Durante uma caminhada no Vale do Dades, no Marrocos, a Dra. Rowan Martindale notou algo tão incomum que imediatamente chamou sua atenção.
Martindale, paleoecologista e geobiólogo da Universidade do Texas em Austin, explorou a paisagem acidentada com colegas pesquisadores, incluindo Stefan Bodin, da Universidade de Aarhus. O objetivo deles era estudar os antigos ecossistemas de recifes que existiram sob o oceano e que cobriam a região há milhões de anos.
Para chegar a estes recifes antigos, a equipa teve de cortar vastas camadas de rocha conhecidas como turbiditos. Esses sedimentos são formados quando avalanches subaquáticas de lama, areia e detritos são lançadas no fundo do mar e eventualmente se depositam em espessas camadas de sedimentos. Marcas de ondulação são comuns em tais depósitos, mas Martindale notou algo incomum enquanto estava sentado no topo da ondulação.
“Enquanto subíamos estes turbiditos, olhei em volta e este avião com uma bela ondulação chamou-me a atenção”, diz Martindale. “Eu disse: ‘Stefan, você precisa voltar aqui. Estas são estruturas enrugadas!”
O que são estruturas de rugas?
Estruturas enrugadas são pequenas cristas e depressões que podem se formar quando comunidades microbianas crescem em esteiras em sedimentos arenosos. Essas esteiras são compostas por organismos microscópicos, como algas e bactérias, que se ligam aos sedimentos e deixam texturas de superfície distintas.
Eles são importantes para os cientistas porque podem fornecer evidências de vida microbiana antiga. No entanto, as estruturas enrugadas são geralmente frágeis. Quando os animais começaram a escavar ativamente nos sedimentos do fundo do mar, há centenas de milhões de anos, estas características delicadas foram frequentemente destruídas antes de poderem ser preservadas.
Como resultado, estruturas enrugadas são raras em rochas com menos de 540 milhões de anos, período que coincide com uma grande expansão da diversidade animal. Hoje, eles são mais comumente encontrados em áreas costeiras rasas, onde a luz solar sustenta algas fotossintéticas.
Uma descoberta que não deveria ser
As rochas que Martindale estudou apresentavam um grande mistério.
Turbiditos contendo estruturas enrugadas formadas em águas profundas, pelo menos 180 metros (590 pés) abaixo da superfície do oceano. Nessas profundidades, a luz solar não consegue penetrar, impossibilitando a sobrevivência das algas fotossintéticas.
Isso imediatamente causou um problema. Se os micróbios dependentes da luz solar não pudessem criar estas estruturas, então o que poderia?
Relatos anteriores de estruturas enrugadas em antigos turbiditos de águas profundas foram controversos e amplamente debatidos. A idade das rochas tornou o mistério ainda mais surpreendente. Esses sedimentos foram formados há aproximadamente 180 milhões de anos, numa época em que os animais do fundo do mar eram abundantes e perturbavam constantemente os sedimentos. Tal atividade geralmente destrói as delicadas texturas microbianas antes que possam ser preservadas.
Tudo sobre a descoberta sugere que estruturas enrugadas não deveriam existir em tal ambiente.
Martindale sabia que afirmações extraordinárias exigem evidências fortes.
“Vamos analisar todas as evidências que pudermos encontrar para garantir que se trata de estruturas enrugadas nos turbiditos”, diz Martindale, porque estruturas enrugadas, geralmente de origem fotossintética, “não deveriam estar neste cenário de águas profundas”.
Procurando evidências de vida microbiana antiga
A equipa de investigação examinou cuidadosamente as rochas para confirmar tanto o ambiente onde os depósitos se formaram como as origens biológicas das texturas incomuns.
Primeiro, confirmaram que as camadas são de facto turbiditos que foram depositados em águas profundas. Eles então procuraram assinaturas químicas que pudessem revelar se os organismos vivos desempenharam um papel na criação das estruturas.
A sua análise mostrou um aumento da concentração de carbono nas camadas de sedimentos imediatamente abaixo das dobras. O enriquecimento de carbono está frequentemente associado à atividade biológica e fornece uma pista importante de que micróbios estão envolvidos.
Os pesquisadores então recorreram aos oceanos modernos em busca de respostas.
Imagens de vídeo recolhidas por veículos subaquáticos operados remotamente mostraram que tapetes microbianos podem formar-se mesmo em partes do oceano bem abaixo da zona fótica, a camada superior iluminada pelo sol onde ocorre a fotossíntese. Em vez de dependerem da luz solar, estas comunidades são construídas por bactérias quimiossintéticas.
Organismos quimiossintéticos geram energia por meio de reações químicas, não pela luz solar. Alguns usam compostos como o sulfeto de hidrogênio ou o metano como combustível, permitindo-lhes prosperar em ambientes escuros onde a vida fotossintética não consegue sobreviver.
Rugas podem ter sido criadas por bactérias do fundo do mar
Quando as evidências geológicas, os dados químicos e as observações modernas do fundo do mar foram considerados em conjunto, os investigadores concluíram que tinham identificado estruturas quimiossintéticas de rugas preservadas nas rochas.
De acordo com a explicação proposta, os fluxos de turbidite entregaram nutrientes e matéria orgânica ao fundo do mar. À medida que este material se decompunha, os níveis de oxigênio no sedimento diminuíam, criando condições favoráveis para micróbios quimiossintéticos.
Durante os intervalos de repouso entre os fluxos de detritos subaquáticos, tapetes bacterianos podem se espalhar pela superfície dos sedimentos. Com o tempo, essas esteiras desenvolveram rugas características preservadas nas rochas.
Na maioria das vezes, os fluxos posteriores de detritos teriam eliminado os tapetes microbianos. Às vezes, porém, as condições permitiam que os tapetes e as suas texturas enrugadas fossem enterrados e preservados durante milhões de anos.
Ampliando a busca pela primeira infância
Martindale espera que futuras experiências laboratoriais ajudem os cientistas a compreender melhor exatamente como estas estruturas se formam em ambientes de águas profundas.
A descoberta também poderá expandir o pensamento científico sobre as estruturas das rugas. Tradicionalmente, os pesquisadores os associam quase exclusivamente a esteiras microbianas fotossintetizantes que vivem em águas rasas. As novas descobertas sugerem que as comunidades quimiossintéticas também podem produzir características semelhantes.
Se assim for, os geólogos poderão ter de reconsiderar ambientes anteriormente considerados improváveis de preservar evidências de antigos ecossistemas microbianos.
“As estruturas das rugas são evidências realmente importantes da evolução inicial da vida”, diz Martindale. Ao ignorar a sua possível presença nos turbiditos, “podemos estar a perder uma parte fundamental da história de vida microbiana”.
A descoberta abre uma possibilidade intrigante: algumas pistas sobre o passado microbiano inicial da Terra podem estar escondidas em locais que os cientistas nunca pensaram procurar.
