Sistemas fotossintetizantes são mais velhos do que se imaginava

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Você lê Ceticismo.net. Você é informado e sabe sobre como o oxigênio surgiu. Se passou a acompanhar hoje, vou dar uma dica: fui há muito, muito tempo, com o que se tornaria mais tarde as algas azuis, ou cianofíceas. Não, nada de plantas ainda. Elas só apareceriam muito milhões de anos depois. De qualquer forma, sabia-se mais ou menos quando começou a haver fotossíntese, mas isso precisará ser reescrito em breve, já que uma nova pesquisa aponta que já havia organismos fotossintetizantes há 3,6 bilhões de anos, mais ou menos um bilhão de anos antes do que se acreditava até agora.

O dr. Tanai Cardona é pesquisador da Faculdade de Ciências Naturais, ligado ao Departamento de Ciências da Vida do Imperial College de Londres. Sua pesquisa investiga a evolução molecular dos centros de reação fotossintética e a conversão de energia fotoquímica por meio da evolução da Fotossistema 2, a enzima oxidante da água da fotossíntese oxigenada, visando descobrir o mecanismo de catálise da oxidação da água que permitiu a evolução da fotossíntese oxigênica, inundando a atmosfera com oxigênio e sendo o principal responsável pela primeira extinção em massa do planeta, quanto o oxigênio mandou pra vala quase todos os seres vivos da época.

Antes de começarmos, uma breve observação. Vocês estão acostumados a relacionar fotossíntese com produção de oxigênio. A bem da verdade, a fotossíntese começou antes de haver produção de oxigênio. Por isso, este tipo de fotossíntese é chamada anoxigênica.

A fotossíntese anoxigênica é igualzinho à fotossíntese que você conhece. A diferença é que não se produz oxigênio, principalmente porque as reações químicas são diferentes, independente de usarem luz. Organismos fotossintetizantes que não produzem oxigênio são as sulfo-bactérias, as não-sulfo-bactérias, heliobactérias entre outros organismos pouco evoluídos. Descendo um degrau evolutivo chegamos em comentaristas de YouTube que acham que o Homem não foi à Lua.

A fotossíntese anoxigênica também é conhecida como fotofosforilação cíclica, pois produz diretamente ATP, uma molécula que carrega energia em suas ligações, graças ao fosfato que está lá. As primeiras criaturinhas a utilizar este expediente foram as bactérias roxas, tendo como subproduto o enxofre. Mas, logo, logo, mudanças genéticas fizeram toda a diferença em algumas algas azuis, e foi aí que a fotossíntese que você conhece começou, com o oxigênio como excreta.

Normalmente, pesquisas nesse sentido avaliaria a ação do oxigênio marcado nas rochas por vários métodos, sendo um deles o de decaimento radioativo. Cardona preferiu examinar o sistema de máquinas moleculares. Tanto a fotossíntese oxigênica e anoxigênica dependem de uma enzima chamada Fotossistema I.

Os fotossistemas são complexos proteicos envolvidos no processo de fotossíntese. Podem ser encontrados nos tilacoides de plantas, algas e cianobactérias (nas plantas e algas estão localizados nos cloroplastos, nas cianobactérias, são as próprias membranas delas), ou em membranas citoplasmáticas de bactérias fotossintéticas. O fotossistema (ou centro de reação fotossintético) é uma enzima que utiliza a luz para reduzir moléculas, oxidando outras moléculas (redução é ganho de elétrons, oxidação é perda de elétrons. Se alguém perde, outro tem que ganhar). Cada fotossistema pode ser identificado pelo comprimento de luz ao qual é mais reativo (700 e 680 nanometros, para o PSI e PSII, respectivamente) e pelo receptor final de elétrons. Os fotossistemas de tipo I, usam um complexo proteico ferrosulfuroso do tipo ferredoxina, como aceptores finais de elétrons. Os fotossistemas II, em última análise, movimentam elétrons para uma quinona. A diferença? Total! Um vai gerir fotossíntese sulforosa e outro com produção de oxigênio.

Dessa forma, a Fotossistema II oxida a água, a qual perderá elétrons e se tornando uma molécula instável. A água se parte nos seus átomos formadores: oxigênio e hidrogênio, sendo o hidrogênio aproveitado internamente em outras reações e o oxigênio é liberado, ambos como radicais livres.

Nesse processo todo há várias reações paralelas, mas elas são complexas e desnecessárias. O que é importante para a pesquisa do dr. Cardona é que o núcleo da enzima aparece um tanto quanto diferente nos dois tipos de fotossíntese (oxigênica e anoxigênica) e, ao estudar quanto tempo os genes evoluíram para ser diferentes, Cardona seria capaz de datar quando a fotossíntese oxidativa ocorreu pela primeira vez.

E foi.

Ao traçar a origem dos fotossistemas, Cardona deu de cara com algo absurdo: tomando por base mutações sucessivas, ele daria numa idade em que a origem dos fotossistemas se daria antes da formação da Terra. Panspermia? Jesus trazendo seres vivos de Dagobah? Não é muito provável. A única resposta é que as mutações acontecem de forma não-linear, lentas e paralelas. Isso significa que o fotossistema deve ter evoluído muito mais rápido no início, o que parece sustentar que o planeta estava mais quente. Calor é uma forma de energia, e quando um sistema químico recebe energia, faz com que as moléculas sofram colisões mais rapidamente, produzindo mais produtos (ô construção frasal maldita!) em menor tempo. Em resumo: quanto mais quente, mais rápido as reações químicas se processam, em sua maioria.

Claro que você quer saber mais detalhes, certo? Então, aproveite que a pesquisa foi publicada no periódico Heliyon e pode ser lida na íntegra.

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Sobre André Carvalho

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