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De vez em quando, a vida na Terra entra em um campo de jogo quase vazio e enfrenta uma oportunidade espetacular. Algo importante muda – na atmosfera ou nos oceanos, ou nos próprios organismos – e as espécies existentes começam a se ramificar em um mundo totalmente novo. Os cientistas estão fascinados com esse processo, porque é uma visão única da evolução em momentos cruciais da história da vida.
Um novo estudo liderado por cientistas da Universidade de Chicago examinou como os bivalves – o grupo que inclui amêijoas, mexilhões, vieiras e ostras – evoluíram entre muitos outros no período de rápida evolução conhecido como Explosão Cambriana. A equipe descobriu que, embora muitas outras linhagens entrassem em ação e evoluíssem rapidamente para uma ampla variedade de formas e funções, os bivalves ficaram para trás, talvez porque demorassem muito para desenvolver uma adaptação específica de que precisavam para florescer.
O estudo tem implicações sobre como entendemos a evolução e o impacto das extinções, disseram os cientistas.
Concha e água alta
Há pouco mais de 500 milhões de anos, a diversidade da vida na Terra explodiu repentinamente. Conhecido como Explosão Cambriana, este episódio dramático viu o surgimento de muitas formas de vida que persistem até hoje.
Entre eles estavam os bivalves – organismos de casca dupla dura que vivem no fundo do mar. Um grupo de pesquisadores decidiu catalogar a ascensão dos bivalves para ver como eles se saíram em um mar quase vazio com um novo design de corpo.
A equipe de pesquisa, incluindo Stewart Edie (PhD’18) do Museu Nacional de História Natural do Smithsonian, Katie Collins do Museu de História Natural do Reino Unido e Sharon Zhou, uma estudante de graduação do quarto ano da UChicago, examinaram o registro fóssil e meticulosamente examinou cada espécie fóssil conhecida para obter uma imagem de como os bivalves desenvolveram novas formas e modos de vida – como cavar no sedimento do fundo do mar versus se prender às rochas. “Por exemplo, você pode olhar para a forma da concha e dizer se eles provavelmente estão cavando no sedimento do fundo do mar, porque eles se tornam longos e finos para cavar”, explicou Zhou.
Eles reuniram uma imagem abrangente da evolução dos bivalves – e ficaram surpresos.
“Você pode pensar que eles tirariam vantagem imediata desse novo design de corpo e alcançariam a fama e a fortuna biológica”, disse David Jablonski, o William R. Kenan Jr. Distinguished Service Professor de Ciências Geofísicas na UChicago e autor correspondente em o papel. “Mas eles não o fizeram.”
Em vez disso, os bivalves se ramificaram lentamente em comparação com outros grupos que se originaram na época. “É incrível que eles tenham conseguido”, disse Jablonski. “Mesmo depois que eles agiram juntos e começaram a diversificar cerca de 40 milhões de anos, eles nunca mostraram uma verdadeira explosão em espécies ou ecologias.”
Uma coisa que eles queriam verificar era se isso poderia ser uma falsa impressão causada por alguma lacuna no registro fóssil. Collins explicou que os fósseis daquela época são difíceis de encontrar em primeiro lugar – muitas rochas já foram metamorfizadas em outros tipos de rocha – e também difíceis de identificar onde eles existem.
No entanto, Edie e Zhou realizaram uma série de testes e simulações de computador e descobriram que era improvável que isso afetasse os resultados: “Precisamos de uma simulação realmente extrema para mudar o padrão que vemos nas rochas”, disse Edie. “É muito mais provável que esse começo lento seja a história real.”
Não está claro por que os bivalves ficaram para trás, mas uma possibilidade é que eles ainda não tenham desenvolvido um órgão-chave que lhes permitisse decolar: uma brânquia aumentada para filtrar o plâncton da água, como tantos bivalves fazem hoje. Quando eles criaram essa adaptação, o fundo do mar estava muito mais lotado. “Se você chegar cedo na pista de dança, pode fazer o que quiser, mas se chegar tarde, isso restringe a variedade de movimentos”, disse Jablonski.
Mas os bivalves sobrevivem e até prosperam hoje, apesar de seu atraso. “Isso nos diz que há mais de um caminho para o sucesso, mesmo quando você está começando no início da vida multicelular”, disse Jablonski.
Os cientistas estão particularmente interessados em catalogar esses relatos da evolução, porque eles podem sugerir como a vida se adapta e se irradia após grandes interrupções ou extinções. Os pesquisadores planejam observar a resposta dos bivalves às extinções ao longo do tempo e ver se surgem padrões semelhantes.
“Por todos os tipos de razões, queremos entender o que significa repovoar após uma extinção – por exemplo, o que pode acontecer como resultado da grande extinção pela qual estamos passando agora”, disse Jablonski.
O estudo também foi uma experiência de aprendizado para Zhou, que é estudante de graduação na Universidade de Chicago.
Zhou pretendia se formar em matemática, mas ficou viciada em biologia evolutiva depois que fez um curso para atender aos requisitos básicos da UChicago em ciências. Ela passou vários anos trabalhando no laboratório de Jablonski e agora planeja fazer pós-graduação no assunto.
“Como a vida acontece na Terra – para mim, esse é um dos maiores mistérios que podemos tentar resolver”, disse Zhou.
O pesquisador de pós-doutorado da UChicago, Nicholas Crouch, também foi co-autor do artigo.
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