Os pesquisadores conseguiram cultivar um archaeon (Archaea) especial e caracterizá-lo com mais precisão usando métodos microscópicos. Este membro da archaea de Asgard exibe características celulares únicas e pode representar um ‘elo perdido’ evolutivo para formas de vida mais complexas, como animais e plantas.
Por Universidade de Viena com informações de Science Daily.
Como surgiram os organismos complexos da Terra? Esta é uma das grandes questões em aberto na biologia. Uma colaboração entre os grupos de trabalho de Christa Schleper na Universidade de Viena e Martin Pilhofer na ETH Zurich chegou um passo mais perto da resposta. Os pesquisadores conseguiram cultivar um archaeon especial e caracterizá-lo com mais precisão usando métodos microscópicos. Este membro da archaea de Asgard exibe características celulares únicas e pode representar um “elo perdido” evolutivo para formas de vida mais complexas, como animais e plantas. O estudo foi publicado recentemente na revista Nature .
Todas as formas de vida na Terra são divididas em três domínios principais: eucariotas, bactérias e archaea. Os eucariotos incluem os grupos de animais, plantas e fungos. Suas células são geralmente muito maiores e, à primeira vista, mais complexas do que as células de bactérias e archaea. O material genético dos eucariotas, por exemplo, está acondicionado em um núcleo celular e as células também possuem um grande número de outros compartimentos. A forma celular e o transporte dentro da célula eucariótica também são baseados em um extenso citoesqueleto. Mas como ocorreu o salto evolucionário para células eucarióticas tão complexas?
A maioria dos modelos atuais assume que archaea e bactérias desempenharam um papel central na evolução dos eucariotas. Acredita-se que uma célula primordial eucariótica tenha evoluído de uma estreita simbiose entre archaea e bactérias há cerca de dois bilhões de anos. Em 2015, estudos genômicos de amostras ambientais do fundo do mar descobriram o grupo dos chamados “Asgard archaea”, que na árvore da vida representam os parentes mais próximos dos eucariotas. As primeiras imagens das células de Asgard foram publicadas em 2020 a partir de culturas de enriquecimento por um grupo japonês.
Asgard archaea cultivada a partir de sedimentos marinhos
O grupo de trabalho de Christa Schleper na Universidade de Viena conseguiu pela primeira vez cultivar um representante desse grupo em concentrações mais altas. Ela vem de sedimentos marinhos na costa de Piran, na Eslovênia, mas também é habitante de Viena, por exemplo, nos sedimentos das margens do Danúbio. Devido ao seu crescimento em altas densidades celulares, este representante pode ser estudado particularmente bem. “Foi muito complicado e trabalhoso obter esse organismo extremamente sensível em uma cultura estável em laboratório”, relata Thiago Rodrigues-Oliveira, pós-doutorando do grupo de trabalho Archaea da Universidade de Viena e um dos primeiros autores do estudo.
Asgard archaea tem uma forma celular complexa com um extenso citoesqueleto
O notável sucesso do grupo vienense em cultivar um representante Asgard altamente enriquecido finalmente permitiu um exame mais detalhado das células por microscopia. Os pesquisadores da ETH no grupo de Martin Pilhofer usaram um moderno microscópio crioeletrônico para tirar fotos de células congeladas por choque. “Este método permite uma visão tridimensional das estruturas celulares internas”, explica Pilhofer. “As células consistem em corpos celulares redondos com extensões celulares finas, às vezes muito longas. Essas estruturas semelhantes a tentáculos às vezes parecem conectar diferentes corpos celulares entre si”, diz Florian Wollweber, que passou meses rastreando as células sob o microscópio. As células também contêm uma extensa rede de filamentos de actina que se pensa serem exclusivos das células eucarióticas.
Insights futuros através do novo organismo modelo
“Nosso novo organismo, chamado Lokiarchaeum ossiferum, tem grande potencial para fornecer mais informações inovadoras sobre a evolução inicial dos eucariotos”, comenta a microbiologista Christa Schleper. “Levou seis longos anos para obter uma cultura estável e altamente enriquecida, mas agora podemos usar essa experiência para realizar muitos estudos bioquímicos e também cultivar outras archaeas de Asgard.” Além disso, os cientistas agora podem usar os novos métodos de imagem desenvolvidos no ETH para investigar, por exemplo, as interações próximas entre Asgard archaea e seus parceiros bacterianos. Processos biológicos celulares básicos, como a divisão celular, também podem ser estudados no futuro, a fim de lançar luz sobre a origem evolutiva desses mecanismos em eucariotas.
Este texto foi publicado de forma semelhante pela ETH Zurich. Veja: https://biol.ethz.ch/en/news-and-events/d-biol-news/2022/12/exploring-the-origin-of-complex-life.html
Fonte da história:
Materiais fornecidos pela Universidade de Viena.
Referência do periódico :
Thiago Rodrigues-Oliveira, Florian Wollweber, Rafael I. Ponce-Toledo, Jingwei Xu, Simon K.-M. R. Rittmann, Andreas Klingl, Martin Pilhofer, Christa Schleper. Actin cytoskeleton and complex cell architecture in an Asgard archaeon. Nature, 2022; DOI: 10.1038/s41586-022-05550-y
