Durante décadas, os pesquisadores comumente presumiram que níveis mais altos de oxigênio levaram à diversificação repentina da vida animal, 540 milhões de anos atrás. Mas um iconoclasta argumenta o oposto: que novos comportamentos animais aumentaram os níveis de oxigênio e refizeram o ambiente.
Aproximadamente 540 milhões de anos atrás, a vida se diversificou rapidamente em uma explosão evolutiva – um “Big Bang” biológico que testemunhou o surgimento de quase todos os grupos de animais modernos. Os cientistas há muito procuram determinar o que causou a explosão cambriana e explicar por que a vida animal não deu esse passo em nenhum momento cerca de um bilhão de anos antes.
A narrativa mais popular coloca o oxigênio na frente e no centro. O registro geológico mostra uma ligação clara, embora muitas vezes sutil e complicada, entre os aumentos nos níveis de oxigênio e a evolução animal inicial. Como Quanta relatou no início deste mês, muitos pesquisadores argumentam que isso sugere que a baixa disponibilidade de oxigênio tem mantido a maior complexidade sob controle – que maiores quantidades de oxigênio eram necessárias para processos que demandam energia, como movimento, predação e o desenvolvimento de novos planos corporais com morfologias intrincadas .
“É uma explicação muito atraente e intuitiva”, disse Nicholas Butterfield, paleobiólogo da Universidade de Cambridge. “E está errado.”
Aproximadamente 540 milhões de anos atrás, a vida se diversificou rapidamente em uma explosão evolutiva – um “Big Bang” biológico que testemunhou o surgimento de quase todos os grupos de animais modernos. Os cientistas há muito procuram determinar o que causou a explosão cambriana e explicar por que a vida animal não deu esse passo em nenhum momento cerca de um bilhão de anos antes.
A narrativa mais popular coloca o oxigênio na frente e no centro. O registro geológico mostra uma ligação clara, embora muitas vezes sutil e complicada, entre os aumentos nos níveis de oxigênio e a evolução animal inicial. Como Quanta relatou no início deste mês, muitos pesquisadores argumentam que isso precisa da baixa disponibilidade de oxigênio tem mantido a maior complexidade sob controle – que maiores quantidades de necessidade necessária para processos que demandam energia, como movimento, predação e o desenvolvimento de novos planos corporais com morfologias intrincadas.
“É uma explicação muito atraente e intuitiva”, disse Nicholas Butterfield, paleobiólogo da Universidade de Cambridge. “E está errado.”
Eventualmente, essa interação em cascata entre a reengenharia inadvertida dos animais da estrutura do oceano e suas respostas adaptativas a essas mudanças atingiu um ponto crítico. “O sistema tornou-se crítico”, nas palavras de Butterfield, resultando na súbita erupção da diversidade e complexidade animal durante o Cambriano.
O atraso no aparecimento de animais no oceano não foi, portanto, causado por falta de oxigênio, de acordo com Butterfield, mas sim porque a evolução darwiniana cega precisava de tempo para chegar a esse ponto de inflexão. “A rede reguladora de genes para construir um animal é o algoritmo mais complexo que a evolução já produziu”, disse ele. “E isso só aconteceu uma vez, [assim como] só aconteceu uma vez em plantas terrestres”, que ele aponta ser a única outra linhagem de organismos a ter derivados tecidos, órgãos e sistemas de órgãos diferenciados. “E isso demorou ainda mais. Ele acompanhou a evolução dos animais por mais 100 milhões de anos.”
Nem todo mundo está convencido. Timothy Lyons, geólogo da Universidade da Califórnia, em Riverside, acredita que várias linhas independentes de evidência apontam para o oxigênio no ambiente como o gatilho para a cascata evolutiva que Butterfield descreve. Por exemplo, a maioria dos principais eventos de extinção estava ligada a baixo oxigênio, disse ele, e os níveis de oxigênio flutuaram ao longo do tempo que levou ao Cambriano (assim como em eras posteriores). Esses períodos de menor oxigênio “plantaram as sementes” para inovações que permitiram que certos organismos tirassem proveito do oxigênio de forma mais eficiente. Quando o oxigênio mais tarde se recuperou, a seleção natural teria favorecido essas adaptações e permitido que os animais com elas florescessem e se diversificassem.
Além disso, Lyons e Charles Diamond, um estudante de pós-graduação no laboratório de Lyons, encontram evidências-chave para contrariar a história de Butterfield. Eles identificaram outras condições, não atribuíveis aos animais, que teriam causado aumentos de oxigênio exatamente ao mesmo tempo que os eventos de diversificação animal rápida citados por Butterfield. Uma enorme variedade de peixes grandes surgiu mais tarde, por exemplo, durante o período Devoniano (a “Idade dos Peixes” que começou há cerca de 419 milhões de anos), quando árvores e outras plantas vasculares surgiram nos continentes. Essas plantas terrestres por si mesmas aumentaram muito a quantidade de oxigênio na atmosfera e no oceano, disseram Lyons e Diamond. O momento dos dois eventos lança dúvidas sobre a afirmação de Butterfield de que foram peixes recém-evoluídos causando o aumento do oxigênio e não vice-versa, acrescentou Diamond. “Caso contrário, teria sido muita coincidência.”
Butterfield discorda. “Sim, o aumento das plantas terrestres vasculares pode ter impactado a disponibilidade de oxigênio. Essa é a visão padrão dos livros”, escreveu ele em um e-mail. “Mas é baseado em um monte de suposições não estabelecidas” – como que o oxigênio atmosférico era anteriormente muito baixo (ele acha que as medições baseadas em proxy do oxigênio atmosférico são intrinsecamente falhas e que o oxigênio poderia ter sido muito maior do que o estimado) e que teria sido o fator limitante na evolução dos peixes grandes. “Estou argumentando que nada disso se sustenta”.
Apesar dessas divergências, Lyons e Diamond consideram as ideias de Butterfield – de que a evolução de tal grande complexidade foi o resultado do desenvolvimento biológico intrínseco, o que Butterfield chamou de “caminhada aleatória evolutiva” – muito mais viável no caso de plantas terrestres. Seu surgimento “não poderia ter sido uma resposta ao oxigênio ou dióxido de carbono”, disse Lyons. Mas ele e Diamond não acham que essa explicação pode ser aplicada de forma justa aos animais.
Por enquanto, Butterfield deseja obter mais suporte para sua teoria, observando como as extinções modernas afetam a migração vertical. À medida que os maiores predadores de mergulho mais profundo são eliminados, as zonas de oxigênio mínimo devem aumentar e precipitar mais extinções, disse ele. Isso é algo que ele pode explorar nos oceanos modernos, à medida que as mudanças climáticas globais devastam os ecossistemas marinhos.
Quanto ao que pode ter acontecido há milhões de anos durante o Cambriano – “Bem, neste ponto a relação entre oxigênio e animais é clara”, disse Lyons, “mas isso remete ao clássico argumento do ovo ou da galinha.”
Publicado em 30/09/2021 23h03
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