Fósseis do Norte da China mostram que os eucariontes adquiriram multicelularidade pela primeira vez há 1,63 bilhões de anos

Num estudo publicado na Science Advances, investigadores liderados pelo Prof. Zhu Maoyan do Instituto de Geologia e Paleontologia de Nanjing da Academia Chinesa de Ciências relataram a sua recente descoberta de fósseis multicelulares com 1,63 bilhões de anos no norte da China.

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Esses microfósseis primorosamente preservados são atualmente considerados o registro mais antigo de eucariotos multicelulares. Este estudo é outro avanço após a descoberta anterior dos investigadores de fósseis eucarióticos de tamanho decimétrico na área de Yanshan, no norte da China, e retrocede o surgimento da multicelularidade em eucariotos em cerca de 70 milhões de anos.

Toda a vida complexa na Terra, incluindo diversos animais, plantas terrestres, fungos macroscópicos e algas marinhas, são eucariotos multicelulares. A multicelularidade é a chave para que os eucariontes adquiram complexidade organizacional e grande tamanho, e é frequentemente considerada como uma transição importante na história da vida na Terra. No entanto, os cientistas não têm certeza de quando os eucariontes desenvolveram esta inovação.

Registros fósseis que oferecem evidências convincentes mostram que eucariotos com multicelularidade simples, como algas vermelhas e verdes e supostos fungos, apareceram já há 1,05 bilhão de anos. Registros mais antigos afirmam ser eucariotos multicelulares, mas a maioria deles é controversa devido à sua morfologia simples e à falta de estrutura celular.

“Os recém-descobertos fósseis multicelulares provêm da Formação Chuanlinggou do Paleoproterozoico tardio, que tem cerca de 1,635 bilhões de anos. Eles são filamentos não ramificados e uniseriados, compostos por duas a mais de 20 grandes células cilíndricas ou em forma de barril, com diâmetros de 20 a 194 μm e comprimentos incompletos de até 860 μm. Esses filamentos mostram um certo grau de complexidade com base em sua variação morfológica”, disse Miao Lanyun, um dos pesquisadores.

Os filamentos são constantes, ou afilados em todo o seu comprimento, ou afilados apenas em uma extremidade. Análises morfométricas demonstram sua continuidade morfológica, sugerindo que representam uma única espécie biológica em vez de espécies distintas. Os fósseis foram denominados Qingshania magnifica, 1989, um táxon de forma com morfologia e tamanho semelhantes, e são descritos como sendo da Formação Chuanlinggou.

Uma característica particularmente importante de Qingshania é a estrutura intracelular redonda (diâmetro 15–20 μm) em algumas células. Estas estruturas são comparáveis ​​aos esporos assexuados conhecidos em muitas algas eucarióticas, indicando que Qingshania provavelmente se reproduziu por esporos.

Na vida moderna, os filamentos unisseriados são comuns tanto em procariontes (bactérias e arquéias) quanto em eucariotos. A combinação de grande tamanho celular, ampla gama de diâmetros de filamentos, variação morfológica e esporos intracelulares demonstram a afinidade eucariótica de Qingshania, já que nenhum procarionte conhecido é tão complexo.

Os procariontes filamentosos são geralmente muito pequenos, com cerca de 1–3 μm de diâmetro, e estão distribuídos por mais de 147 gêneros de 12 filos. Algumas cianobactérias e bactérias sulfurosas podem atingir tamanhos grandes, até 200 μm de espessura, mas esses grandes procariontes são muito simples na morfologia, com células em formato de disco, e não são reproduzidos por esporos.

Os melhores análogos modernos são algumas algas verdes, embora filamentos também ocorram em outros grupos de algas eucarióticas (por exemplo, algas vermelhas, algas marrons, algas amarelas, carófitas, etc.), bem como em fungos e oomicetos.

“Isso indica que Qingshania era provavelmente uma alga fotossintética, provavelmente pertencente ao extinto grupo de arqueplastídeos (um grupo principal que consiste em algas vermelhas, algas verdes e plantas terrestres, bem como glaucófitas), embora sua afinidade exata ainda não esteja clara.” disse Miao.

Além disso, os pesquisadores conduziram uma investigação espectroscópica Raman para testar a afinidade eucariótica de Qingshania do ponto de vista da composição química, usando três táxons de cianobactérias para comparação. Os espectros Raman revelaram dois picos amplos característicos da matéria carbonácea desordenada.

Além disso, as temperaturas estimadas de sepultamento usando parâmetros Raman variaram de 205 a 250°C, indicando um baixo grau de metamorfismo. A análise de componentes principais dos espectros Raman classificou Qingshania e os táxons de cianobactérias em dois grupos distintos, indicando que a matéria carbonácea de Qingshania é diferente daquela dos fósseis de cianobactérias, apoiando ainda mais a afinidade eucariótica de Qingshania.

Atualmente, os fósseis eucarióticos inequívocos mais antigos são formas unicelulares de sedimentos do Paleoproterozóico tardio (~1,65 bilhão de anos atrás) no norte da China e no norte da Austrália. Qingshania apareceu apenas um pouco mais tarde que essas formas unicelulares, indicando que os eucariontes adquiriram multicelularidade simples muito cedo em sua história evolutiva.

Como as algas eucarióticas (Arqueplastídeos) surgiram após o último ancestral comum eucariótico (LECA), a descoberta de Qingshania, se for de natureza verdadeiramente alga, apoia ainda mais o aparecimento precoce do Último Ancestral Comum Eucariótico (LECA) no final do Paleoproterozóico – o que é consistente com muitos estudos de relógio molecular – em vez de no final do Mesoproterozóico, há cerca de 1 bilhão de anos.