Há cerca de 445 milhões de anos, a Terra passou por uma transformação dramática que remodelou o futuro da vida. Num período geológico notavelmente curto, enormes geleiras varreram o supercontinente meridional Gondwana. Ao reter a água gelada, vastos mares rasos secaram, iniciando um “clima de casa de gelo” e mudando radicalmente a química do oceano. Os resultados foram desastrosos. Cerca de 85% de todas as espécies marinhas desapareceram, destruindo a maior parte da vida do planeta.
No entanto, um resultado inesperado emerge desta devastação. De acordo com um novo estudo publicado A ciência avançaCientistas do Instituto de Ciência e Tecnologia de Okinawa (OIST) mostraram que este evento, conhecido como Extensão em Massa do Ordoviciano Superior (LOME), preparou o terreno para uma explosão na diversidade de vertebrados. Durante o caos, um grupo ganhou uma vantagem duradoura e finalmente remodelou a vida na Terra: os vertebrados com mandíbula. “Mostramos que os peixes com mandíbula só se tornaram dominantes porque este fenómeno ocorreu”, disse a autora sénior, Professora Lauren Salan, da Unidade de Macroevolução do OIST. “E, fundamentalmente, refinamos a nossa compreensão da evolução traçando uma linha entre o registo fóssil, a ecologia e a biogeografia.”
Terra antes da Grande Morte
O período Ordoviciano, que durou cerca de 486 a 443 milhões de anos atrás, não se parecia em nada com o mundo de hoje. Gondwana dominava o Hemisfério Sul e era cercada por oceanos quentes e rasos. Sem gelo nos pólos, o planeta viveu um clima de estufa que sustentou ricos ecossistemas marinhos. As primeiras terras estavam apenas começando a hospedar plantas comuns como hepáticas, bem como artrópodes de muitas pernas rastejando ao longo da costa.
No entanto, os oceanos já estavam repletos de vida estranha e diversificada. Conodontes de olhos grandes, semelhantes a lampreias, moviam-se através de vastas florestas de esponjas marinhas. Os trilobitas vagam pelo fundo do mar entre densos aglomerados de moluscos conchosos. Escorpiões marinhos de tamanho humano e nautilóides gigantes com conchas delicadas que se estendem por até cinco metros caçam na água. Entre esse elenco alienígena estavam os primeiros ancestrais dos gnatóstomos, ou maxilares, que ainda eram raros e comuns.
Duas ondas de extinção
Embora os cientistas ainda debatam o que causou o LOME, o registo fóssil mostra claramente uma linha divisória nítida antes e depois do evento. “Embora não saibamos as causas finais do LOME, sabemos que houve um claro antes e depois do evento. O registo fóssil mostra isso”, disse o professor Salan.
A extinção se desenrolou em duas fases distintas. Primeiro, a Terra mudou rapidamente de um estado de estufa quente para um clima frio de casa de gelo. As geleiras se espalharam por Gondwana, drenando mares rasos e destruindo habitats marinhos importantes. Depois de alguns milhões de anos, à medida que o ecossistema começa a recuperar, o clima inverte-se novamente. O derretimento das calotas polares inundou os oceanos com água quente, rica em enxofre e pobre em oxigênio, esmagando espécies adaptadas ao frio.
Sobrevivência em refugiados isolados
Durante estas crises recorrentes, os vertebrados sobreviventes ficaram em grande parte confinados em refúgios. Eram bolsas isoladas de biodiversidade separadas por profundas barreiras oceânicas que a maioria das espécies não conseguia atravessar. Entre esses abrigos, os vertebrados mandibulados parecem ter uma vantagem importante.
Para entender como isso aconteceu, a equipe de pesquisa montou um extenso banco de dados de fósseis abrangendo dois séculos de paleontologia do Ordoviciano e do início do Siluriano. “Reunimos 200 anos de paleontologia do final do Ordoviciano e do início do Siluriano”, disse o primeiro autor Wahei Hagiwara, um ex-estagiário de pesquisa na Unidade de Macroevolução que agora é aluno de doutorado do OIST. Ao reconstruir ecossistemas dentro destes refúgios, os investigadores foram capazes de medir mudanças na diversidade a nível de género ao longo do tempo. A sua análise revelou um aumento constante mas impressionante na diversidade de vertebrados com mandíbula após a extinção. “E a tendência é clara: os pulsos de extinção em massa após vários milhões de anos levam diretamente ao crescimento das espécies.”
A geografia molda a evolução
O banco de dados de fósseis permitiu à equipe examinar onde ocorreram essas mudanças evolutivas. Ao rastrear a distribuição das espécies antes e depois da extinção, os pesquisadores puderam estudar a biogeografia com detalhes sem precedentes. “Esta é a primeira vez que conseguimos examinar quantitativamente a biogeografia antes e depois de um evento de extinção”, explica o professor Salan. O mapeamento dos movimentos das espécies ajudou a identificar os principais refúgios que mais tarde aceleraram a diversificação dos vertebrados.
Um exemplo do que hoje é o sul da China. Os fósseis desta região incluem os restos completos mais antigos de um peixe com mandíbula intimamente relacionado aos tubarões modernos. Segundo Hagiwara, essas espécies estão concentradas em abrigos estáveis há milhões de anos. Só mais tarde desenvolveram a capacidade de cruzar mares abertos e se dispersar em novos ambientes.
Por que as mandíbulas se tornam uma vantagem
Ao combinar evidências fósseis com dados de anatomia, geografia e ecologia, o estudo lança nova luz sobre uma questão evolutiva de longa data. “Será que as mandíbulas evoluíram para criar um novo nicho ecológico ou será que os nossos antepassados primeiro preencheram um nicho existente e depois diversificaram?” perguntou o professor Salan. “Nosso estudo aponta para o fim.”
Como os vertebrados com mandíbula estavam confinados a pequenas áreas geográficas, eles encontraram ecossistemas com muitas aberturas deixadas por espécies extintas sem mandíbula e outros animais. Esta abundância de nichos disponíveis permite-lhes diversificar rapidamente. Um padrão comparável é observado nos tentilhões de Darwin nas Ilhas Galápagos, que se adaptaram ao longo do tempo a diferentes fontes de alimento. Como sua dieta variava, seus bicos adaptavam-se ao papel ecológico que ocupavam.
Uma redefinição em vez de uma lousa limpa
Embora os peixes sem mandíbula tenham ficado isolados no sul da China, os vertebrados sem mandíbula continuaram a prosperar em outros lugares e dominaram o oceano aberto por mais 40 milhões de anos. Esses grupos são diversos em uma ampla variedade de peixes de recife, alguns com estruturas bucais alternativas. A razão pela qual os vertebrados com mandíbula os superaram depois de eventualmente se espalharem para fora dos seus refúgios ainda não é totalmente compreendida.
O que está claro é que LOME não apagou simplesmente a vida e recomeçou. Em vez disso, desencadeou o que os investigadores descrevem como uma redefinição ambiental. Os primeiros vertebrados assumiram funções antes ocupadas por conodontes e artrópodes, remodelando a estrutura familiar do ecossistema com novas espécies. Padrões semelhantes aparecem repetidamente na Era Paleozóica, após outros eventos de extinção impulsionados por mudanças ambientais comparáveis. A equipa refere-se a este padrão recorrente como um “ciclo de reatribuição de diversidade”, onde a evolução converge para padrões funcionais semelhantes para restaurar ecossistemas.
Rastreando a vida moderna até sobreviventes antigos
O professor Salan resumiu as implicações mais amplas das descobertas. “Ao integrar localização, morfologia, ecologia e biodiversidade, podemos finalmente ver como os primeiros ecossistemas de vertebrados se reconstruíram após grandes perturbações ambientais. Este trabalho ajuda a explicar porque é que as mandíbulas evoluíram, porque é que os vertebrados com mandíbula acabaram por se tornar dominantes, e porque é que a vida marinha moderna os antecedeu. Revelar estes padrões de longo prazo e os seus mecanismos subjacentes é um aspecto emocionante da biologia evolutiva.”
