O surgimento de ecossistemas complexos em terra foi um dos principais pontos de viragem na história da vida. À medida que os organismos se expandiram para além dos oceanos, os ambientes terrestres tornaram-se o lar de comunidades cada vez mais diversas. Os insectos, que constituem actualmente o grupo animal mais rico em espécies da Terra, acabaram por se tornar o centro destes ecossistemas. No entanto, partes importantes da sua transição inicial da água para a terra permanecem obscuras.
Uma equipe internacional de pesquisadores identificou agora um inseto do grupo-tronco do final do período Mississipiano, aproximadamente 324 milhões de anos atrás. Ao estudar este fóssil juntamente com outros espécimes misteriosos de épocas muito anteriores e posteriores, os investigadores reconstruíram uma fase chave na evolução inicial dos insectos.
Suas descobertas sugerem que os insetos não se tornaram totalmente terrestres imediatamente após começarem a se estabelecer na terra. Em vez disso, as primeiras formas mantiveram e modificaram características herdadas de ancestrais aquáticos, passando um longo período de tempo em um estilo de vida anfíbio e semi-aquático.
A pesquisa foi liderada pelo professor Chenyang Cai do Instituto de Geologia e Paleontologia de Nanjing da Academia Chinesa de Ciências (NIGPAS) e com treinamento conjunto de Ph.D. Eric Tichelka fez isso. Estudante da Universidade de Cambridge. Trabalhou com pesquisadores dos Estados Unidos, Espanha e outros países.
As descobertas foram publicadas em Natureza Em 26 de agosto.
Uma nova espécie de 324 milhões de anos atrás
Os pesquisadores descreveram uma nova espécie chamada precursor de chosha. Eles também reexaminaram misteriosos fósseis de insetos-tronco de depósitos de sílex do Devoniano Inferior na Grã-Bretanha e da Biota Mazon Creek do Carbonífero Superior nos Estados Unidos.
Juntos, esses fósseis ajudam a preencher lacunas importantes na história inicial dos insetos. Eles também desafiam ideias de longa data sobre como os planos corporais dos insetos evoluíram e como os ancestrais dos pancrustáceos fizeram a transição para a terra. Mais importante ainda, os espécimes fornecem evidências fósseis diretas de que a transição da vida aquática para a terrestre ocorreu gradualmente.
Estudos de relógios moleculares mostraram que os hexápodes divergiram de seus parentes crustáceos marinhos e começaram a se adaptar aos ambientes terrestres apenas durante o intervalo Cambriano-Ordoviciano. No entanto, o registro fóssil contou uma história menos completa.
Fósseis indiscutíveis de corpos hexápodes apareceram pela primeira vez no Devoniano Inferior Rhynie Chert, cerca de 405 milhões de anos atrás. Fósseis de insetos claramente identificáveis não se tornaram abundantes até o final do Carbonífero. Isto deixa uma lacuna de cerca de 80 milhões de anos no registo fóssil.
Fósseis que documentam estágios intermediários também são extremamente raros. Os cientistas têm poucas evidências diretas de como os primeiros insetos se mudaram de habitats aquáticos e semi-aquáticos para ambientes terrestres, ou de como seus corpos mudaram durante esse processo. Como resultado, os caminhos evolutivos, as inovações fisiológicas e as adaptações ecológicas envolvidas na terrestrialização dos insetos são mal compreendidos.
Um fóssil que antes se pensava ser um crustáceo
Fósseis recentemente descritos de C. Precursor Argilas calcárias foram encontradas em concreções na Formação Tesnus da Maratona Uplift, no oeste do Texas. Eles preservam detalhes anatômicos incomumente finos.
Usando imagens de luz polarizada cruzada, os pesquisadores conseguiram identificar características distintas que revelaram que os fósseis haviam sido classificados incorretamente durante anos. Em vez de larvas de crustáceos, os espécimes eram fêmeas de insetos adultos.
O comprimento dos cadáveres foi medido em 32,09 mm. Quando incluídos o filamento caudal médio e dois cercos, o comprimento total atingiu 49,66 milímetros. Seus corpos aerodinâmicos e fusiformes combinavam características de hexápodes e insetos com traços ancestrais mais primitivos.
Uma análise detalhada revelou que C. Precursor Havia um ovipositor e um filamento caudal terminal. Ele também tinha um torso segmentado e seis pernas ambulantes, que eram organizações corporais básicas associadas aos insetos.
Mas havia algo mais incomum em seu estômago.
Os segmentos 1 a 9 tinham apêndices segmentados e os órgãos abdominais posteriores foram modificados em estruturas semelhantes a remo. Nenhum inseto vivo do grupo da coroa possui apêndices abdominais comparáveis.
As reconstruções geológicas indicam que os sedimentos contendo fósseis se formaram em um ambiente costeiro de delta próximo à costa e de águas rasas. Essa configuração, combinada com a anatomia do animal, sugere C. Precursor Os anfíbios viviam um estilo de vida semiaquático em habitats úmidos na fronteira entre a água e a terra.
preenchendo a lacuna de 80 milhões de anos
A equipe também reavaliou três misteriosos hexápodes paleozóicos usando comparações detalhadas de sua anatomia e relações evolutivas. Estes incluem alavancahalmia do Devoniano Inferior da Escócia, um hexápode sem nome da biota Mazon Creek de Illinois, Estados Unidos, e C. Precursor.
Os pesquisadores concluíram que todos os três pertenciam a uma linhagem primitiva de insetos.
Juntos, eles representam o mais antigo conjunto documentado de insetos já conhecido e ajudam a preencher uma grande lacuna que faltava na história evolutiva do grupo.
Essas descobertas podem mudar significativamente a forma como os cientistas entendem a ascensão dos insetos terrestres. Ao preencher a lacuna hexápode de longa data de 80 milhões de anos, este trabalho empurra a diversificação inicial de insetos do Carbonífero Superior para o Devoniano Inferior.
Esta mudança aproxima o registo fóssil das estimativas produzidas pelos estudos do relógio molecular. O recém-reconhecido fóssil do final do Mississippi também fornece um instantâneo valioso de um estágio intermediário na evolução dos insetos.
Como os insetos perderam seus membros extras
Os fósseis lançam luz sobre outra grande mudança evolutiva: o surgimento do moderno plano corporal dos insetos.
Os hexápodes vivos têm seis pernas ambulantes, todas fundidas ao tórax, enquanto os apêndices do abdômen foram quase completamente destruídos. Os vermes-tronco paleozóicos eram diferentes. Muitos ainda tinham órgãos desmembrados junto com o estômago.
Novas evidências sugerem que a redução gradual destes apêndices abdominais foi uma importante adaptação à vida terrestre.
À medida que os insetos evoluíram para longe de seus ancestrais crustáceos, os apêndices nadadores tornaram-se progressivamente mais simples e desapareceram. Com o tempo, esse processo produziu os arranjos anatômicos familiares aos insetos modernos.
Os fósseis, portanto, ajudam a documentar as mudanças fisiológicas dos ancestrais dos pancrustáceos aos insetos hexápodes.
Outra característica importante é preservada C. Precursor Possui um ovipositor. Sua presença sugere que os primeiros insetos já haviam desenvolvido diversas adaptações para botar ovos. Tais estruturas poderiam mais tarde ajudar os insectos a explorar uma variedade de microhabitats terrestres e fornecer uma base estrutural para a sua enorme diversificação subsequente.
Os primeiros insetos viviam entre a água e a terra
Os pesquisadores também reconstruíram como esses insetos antigos poderiam ter vivido.
Os insetos do grupo do caule parecem ter combinado adaptações aquáticas para movimento e respiração com estruturas corporais cada vez mais adaptadas à vida terrestre. Eles provavelmente se alimentavam de húmus, material vegetal em decomposição e esporos de fungos.
Isto teria permitido que desempenhassem muitas funções ecológicas, incluindo atuar como decompositores e consumidores em ambientes onde os ecossistemas aquáticos e terrestres se encontravam. Ao fazê-lo, os primeiros insetos podem ter desempenhado um papel importante na evolução e na complexidade crescente dos ecossistemas terrestres do Paleozóico.
fósseis de C. Precursor e insetos-tronco paleozóicos relacionados fornecem uma nova perspectiva sobre como o grupo animal mais rico em espécies da Terra começou a se deslocar para a terra. Eles também desafiam ideias anteriores sobre mudanças no tamanho do corpo dos insetos, adaptações ecológicas e ecossistemas terrestres, bem como sobre como os insetos evoluíram.
Em vez de fazerem uma transição repentina da água para a terra, os insectos parecem ter passado por um longo processo evolutivo. As características herdadas dos ancestrais aquáticos foram retidas, reaproveitadas, simplificadas e eventualmente perdidas à medida que os insetos se adaptavam cada vez mais à vida terrestre.
Um estágio anfíbio pode, portanto, ser uma ponte importante entre os ambientes aquático e totalmente terrestre. Os fósseis fornecem novas pistas sobre a origem e evolução inicial dos planos corporais dos insetos, bem como sobre como a ascensão dos insetos contribuiu para o surgimento de ecossistemas cada vez mais complexos em terra.
