Diferente dos oceanos e dos lagos atuais, as células apresentam grande quantidadede fosfato, potássio e metais de transição, assim, as células contêm diferentes enzimas de membrana que possibilitam manter as concentrações de íons em equilíbrio. Já as primeiras células, não possuíam membranas de armazenamento, ou seja, provavelmente essas células iniciais se desenvolveram e evoluíram em ambientes ricos em K + e Na + — potássio e sódio — e abundantes de Zn e Mn — Zinco e Magnésio. Sendo assim, essas protocélulas tinham pequenas aberturas em suas membranas que permite a transferência de pequenas moléculas e a inclusão de polímeros biológicos, como, por exemplo as proteínas, porém não era possível impedir a troca dessas moléculas com o ambiente. Desse modo, as moléculas de íons do seu interior se mantinham em equilíbrio com as moléculas do seu habitat. Outro fator, é que através de análises filogenéticas utilizando proteínas compartilhadas por quase todos os organismos celulares e que surgiram do último ancestral universal (LUCA), é observado a preferência em Zn, Mn, K+, à medida que nenhuma das proteínas ancestrais utilizadas necessitam particularmente de Na+, sendo que o K+ é usado para aderir sua conformação funcional através da peptidil transferase e que as GTPases (enzimas que se ligam e hidrolisam o GTP) necessitam de K+.
A prevalência de potássio em relação ao sódio em células modernas, é um dos fatores que corrobora que a origem da vida não começou em ambientes marinhos. O fósforo é fundamental para o metabolismo das células modernas, sendo que a presença de fósforo no citosol é quatro vezes maior do que encontrado em oceanos e rios, além disso, a energia das primeiras células é baseada na transferência de fosfato e na hidrólise de nucleotídeos. Portanto, podemos inferir que as protocélulas se originaram em campos geotérmicos, uma vez, que altas concentrações de magnésio e zinco estão presentes em fontes hidrotermais e em fontes termais terrestres, ocorrendo o transporte de íons por fluidos quentes e vapor, por meio da retirada de íons — lixiviação — da crosta terrestre que são levados para superfície.
Através da análise de fósforo e fosfito (forma reduzida de fosfato que apresenta hidrogênio ao invés de oxigênio) em piscina geotérmica no estado da Califórnia, EUA. Com essa descoberta, podemos compreender o porquê da concentração de fósforo é maior em fontes termais terrestres, e o motivo de diversos organismos procariontes possuírem sistemas de oxidação de fosfito e hipofosfito. A água da chuva e a neve são um dos principais recursos que contribuem para a alimentação de sistemas aquosos terrestres, devido à intensa lixiviação de metais das rochas, por águas quentes acompanhadas de carbonato, isto é, impulsionando volumosos níveis de K+ e Na+.
Atmosfera tóxica dominada por CO₂ e intensa pressão atmosférica, desencadeou na lixiviação de rochas com íons de carbono, já a alta pressão atmosférica deslocaria a ebulição para superfície terrestre, diminuindo o percurso percorrido pelo vapor e, possibilitando, acréscimo de íons inorgânicos a superfície. O surgimento das primeiras células pressupõe que a vida começou em um campo geotérmico no interior de lagos ou campos de sistema vulcânico continental. Após a ocupação dos oceanos com organismo com membrana é que transformou a vida no planeta Terra.
Referência: Mulkidjanian, A. Y., Bychkov, A. Y., Dibrova, D. V., Galperin, M. Y., and Koonin, E. V. (2012). Origin of first cells at terrestrial, anoxic geothermal fields. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 109, E821–E830. doi: 10.1073/pnas.1117774109.
Giulia Thaís Edwirges de Araújo é bióloga pela Universidade Federal de Viçosa – Campus Rio Paranaíba.