Pesquisadores que exploram as profundezas das origens da vida revelaram indícios de que as primeiras células de vida livre podem ter surgido não apenas uma, mas em duas ocasiões distintas. As revelações, divulgadas em 12 de agosto de 2026, apontam para a surpreendente probabilidade de que, apesar de a vida possuir um código genético ancestral comum, ela tenha passado por duas separadas transições até alcançar a forma de existência livre.
As questões sobre o surgimento da vida na Terra, tanto em localização quanto em método, são o foco central das investigações no Instituto de Evolução Molecular da Universidade Heinrich-Heine de Düsseldorf (HHU). Recentemente, um grupo internacional de biólogos de Düsseldorf publicou novas descobertas na revista Science Advances. Essas pesquisas esclarecem a complexa rede de reações químicas que as células primordiais empregavam para sintetizar os componentes fundamentais da vida, assim como as fontes de energia que impulsionavam esses processos. Ao seguir a trajetória das enzimas desde a fase inicial de diferenciação entre bactérias e arqueas, os estudiosos identificaram provas de que as células com existência independente podem ter se desenvolvido de forma autônoma em duplicidade.
Há aproximadamente 4 bilhões de anos, o nosso planeta apresentava características bastante distintas das atuais. Caso fosse possível testemunhar o início da formação celular, o cenário provavelmente revelaria o aparecimento de duas modalidades diferentes de vida celular primitiva.
“Nós observaríamos a emergência de duas categorias celulares bem distintas: bactérias e arqueas pioneiras, realizando suas primeiras experiências de existência para além dos ambientes restritos de fontes hidrotermais”, declarou Natalia Mrnjavac. Ela é bióloga da Universidade de Düsseldorf e principal autora do novo artigo publicado na Science Advances.
A bióloga Mrnjavac e seu grupo de pesquisa internacional analisaram genomas, estruturas proteicas e reações químicas para investigar as etapas iniciais da evolução microbiana, abrangendo o período que antecedeu o desenvolvimento de células completamente autônomas.
“Essas análises fornecem dados inéditos sobre a etapa evolutiva em que o metabolismo impulsionado por enzimas se originou de processos espontâneos, catalisados por metais presentes na crosta terrestre”, disse o biólogo William Martin, de Düsseldorf, que atua como autor sênior da pesquisa.
Reconstruindo a química do metabolismo primitivo na Terra
Em vez de focar apenas em segmentos específicos do metabolismo primordial, os estudiosos investigaram a totalidade das reações químicas que as células empregam para sintetizar constituintes biológicos cruciais, como aminoácidos, bases de RNA e vitaminas. Esses componentes eram produzidos a partir de substâncias presentes na Terra primitiva, como gás hidrogênio, amônia e dióxido de carbono.
Essas 420 reações químicas combinadas formam a rede metabólica designada simplesmente como metabolismo. Tais reações são consideradas antiquíssimas e mantiveram-se preservadas ao longo da evolução da vida em uma escala comparável à do código genético.
A surpresa para a equipe de pesquisa foi constatar que as enzimas encarregadas de executar essas reações não exibem o mesmo nível de conservação evolutiva entre as bactérias e as arqueas.
Martin afirmou que “o surpreendente é que as enzimas que catalisam essas reações não se mantêm conservadas através da separação evolutiva entre bactérias e arqueas. Observamos que o Último Ancestral Comum Universal de todas as células, o LUCA, detinha enzimas para aproximadamente metade das reações metabólicas. A porção restante era catalisada por metais encontrados no ambiente onde o LUCA se desenvolveu.”
Este achado indica que o metabolismo em seus primórdios era consideravelmente mais dependente do ambiente externo do que os sistemas metabólicos celulares contemporâneos.
“Metais presentes naturalmente em fontes hidrotermais são capazes de substituir uma quantidade surpreendente de enzimas no processo metabólico”, comentou Harun Tüysüz, químico inorgânico ligado ao Instituto Max Planck de Pesquisa do Carvão e ao Instituto de Materiais IMDEA, em Madri, e coautor do trabalho.
“Quanto mais aprofundamos a análise, mais evidente se torna que a evolução bioquímica em seus primeiros estágios representou uma combinação de catalisadores enzimáticos e metálicos”, declarou Joseph Moran, da Universidade de Ottawa, no Canadá. Ele é uma autoridade global no emprego de metais para catalisar reações metabólicas, substituindo enzimas e cofatores.
A transição evolutiva de catalisadores metálicos para enzimas
Um dos feitos mais importantes da pesquisa consistiu na reconstituição de quatro fases essenciais da evolução inicial da catálise biológica.
O desenvolvimento aparentemente teve início com reações totalmente impulsionadas por metais. Em seguida, houve uma fase no LUCA (Último Ancestral Comum Único) onde metais e enzimas colaboravam. Mais tarde, as bactérias e as arqueas seguiram rotas evolutivas separadas. Em cada uma dessas linhagens, enzimas que surgiram recentemente substituíram de forma progressiva os catalisadores inorgânicos fornecidos pelo ambiente onde o metabolismo havia se estabelecido inicialmente.
Um ponto crucial é que os pesquisadores encontraram situações em que bactérias e arqueas, de maneira autônoma, desenvolveram enzimas distintas, mas igualmente capazes de executar a mesma função metabólica fundamental.
“É possível observar instâncias em que os antepassados de bactérias e arqueas desenvolveram, de modo independente, enzimas com estruturas distintas para catalisar a mesma reação metabólica essencial”, disse Mrnjavac. Ela complementa: “Essas criações paralelas podem ter pavimentado o caminho para a emergência autônoma de bactérias e arqueas de vida livre.”
Essa trajetória evolutiva simultânea pode ter sido decisiva, pois possibilitou que as duas linhagens diminuíssem sua dependência da composição química das fontes hidrotermais e, com o tempo, conseguissem sobreviver como células autônomas. Esse processo é fundamental para entender a diversidade inicial da vida e as condições para o surgimento de novas formas de vida em outros planetas.
A energia que impulsionou o metabolismo primordial
Outro ponto relevante se refere à questão energética. As células atuais dependem fortemente do ATP para seus processos metabólicos; contudo, o ATP é uma molécula elaborada, cuja produção requer enzimas. Portanto, não estaria presente em grande quantidade nos antigos ecossistemas hidrotermais.
Os estudiosos, então, se dedicaram a investigar o que teria fornecido a energia necessária antes da existência de um metabolismo que dependesse do ATP.
“Nós identificamos uma inédita fonte de energia com origem metabólica”, afirmou Manon Schlikker, membro da equipe de Düsseldorf.
Uma solução em potencial envolve o paládio, um metal que existe naturalmente em fontes hidrotermais e que, há aproximadamente um século, é reconhecido por químicos como um catalisador de grande eficiência.
O grupo de pesquisa constatou que o fosfito, uma modalidade de fósforo presente de forma natural em fontes hidrotermais, tem a capacidade de interagir com compostos orgânicos na presença de paládio e gerar reações associadas à fosforilação metabólica.
“Ao reagir o fosfito, uma variação de fósforo que surge espontaneamente em fontes hidrotermais, com compostos orgânicos, observamos reações de fosforilação metabólica durante a noite em ambiente aquoso. O fosfito e o paládio assumem o papel do ATP e das enzimas; é algo impressionante e simplifica significativamente a compreensão da evolução inicial”, explicou Schlikker.
O resultado fornece uma provável teoria sobre como algumas das reações metabólicas mais antigas podem ter adquirido a energia indispensável para seu progresso, antes do desenvolvimento dos sistemas energéticos biológicos contemporâneos.
O mapeamento de 420 reações na origem metabólica
Esta investigação se destaca como o primeiro estudo concentrado de maneira específica na intrincada rede completa de reações conhecida como metabolismo.
Essa rede é composta por 420 reações profundamente interligadas, onde muitos dos mesmos componentes atuam em diversas partes do sistema. Em razão dessas ligações, a reconstituição da forma como a rede evoluiu ao longo do tempo configura um desafio matemático considerável.
O professor Mike Steel, da Universidade de Canterbury, na Nova Zelândia, e o professor Daniel Huson, da Universidade de Tübingen, colaboraram com o projeto, aplicando sua vasta experiência em análise de redes complexas.
Ambos os professores desenvolveram uma metodologia que possibilitou aos pesquisadores categorizar as reações metabólicas desde as mais simples até as mais elaboradas. A ordem obtida por essa sequência pode, em certa medida, espelhar a cronologia em que essas reações apareceram durante as fases iniciais da evolução biológica.
“A questão inicial”, afirmou Steel, “é determinar se há uma ordem singular para essas reações. Uma vez que pudéssemos comprovar sua existência, o algoritmo para organizá-las se tornaria exequível.”
Um código genético universal e a dupla origem da vida
Entender como a vida teve seu princípio é abordar uma das indagações mais basilares da humanidade: de onde nos originamos, como os primeiros sistemas vivos emergiram e de que forma as células iniciais na Terra conseguiram persistir.
Conforme os pesquisadores, a consequência mais abrangente de suas revelações é que as bactérias e as arqueas não realizaram a transição para a vida celular independente de forma conjunta. Pelo contrário, cada uma dessas linhagens parece ter alcançado o estágio de vida livre de maneira separada.
Martin concluiu: “Os dados recentes convergem para uma única dedução. As linhagens de bactérias e arqueas progrediram para o estado de vida livre de modo independente. Apenas células autônomas são consideradas vivas. Nomeando as coisas como são: estamos diante de uma origem para o código genético, mas de duas origens para a vida em si.”
Além dos cientistas da HHU, o grupo internacional contou com a participação de pesquisadores de diversas instituições, incluindo as Universidades de Canterbury (Nova Zelândia), Rostock, Constança, Ottawa (Canadá), Estrasburgo e Tübingen. Também contribuíram especialistas do Instituto Max Planck de Microbiologia Terrestre em Marburg, do Instituto Max Planck de Pesquisa do Carvão em Mülheim/Ruhr, e do Instituto de Materiais IMDEA em Madri (Espanha).
Entenda as características das bactérias e arqueas
A comunidade biológica classifica a vida celular de forma geral em duas grandes categorias. Os eucariotos representam as células mais complexas, dotadas de um núcleo definido, enquanto as linhagens celulares mais primitivas, que não possuem núcleo, são denominadas procariotos.
Os procariontes formam os dois troncos iniciais da vida: as bactérias e as arqueas. Uma vasta gama desses organismos tem a capacidade de persistir em ambientes de condições extremas, como temperaturas elevadíssimas e locais com acidez ou alcalinidade acentuadas.
Além disso, grande parte deles habita as proximidades de fontes hidrotermais situadas no leito oceânico. Esses ecossistemas são, de acordo com algumas hipóteses científicas, considerados potenciais berços primordiais para o surgimento da vida.
