O estudo das origens da Terra e a evolução das formas de vida é um campo contínuo de investigação científica. Entre os processos mais cruciais nesta jornada está a fotossíntese, particularmente a fotossíntese oxigenada, que envolve a conversão da luz solar, água e dióxido de carbono em energia e oxigênio. Esse processo é central para o desenvolvimento e sustento da vida na Terra. Um estudo recente avançou significativamente na compreensão da linha do tempo e evolução desse processo.
Bactérias fossilizadas da Austrália e do Canadá forneceram as evidências diretas mais antigas de estruturas fotossintéticas oxigenadas. Essas estruturas são capazes de realizar o tipo de fotossíntese que produz oxigênio, um componente fundamental para o desenvolvimento de formas de vida complexas. Os fósseis em questão datam de aproximadamente 1,75 bilhão de anos. Esta descoberta retrocede a linha do tempo para a origem da fotossíntese produtora de oxigênio em pelo menos 1,2 bilhão de anos. Anteriormente, entendia-se que a fotossíntese evoluiu cerca de três bilhões e meio de anos atrás. No entanto, a forma inicial desse processo, conhecida como fotossíntese anoxigênica, não produzia oxigênio.
Os principais agentes na transição para a fotossíntese oxigenada acreditam-se ser as cianobactérias. Pensa-se que esses organismos foram os primeiros a realizar fotossíntese oxigenada usando estruturas internas conhecidas como membranas tilacoides. Membranas tilacoides são pilhas densas de proteínas e gorduras onde ocorre o processo fotossintético. A atividade das cianobactérias na produção de oxigênio alterou significativamente a atmosfera e os oceanos da Terra, um fenômeno conhecido como o Grande Evento de Oxigenação. Este evento foi um ponto de virada na história da Terra, levando a mudanças importantes na química dos oceanos e da atmosfera da Terra e influenciando a evolução da biosfera e da vida complexa.
A importância das cianobactérias vai além de seu papel na produção de oxigênio. Elas são precursoras das principais estruturas responsáveis pela fotossíntese em organismos atuais, conhecidas como cloroplastos. O processo de fotossíntese observado nas cianobactérias é sofisticado e espelha de perto o processo encontrado em plantas modernas. Essa semelhança sugere que os mecanismos fundamentais da fotossíntese foram estabelecidos há muito tempo e permaneceram amplamente inalterados.
Pesquisas anteriores identificaram membranas tilacoides em fósseis datados de 150 a 550 milhões de anos atrás. Além disso, houve evidências indiretas de fotossíntese produtora de oxigênio derivadas de estudos genéticos e químicos. O novo estudo, no entanto, fornece evidências diretas dessas estruturas em fósseis muito mais antigos. Essas evidências foram encontradas em fósseis da Formação McDermott na Austrália, datados de cerca de 1,75 bilhão de anos, e da Formação Grassy Bay no Ártico Canadense, estimados em cerca de um bilhão de anos.
A escassez de bactérias fossilizadas apresenta desafios no estudo da fotossíntese inicial. Fatores como a dificuldade em preservar organismos de corpo mole como bactérias, o tamanho minúsculo dos fósseis e as estruturas internas ainda menores complicam a descoberta e análise desses espécimes antigos. Com o tempo, a compressão de sedimentos e rochas também pode destruir as estruturas que os pesquisadores procuram estudar. Em alguns casos, como observado em fósseis analisados da República Democrática do Congo, tilacoides não foram encontrados, provavelmente devido a esses desafios de preservação.
As estruturas identificadas nos fósseis são extremamente pequenas, aproximadamente a largura de um cabelo humano, e requerem técnicas avançadas para exame. Os pesquisadores utilizaram um processo que envolve moldar as bactérias em resina, cortá-las finamente e examiná-las através de um microscópio eletrônico. Esta metodologia permitiu a observação dessas estruturas minúsculas.
Esta descoberta tem implicações significativas para a compreensão de como a vida complexa evoluiu na Terra, fornecendo um quadro mais completo da linha do tempo e desenvolvimento da fotossíntese oxigenada. Além da perspectiva centrada na Terra, este conhecimento também contribui para o entendimento mais amplo dos processos sustentáveis de vida no universo. Por exemplo, colaborações com a NASA exploraram os aspectos teóricos da fotossíntese em planetas orbitando estrelas com comprimentos de onda de luz diferentes do nosso Sol.
Apesar desses avanços, muitas perguntas permanecem sem resposta. Uma questão chave diz respeito à linha do tempo exata da evolução da fotossíntese produtora de oxigênio em relação ao Grande Evento de Oxigenação. Não é certo se essa forma de fotossíntese evoluiu antes, durante ou após este evento. Análises mais detalhadas de microfósseis mais antigos, semelhantes ao que foi feito neste estudo, podem fornecer respostas a essas perguntas persistentes e continuar a expandir nosso entendimento das origens e evolução da vida na Terra.
