: Valentina Loconte / Berkeley Lab)
Dependência para sobreviver
Os pesquisadores, liderados por Jonathan Zehr, desvendaram detalhes fascinantes desse processo por meio de técnicas avançadas de imagem e análise genética. A análise das proteínas revelou que a cianobactéria, agora denominada nitroplasto, depende quase inteiramente da alga para sua sobrevivência, sugerindo uma transição para o status de organela.
Essa é uma das características distintivas de algo que está transitando de um endossimbionte para uma organela. Eles começam a descartar pedaços de DNA, e seus genomas ficam cada vez menores, passando a depender da célula mãe para esses produtos gênicos — ou a própria proteína — serem transportados para dentro da célula.
Jonathan Zehr, coautor do estudo
Essa descoberta oferece uma nova perspectiva sobre a evolução e a dinâmica das relações simbióticas entre os organismos. Além disso, abre portas para aplicações práticas, como o potencial de melhorar a agricultura, fornecendo uma nova abordagem para a fixação de nitrogênio em plantas.
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