Cada respiração que você respira faz parte de uma história antiga. O movimento constante do peito, os músculos entre as costelas puxando para fora e o ar enchendo os pulmões parecem completamente rotineiros. No entanto, este processo familiar remonta a vários milhões de anos. Um réptil notavelmente preservado que morreu numa caverna de Oklahoma há cerca de 289 milhões de anos revelou agora o primeiro exemplo deste sistema respiratório em amniotas – um grupo que inclui répteis, aves, mamíferos e os seus antepassados comuns, entre os primeiros animais a adaptarem-se totalmente à vida em terra.
Num estudo publicado na Nature, os cientistas descrevem a preservação excepcional de um pequeno réptil semelhante a um lagarto. Captorhinus foi usado Do primeiro período Permiano. Embora tenha apenas alguns centímetros de comprimento, este fóssil contém muito mais do que ossos. Preserva a pele tridimensional, a cartilagem calcificada e até vestígios de proteínas. Estes resíduos proteicos são cerca de 100 milhões de anos mais antigos do que qualquer outro anteriormente identificado em fósseis.
“Captorhinus Uma aparência interessante de lagarto, crítica para a compreensão da evolução inicial do amniota”, disse Ethan Mooney, que co-liderou o estudo quando era estudante na Universidade de Toronto no laboratório do co-autor Prof. Robert R. Reiss e agora é candidato a doutorado no Departamento de Biologia Biológica e Evolutiva, onde está trabalhando com o promologista da Universidade de Harvard, Pierce.
Reserva rara de Richards Spur
O fóssil foi descoberto em um sistema de cavernas perto de Richards Spur, Oklahoma, um local conhecido por seu notável registro de vida no Paleozóico tardio. Este local contém a mais diversificada coleção de vertebrados terrestres da época, que já era rica em espécies. Condições ambientais únicas ajudaram a preservar os restos mortais. Os hidrocarbonetos de infiltração de óleo e a lama sem oxigênio protegem não apenas os ossos, mas também tecidos delicados, como pele e cartilagem.
Como resultado, o espécime emerge como um fóssil mumificado tridimensional, congelado na sua posição final com um braço enfiado sob o corpo. Este nível de preservação é extremamente raro e fornece uma visão incomumente detalhada da anatomia antiga.
Varreduras de alta tecnologia revelam pele e textura
Os pesquisadores examinaram o fóssil de forma não destrutiva usando tomografia computadorizada de nêutrons (NCT) em uma instalação especial na Austrália. A varredura permite que eles vejam abaixo da rocha e descubram os detalhes mais sutis escondidos dentro dela.
O que Mooney viu durante a análise foi inesperado. “Comecei a ver todas essas estruturas enroladas em torno dos ossos”, disse ele, “elas eram muito finas e texturizadas. E vejam só, esse animal tinha um lindo envoltório de pele ao redor do torso. A pele crocante tinha uma textura maravilhosa de acordeão, essas faixas concêntricas cobrindo a maior parte do corpo a partir do torso.” O padrão se assemelha muito às escamas vistas nos modernos lagartos, que são pequenos répteis ainda vivos hoje.
Primeira reconstrução respiratória baseada em costelas
O couro preservado é apenas uma parte da descoberta. Estudando três Captorhinus Espécime de esporão de Richards, os pesquisadores conseguiram descobrir como esse animal respira. Um fóssil revelou um esterno cartilaginoso fragmentário com costelas esternais, costelas intermediárias e articulações conectando as costelas à cintura escapular.
Pela primeira vez, os cientistas podem ver claramente estas estruturas nos primeiros répteis e reconstruir um sistema respiratório completo num amniota inicial. Isso fornece evidência direta de respiração por aspiração costal, onde os músculos entre as costelas se esticam e comprimem a cavidade torácica para levar ar para os pulmões.
Antes deste sistema ser desenvolvido, os anfíbios contavam com um método diferente. Eles respiram pela pele e usam movimentos da boca e da garganta para empurrar o ar para os pulmões. Embora este método ainda funcione para muitos anfíbios hoje, ele limita os níveis de atividade. A respiração baseada nas costelas permite um fluxo de ar mais profundo e eficiente, trazendo mais oxigênio e removendo o dióxido de carbono de forma mais eficaz.
“Propomos que o sistema seja encontrado Captorhinus As costelas representam a condição ancestral da respiração assistida em répteis, aves e mamíferos vivos”, diz Reiss.
Uma invenção fundamental para a vida terrestre
O uso dos músculos das costelas para a respiração foi um importante passo evolutivo. Isso permitiu que os primeiros amniotas mantivessem um estilo de vida mais ativo, o que provavelmente os ajudou a se espalhar e diversificar pelos ambientes terrestres.
“Foi uma virada de jogo que permitiu que esses animais adotassem um estilo de vida muito mais ativo”, disse Mooney.
Esta inovação desempenhou um papel importante no sucesso dos répteis e dos seus descendentes, estabelecendo as bases para o seu domínio nos ecossistemas terrestres.
Proteínas antigas ultrapassam os limites científicos
A descoberta também incluiu uma descoberta surpreendente. Usando espectroscopia infravermelha síncrotron, os pesquisadores identificaram vestígios de proteínas-chave preservadas nos ossos, cartilagens e pele do fóssil. Estas moléculas são as mais antigas já identificadas, em comparação com exemplos anteriores encontrados em fósseis de dinossauros, que datam de cerca de 100 milhões de anos.
“A descoberta de restos de proteínas é excepcional”, disse Mooney, “e aumenta dramaticamente a nossa compreensão do que é possível na preservação de tecidos moles no registo fóssil”.
Uma janela para a evolução inicial
Os fósseis estão agora guardados no Royal Ontario Museum, em Toronto, onde permanecerão disponíveis para estudos adicionais. Desde então, Mooney continuou sua pesquisa em Harvard, concentrando-se nos primeiros répteis e em sua história evolutiva.
Estas descobertas fornecem uma imagem mais clara de como os primeiros vertebrados se adaptaram à vida terrestre e como inovações importantes, como a respiração eficiente, ajudaram a moldar o curso da evolução.
