Como o colesterol evoluiu? Petróleo preso em rochas antigas esconde pistas

Formas de vida antigas podem ter deixado vestígios de moléculas oleosas em rochas há mais de 1 bilhão de anos, fornecendo novas informações sobre a evolução do colesterol. Os fósseis moleculares, descritos hoje na Nature, sugerem que organismos primitivos que dependiam de precursores de colesterol eram comuns na Terra antiga. Mais tarde, níveis crescentes de oxigênio permitiram que os organismos produzissem a versão mais sofisticada da molécula que conhecemos – e às vezes odiamos – hoje.

O colesterol tem uma má reputação por seu papel nas doenças cardíacas, mas as células animais não podem viver sem ele. Nossas membranas celulares são cerca de 30% de colesterol; a molécula mantém as membranas flexíveis em uma faixa de temperaturas e desempenha um papel fundamental na recepção de sinais de outras células. O colesterol pertence a uma família de moléculas semelhantes chamadas esteróis. As células animais produzem colesterol em um processo complexo de 37 etapas. Outros eucariotos – organismos com células complexas – produzem seus próprios esteróis, incluindo estigmasterol em plantas e ergosterol em fungos.

Geoquímicos e paleontólogos procuram vestígios fossilizados desses esteróis como evidência da presença de eucariotos em ecossistemas antigos. Os pesquisadores geralmente os encontram em rochas de até 800 milhões de anos. Mas em rochas mais antigas, restos de esteróis pareciam estar faltando. Isso foi intrigante, porque pelo menos algumas evidências fósseis e genéticas sugerem que os eucariotos evoluíram há 1,6 bilhão de anos.

Uma velha ideia do bioquímico Konrad Bloch forneceu uma possível explicação. Bloch, que recebeu o Prêmio Nobel de 1964 por seu trabalho de decifrar a via química que as células usam para produzir colesterol e outros esteróis, especulou na década de 1990 que, à medida que essa via evoluiu ao longo do tempo, formas de vida anteriores podem ter usado os produtos químicos intermediários em suas células. membranas no lugar dos esteróis de hoje. Ele chamou esses compostos de "protoesteróides" ou "uresteróis", mas, dada a tecnologia disponível na época, não achava que seria possível encontrar evidências para eles.

Desde então, no entanto, as técnicas geoquímicas avançaram. No novo estudo, o geoquímico Jochen Brocks, da Universidade Nacional Australiana, e seus colegas procuraram os restos fossilizados de alguns desses protoesteróides. Primeiro, eles sintetizaram protoesteróides chamados lanosterol, cicloartenol e 24-metileno cicloartenol em laboratório. Então, eles imitaram o processo de fossilização, expondo-os ao calor e à pressão. Ao fazer isso, os cientistas identificaram dezenas de derivados dessas moléculas que poderiam distingui-los de outras etapas da via do colesterol.

Os pesquisadores então procuraram esses compostos em rochas antigas. Em sedimentos formados há 1,64 bilhão de anos, eles encontraram substâncias químicas que combinavam com os derivados do lanosterol e do cicloartenol. E em rochas de 1,3 bilhão de anos, eles encontraram derivados que correspondiam ao padrão produzido pelo 24-metileno cicloartenol, que está um passo adiante na via do esterol do que o cicloartenol. As rochas antigas "escorriam com essas moléculas", diz Brocks. "Gostaria de poder ligar para Konrad Bloch e dizer a ele: 'Nós os encontramos!'" (Bloch morreu em 2000 aos 88 anos.)

Em rochas mais jovens, formadas entre 800 milhões e 720 milhões de anos atrás, os pesquisadores encontraram uma mistura de antigo e novo: como era de se esperar, encontraram vestígios de colesterol e outros esteróis modernos. Mas eles também encontraram quantidades significativas de protoesteróides fossilizados, sugerindo que os organismos que dependiam deles ainda não haviam sido extintos. A proporção de protoesteróides diminuiu com o tempo, com os esteróis modernos dominando rochas com menos de 600 milhões de anos.

"Os dados são lindos", diz o geoquímico orgânico Fabien Kenig da Universidade de Illinois em Chicago. "Passamos de um mundo protosterol para um mundo [moderno] esterol".

O trabalho "fornece o primeiro exemplo claro da evolução dos [esteróis] ao longo do tempo", diz James Sáenz, especialista em bioquímica de membranas da Universidade de Tecnologia de Dresden. As etapas finais da síntese do colesterol são caras para as células, observa ele, exigindo muita energia e oxigênio, mas aparentemente valem a pena.