À primeira vista, os estromatólitos e seus parentes próximos, os tapetes microbianos, podem parecer pouco mais do que rochas antigas e escuras. Na realidade, são comunidades densamente compactadas e em camadas, construídas por micróbios. Bilhões de anos atrás, antes de animais e plantas existirem, os estromatólitos ajudaram a liberar parte do oxigênio mais antigo na atmosfera da Terra. Agora, um estudo publicado na Current Biology sugere que essas formações incomuns também podem preservar pistas sobre outro grande evento na história da Terra: o surgimento da vida complexa.

O Professor Associado Brendan Burns, microbiologista evolucionário da UNSW Sydney, faz parte de uma equipe de pesquisa que descobriu um micróbio até então desconhecido vivendo em estreita associação com outro organismo dentro desses "fósseis vivos". O projeto, co-liderado com pesquisadores da University of Technology Sydney e da Universidade de Melbourne, pode ajudar os cientistas a entender melhor um mistério evolutivo fundamental: como células relativamente simples começaram a cooperar e, eventualmente, deram origem a formas de vida muito mais complexas.

"Estromatólitos podem ser mais do que 'apenas' um berço da vida onde a vida microbiana primitiva floresceu", diz o Prof. Assoc. Burns. "Eles também podem nos contar como a vida complexa surgiu pela primeira vez."

Estromatólitos e tapetes microbianos apareceram pela primeira vez há bilhões de anos, mas não desapareceram. Eles ainda se formam hoje em Shark Bay, um local listado como Patrimônio Mundial na Austrália Ocidental. Amostras coletadas lá levaram o Prof. Assoc. Burns e seus colegas a isolar um membro das arqueias de Asgard, um grupo incomum de micróbios que se acredita serem parentes próximos dos ancestrais dos eucariotos, que são as células que compõem todas as plantas e animais, incluindo humanos.

Uma ideia de longa data na biologia propõe que a primeira célula eucariótica se desenvolveu através de uma parceria íntima entre uma arqueia antiga e uma bactéria. De acordo com essa teoria, um organismo eventualmente engolfou o outro, e essa relação acabou produzindo mitocôndrias, as estruturas produtoras de energia encontradas dentro de células complexas. No entanto, os cientistas não tinham evidências diretas mostrando como tal parceria inicial poderia realmente ter sido. A nova pesquisa fornece a primeira evidência visual de uma arqueia de Asgard interagindo fisicamente com uma bactéria através de conexões extremamente finas, em forma de tubo, chamadas nanotubos.

"Isso pode ser um pequeno modelo de como esses tipos de parcerias começaram e, finalmente, formaram eucariotos", diz o Prof. Assoc. Burns.

O sequenciamento genético mostrou que o DNA dos organismos estava presente nas amostras, mas fazer os micróbios crescerem em laboratório para que os pesquisadores pudessem estudá-los diretamente provou ser muito mais difícil. "Levou quatro ou cinco anos no laboratório", diz o Prof. Assoc. Burns. "Muito tempo, otimizando e perseguindo diferentes sombras." As arqueias de Asgard são notoriamente difíceis de cultivar fora de seus habitats naturais. Os pesquisadores não conseguiram cultivar os organismos sozinhos, e o Prof. Assoc. Burns diz que essa dificuldade pode, ela mesma, revelar algo importante sobre sua biologia. "O fato de nunca termos conseguido colocar esses organismos em cultura pura é provavelmente porque eles sempre dependem de outros organismos para sobreviver", diz ele.

Os pesquisadores eventualmente progrediram usando crio-tomografia eletrônica, um método de imagem 3D de alta resolução capaz de revelar estruturas na escala de um milionésimo de milímetro. As imagens mostraram a arqueia e a bactéria fisicamente conectadas por nanotubos bacterianos. Os pesquisadores também observaram a arqueia produzindo cadeias de vesículas brotadas, juntamente com estruturas elaboradas em forma de tubo. Os dois micróbios pareciam se complementar quimicamente, com cada um produzindo compostos que o outro poderia usar, incluindo vitaminas, nutrientes e hidrogênio.

O coautor Professor Associado Debnath Ghosal, da Universidade de Melbourne, diz que capturar diretamente uma interação entre uma arqueia de Asgard e uma bactéria é particularmente significativo. "Esta descoberta nos aproxima alguns passos de entender como a cooperação