Um novo estudo que combina dados climáticos com registros fósseis de grandes mamíferos que viveram em toda a África durante os últimos 4 milhões de anos lança dúvidas sobre uma hipótese de longa data de que mudanças repetidas no clima atuaram como os principais impulsionadores da mudança evolutiva em mamíferos, incluindo ancestrais humanos.
Publicado na revista Proceedings of the National Academy of Sciences, o estudo produz uma síntese da variabilidade ambiental em todo o continente africano durante o Plio-Pleistoceno, um período da história da Terra que abrange aproximadamente os últimos 5 milhões de anos e inclui a última era glacial de cerca de 20.000 anos atrás.
O estudo constata que a variabilidade ambiental durante esse período reflete as mudanças na órbita e orientação da Terra em relação ao Sol, conforme previsto por um fenômeno natural conhecido como ciclos de Milankovic. Esses ciclos expõem nosso planeta a intensidade variável de radiação solar, resultando em efeitos cíclicos bem documentados no clima da Terra em várias frequências.
Os pesquisadores observaram uma tendência de longo prazo de aumento da variabilidade ambiental em toda a África atribuível a variações no volume global de gelo e na temperatura do oceano. Os resultados, no entanto, não forneceram uma correlação significativa entre a variação ambiental e as taxas de origem ou extinção de espécies, sugerindo que a variabilidade ambiental e a rotatividade de espécies podem não estar intimamente relacionadas, uma noção que tem sido amplamente debatida na comunidade científica.
A ideia de que as tendências de longo prazo em direção a um clima mais úmido ou mais seco podem ter sido um impulsionador da evolução humana remonta ao tempo de Charles Darwin, de acordo com o primeiro autor do artigo, Andrew Cohen, professor ilustre da Universidade do Departamento do Arizona. de Geociências e do Departamento de Ecologia e Biologia Evolutiva. Uma grande mudança ocorreu no final da década de 1990, com a introdução na comunidade científica da influente hipótese de seleção de variabilidade.
“A ideia aqui é que não é apenas a direção da mudança climática que foi importante como motor para a novidade evolutiva na linhagem hominina, mas a variabilidade nas condições ambientais e climáticas”, explicou Cohen. “Como nossos ancestrais enfrentaram condições em rápida mudança, essa hipótese sugere que eles tinham que ser mais engenhosos e capazes de lidar com muitas contingências diferentes, o que, por sua vez, levou ao surgimento de novas espécies enquanto outras foram extintas”.
No estudo atual, os pesquisadores analisaram amostras retiradas de testemunhos de sedimentos de leitos de lagos, fundos oceânicos e afloramentos terrestres de 17 locais em todo o continente africano e áreas adjacentes. Os dados ambientais foram obtidos a partir da análise de registros de pólen, algas fossilizadas, poeira, ceras foliares, isótopos do solo e outras propriedades físicas que fornecem pistas sobre os tipos de vegetação e as condições ambientais do local onde foram depositados. Para combinar dados desses tipos muito diferentes de registros e desvendar o padrão subjacente da variabilidade climática, Cohen disse que a equipe teve que superar um grande desafio: como quantificar a variabilidade e compará-la de um local de amostragem para outro.
“Isso não é trivial porque você tem registros, por um lado, de coisas como pólen fóssil informando sobre quão variável era a vegetação, outros informando sobre a mudança dos níveis dos lagos, outros ainda informando sobre a poeira soprando no oceano”, ele disse. disse. “Precisávamos de uma maneira de não apenas olhar para um registro, mas empilhar todos esses diferentes tipos de referência que nos permitissem separar o ritmo da variabilidade”.
Para fazer isso, os pesquisadores desenvolveram métodos estatísticos que lhes permitiram “comparar maçãs e laranjas”, explicou Cohen, e atribuiu os pontos de dados do registro climático a “caixas” de períodos de tempo que compreendem 20.000, 100.000 e 400.000 anos. Uma vez que os conjuntos de dados individuais de pontuações de variabilidade em cada compartimento foram padronizados, a equipe poderia então “empilhar” e calcular uma quantidade média de variabilidade para cada período de tempo.
Os dados climáticos foram então comparados diretamente com o registro fóssil de grandes mamíferos – principalmente bovídeos, uma família que inclui antílopes e outros grandes herbívoros – do leste da África. Os pesquisadores se concentraram em grandes herbívoros principalmente porque os fósseis de ancestrais humanos são muito raros para serem úteis em tal abordagem.
“Eu não vou dizer que você pode colocar todos (os fósseis de hominídeos) em uma caixa de sapatos, mas eles ainda não são tão comuns”, disse Cohen, “então decidimos olhar para outros organismos com um registro fóssil melhor, porque não há razão para pensar que apenas nossos parentes mais próximos, nossos ancestrais hominídeos, devam ser afetados pelas mudanças climáticas e pela variabilidade.
“Se a variabilidade climática é um fator significativo na evolução, deveria ser um fator importante na evolução de outros grandes mamíferos também”, acrescentou. “Pense, por exemplo, nos ursos polares e como eles são afetados pelas atuais mudanças climáticas.”
Os autores usaram um método emprestado da moderna biologia populacional da vida selvagem para explicar um viés que há muito atormenta os paleontólogos: a incompletude inerente do registro fóssil, que o segundo autor do estudo, Andrew Du, ilustra com um bloco de queijo suíço. Se alguém perfurasse uma amostra de núcleo através do queijo, haveria lacunas de onde o núcleo atingiu um buraco no queijo. Da mesma forma, o registro fóssil de uma espécie tem lacunas – períodos de tempo em que nenhum fóssil foi encontrado – intercalados com períodos em que existem fósseis. Isso torna muito difícil estabelecer exatamente quando uma espécie se originou no registro fóssil e quando foi extinta.
Para contornar essa limitação, Du aplicou uma técnica conhecida como captura, marcação e recaptura, que é frequentemente usada por biólogos da vida selvagem quando pesquisam populações de animais: depois que um animal é capturado, ele é marcado para identificação e devolvido à natureza. Durante uma pesquisa posterior, os cientistas compararam a proporção de animais marcados com os não marcados. Aplicando estatísticas, isso permite que eles tenham uma ideia do tamanho e da estrutura da população em geral.
Du, professor assistente do Departamento de Antropologia e Geografia da Colorado State University, explicou como a técnica funciona em sistemas fósseis.
“Digamos que vemos o aparecimento de uma nova espécie no registro fóssil no período um, então encontramos um fóssil diferente da mesma espécie no período dois, perdemos no período três, mas o vemos novamente no tempo. período quatro”, disse ele. “O que isso nos diz é que, embora não tenhamos visto a espécie no período três, sabemos que ela existia. Isso nos dá uma ideia sobre a qualidade do registro fóssil durante certos períodos de tempo, e podemos explicar isso qualidade ao estimar as taxas de especiação e extinção.”
Juntar todos esses conjuntos de dados permitiu aos pesquisadores comparar padrões de variabilidade ambiental e sua relação com as taxas de origem e extinção de espécies de mamíferos.
“No geral, tem havido uma tendência de longo prazo nos últimos 3,5 milhões de anos de aumento da variabilidade no ambiente”, disse ele. “Essa tendência acompanha a variabilidade crescente no volume global de gelo e nas temperaturas da superfície do mar na África. Sobreposta a isso, encontramos outra tendência: quando entramos nas eras glaciais, vemos mais altos e baixos; as oscilações ficam cada vez maiores e maiores, refletindo o aumento e diminuição das camadas de gelo, e essa variabilidade acompanha os ciclos Milankovic de 400.000 anos.”
Ao mesmo tempo, o registro fóssil de origem e extinção de espécies entre os grandes herbívoros, e também fósseis de hominídeos, parece estar desconectado dessas tendências de variabilidade climática. Embora os autores reconheçam que a hipótese de seleção de variabilidade ainda pode estar correta, mas operando em diferentes escalas, eles esperam encorajar a comunidade científica a pensar sobre a hipótese de seleção de variabilidade de uma maneira mais crítica, “em vez de apenas aceitá-la como um princípio subjacente de como olhamos para o registro fóssil na África, e especialmente o registro fóssil humano”, disse Cohen.
“Não dizemos que a variabilidade ambiental não é importante para a evolução humana, mas os dados que compilamos atualmente são muito inconsistentes com essa ideia”, disse ele. “Se a variabilidade ambiental fosse tão importante quanto parece ser, esperaríamos ver essa tendência de longo prazo de aumento da variabilidade espelhada na mudança evolutiva em todos os tipos de espécies, incluindo hominídeos, mas simplesmente não vemos isso.”
Publicado em 12/04/2022 17h18
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