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Cianobactérias e o surgimento do oxigênio

 

Por Luiza Lessa Andrade*

 

 

 

Se existe algo de que eu tenho certeza absoluta é: neste momento, você (que está lendo este texto) está respirando. É algo tão automático que a gente nem percebe que acontece. Mas o que talvez você não saiba é que esse fato só é possível porque eventos evolutivos complexos ocorreram em nosso planeta, e foram os micro-organismos que viabilizaram este processo, que parece tão simples e primordial para a nossa existência.

 Na verdade, até hoje não se sabe exatamente como foi que surgiu a respiração aeróbica (utilização do oxigênio como parte fundamental do metabolismo). Existem evidências que mostram que a respiração aeróbica evoluiu após o aparecimento da fotossíntese oxigênica, processo pelo qual alguns organismos conseguem obter a própria energia a partir de energia luminosa, gás carbônico e água, e que tem como resultado a formação de oxigênio.

 O ar que se respira no planeta Terra nem sempre teve a composição que encontramos atualmente. No início da vida no planeta, a atmosfera da Terra não tinha oxigênio, e as espécies que existiam (provavelmente apenas de micro-organismos), utilizavam outros elementos em sua respiração (respiração anaeróbica). Existem teorias que dizem que o oxigênio já aparecia de forma esporádica, em baixas quantidades e originário de reações químicas, mas rapidamente se combinava com ferro ou outros compostos no ambiente, tornando-se indisponível.

 Há aproximadamente 2.4 bilhões de anos, a atmosfera terrestre sofreu uma drástica mudança conhecida pelo nome de “Grande Evento de Oxigenação”, em que o oxigênio passou a surgir de forma mais abundante e a partir de fotossíntese realizada por bactérias. Isso mesmo, bactérias! O grupo de bactérias responsáveis pelo surgimento de oxigênio no planeta é conhecido por cianobactérias. As cianobactérias produzem um pigmento que lhes confere uma coloração verde azulada cuja função é auxiliar na fotossíntese, assim como a clorofila nas plantas. Elas são um dos mais importantes organismos do planeta.

 Antes das cianobactérias adquirirem a maquinaria genética necessária para realizarem fotossíntese oxigênica, elas já realizavam uma forma menos complexa de fotossíntese que não resultava em formação de oxigênio. Ainda não se sabe se com o Grande Evento de Oxigenação, a concentração de oxigênio aumentou de forma repentina e irreversível, ou gradualmente e até atingir os níveis de concentração modernos (21% de O2 no ar atmosférico), que se estabilizou há 600 milhões de anos.

 É interessante ressaltar que o aumento de oxigênio na atmosfera aniquilou muitas espécies, promovendo uma extinção em massa. Isso porque o oxigênio é tóxico para a maioria dos micro-organismos que só conseguem fazer respiração anaeróbica, e eles eram a forma predominante de vida na Terra. Esse tipo de micro-organismo ainda existe nos dias atuais, mas são restritos a poucos ambientes, onde não há oxigênio, como por exemplo, dentro do seu intestino!

 Por outro lado, o aumento do oxigênio impulsionou o surgimento da respiração aeróbica e estimulou o surgimento de formas de vidas mais complexas. Há ainda muitos buracos nesse quebra-cabeça, mas não há dúvidas de que o curso da evolução tomou outros rumos quando as cianobactérias passaram a modificar nossa atmosfera.

 

*Luiza Lessa Andrade é formada em Microbiologia e Imunologia pela UFRJ, onde também obteve mestrado e doutorado, e atualmente faz pós-doutorado em Geomicrobiologia na Newcastle University.

 

Texto revisado e editado por Caio Rachid

 

 

Referência:  Soo RM, Hemp J, Parks DH, Fischer WW, Hugenholtz P. On the origins of oxygenic photosynthesis and aerobic respiration in Cyanobacteria. Science 355:1436–1440. 2017

 

Feito por Thais S. Barbosa (ECO - UFRJ) para o CurtaMicro 2017