Desafiar uma noção de 75 anos atrás sobre como e quando os répteis evoluíram durante os últimos 300 milhões de anos envolve muito trabalho de câmera, muito tomografia computadorizada e, acima de tudo, milhares de quilômetros de viagem. É só verificar os carimbos no passaporte de Tiago R. Simões.
Simões é Alexander Agassiz Postdoctoral Fellow no laboratório da paleontóloga de Harvard Stephanie Pierce. De 2013 a 2018, ele viajou para mais de 20 países e mais de 50 museus diferentes para fazer tomografias computadorizadas e fotos de quase 1.000 fósseis de répteis, algumas com centenas de milhões de anos. Foram cerca de 400 dias de coleta ativa, ajudando a formar o que se acredita ser a maior linha do tempo disponível sobre a evolução dos principais grupos de répteis vivos e extintos.
Agora, uma análise estatística desse vasto banco de dados está ajudando os cientistas a entender melhor a evolução desses vertebrados de sangue frio ao contradizer uma teoria amplamente aceita de que grandes transições na evolução sempre aconteceram em grandes e rápidas (geologicamente falando) explosões, desencadeadas por grandes mudanças ambientais. As descobertas são descritas em um artigo publicado recentemente na Nature Communications.
Nele, os pesquisadores mostram que a evolução de linhagens extintas de répteis de mais de 250 milhões de anos atrás ocorreu por meio de muitas pequenas explosões de mudanças morfológicas, como o desenvolvimento de planos corporais blindados ou asas para planar, ao longo de um período de 50 milhões de anos em vez de durante um único grande evento evolutivo, como se pensava anteriormente. Eles também mostram que a evolução inicial da maioria das linhagens de lagartos foi um processo continuamente mais lento e incremental do que se entendia anteriormente.
“Não foi um salto repentino que estabeleceu a grande diversidade que vemos hoje nos répteis”, disse Simões. “Houve um salto inicial, mas relativamente pequeno, e então um aumento sustentado ao longo do tempo dessas taxas [de evolução] e diferentes valores de diversidade.”
Provas disso foram vistas em outros tipos de animais, mas esta é a primeira vez que isso é visto em répteis – um dos animais mais diversos do planeta, com mais de 10.000 espécies diferentes e uma variedade estonteante de habilidades e características. Considere como algumas espécies de lagartos podem congelar durante a noite e descongelar na manhã seguinte, ou como as tartarugas desenvolvem armaduras protetoras.
As descobertas vão contra a teoria evolucionária da radiação adaptativa que o paleontólogo de Harvard George G. Simpson popularizou na década de 1940, que buscava explicar as origens da diversidade biológica do planeta. A radiação adaptativa tem sido o foco de intensa investigação por décadas, mas foi somente nos últimos anos que a tecnologia, métodos e dados existiram para medir com precisão as taxas rápidas de evolução no registro fóssil em termos de diferentes espécies animais, morfologias e no nível molecular, usando DNA.
Os pesquisadores deste estudo também incluíram Pierce, o Thomas D. Cabot Professor Associado de Biologia Organísmica e Evolutiva e curador de paleontologia de vertebrados no Museu de Zoologia Comparada; Oksana Vernygora, uma estudante de graduação da Universidade de Alberta, no Canadá; e o professor Michael Wayne Caldwell em Alberta.
Simões viajou a quase todos os principais museus de história natural do mundo para coletar os dados para o estudo, incluindo os museus nacionais de história natural em Londres, Paris, Berlim, Ottawa, Pequim e Tóquio. Nos EUA, ele visitou o Museu Nacional de História Natural Smithsonian, o Museu Carnegie de História Natural e o Museu de Zoologia Comparativa de Harvard.
Os cientistas acreditam que, ao compreender como os animais evoluem ao longo de períodos de tempo mais longos, eles podem recolher uma série de lições sobre ecologia e como os organismos são afetados pelas mudanças ambientais. Usando o banco de dados, os pesquisadores podem determinar quando as principais linhagens ou morfologias de répteis se originaram, ver como essas mudanças afetaram o DNA dos répteis e aprender lições importantes sobre como as espécies foram impactadas por eventos históricos.
Os répteis, por exemplo, sobreviveram a três grandes eventos de extinção em massa. A maior delas foi a extinção em massa do Permiano-Triássico, há cerca de 250 milhões de anos, que matou cerca de 90% das espécies do planeta, ganhando o apelido de Grande Moribunda. Acredita-se que tenha sido causado pelo acúmulo de gases de efeito estufa naturais.
A linha do tempo que os pesquisadores criaram descobriram que as taxas de evolução dos répteis e as diferenças anatômicas entre eles antes da Grande Morte eram quase tão altas quanto depois do evento. No entanto, foi apenas muito depois da Grande Morte que os répteis se tornaram dominantes em muitos ecossistemas e extremamente diversos em termos de número de espécies diferentes.
Essa descoberta consolidou que as taxas rápidas de mudança anatômica não precisam coincidir com a diversidade genética ou uma abundância de espécies (chamada diversidade taxonômica), e refutou ainda mais a radiação adaptativa como a única explicação para a origem de novos grupos de animais e planos corporais. Os pesquisadores também observam que os répteis demoraram quase 10 milhões de anos para se recuperar aos níveis anteriores de diversidade anatômica.
“Isso meio que mostra no esquema geral das coisas e em uma escala global quanto impacto, ao longo da história da vida, mudanças ambientais repentinas podem ter”, disse Simões.
Outras evidências que contradiziam a radiação adaptativa incluíram descobertas semelhantes, mas surpreendentes sobre a origem das cobras, que alcançaram os principais aspectos de seus planos corporais magros e alongados no início de sua evolução, cerca de 170 milhões de anos atrás (mas não perderam totalmente seus membros por mais 105 milhões de anos). Eles também passaram por mudanças rápidas em seus crânios cerca de 170 a 165 milhões de anos atrás, que os levaram a bocas tão poderosas e flexíveis que hoje podem engolir presas inteiras muitas vezes seu tamanho. Mas, embora as cobras tenham experimentado as taxas mais rápidas de mudança anatômica na história da evolução dos répteis, essas mudanças não coincidiram com aumentos na diversidade taxonômica ou altas taxas de evolução molecular conforme previsto pelas radiações adaptativas, disseram os pesquisadores.
Os cientistas não conseguiram identificar por que essa incompatibilidade acontece e sugeriram que mais pesquisas são necessárias. Em particular, eles querem entender como os planos corporais evoluem e como as mudanças no DNA se relacionam com isso.
“Podemos ver melhor agora quais são as grandes mudanças na história da vida e principalmente na história da vida dos répteis na Terra”, disse Simões. “Vamos continuar cavando.”
Publicado em 10/10/2020 13h26
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