Um novo estudo sugere que os primeiros animais da Terra podem ter retardado inadvertidamente o crescimento da biodiversidade. Segundo investigadores da Universidade de Cambridge, a forma como estes organismos antigos se reproduziam limitava a competição e apoiava a evolução, que ocorreu de forma extremamente lenta ao longo de milhões de anos.
Resultados publicados em Ecologia da natureza e evoluçãooferecem uma possível solução para um mistério paleontológico de longa data. Embora os animais tenham surgido pela primeira vez no período Ediacarano, a sua diversidade permaneceu relativamente limitada durante um período surpreendentemente longo, antes de uma explosão posterior de inovação evolutiva expandir dramaticamente a vida na Terra.
Um experimento no início da vida
Depois de milhares de milhões de anos dominados por organismos microscópicos, o período Ediacarano, que durou cerca de 635 milhões a 539 milhões de anos atrás, viu os primeiros animais. Algumas dessas criaturas, incluindo Fractofoatingiam uma altura de até dois metros, embora a maioria fosse bem menor.
Esses primeiros animais pareciam muito diferentes daqueles que vivem hoje. Muitos deles pareciam mais samambaias do que animais modernos e pareciam não ter boca, órgãos e capacidade de movimento. Os cientistas acreditam que absorveram nutrientes diretamente da água do mar circundante.
Como muitos outros organismos ediacaranos, desapareceram do registo fóssil no início do período Cambriano, há cerca de 540 milhões de anos. Seu desaparecimento tornou difícil para os pesquisadores determinar se eles estão relacionados com algum animal vivo hoje.
Estudos anteriores mostraram que muitos desses organismos se reproduzem assexuadamente. Eles se propagam produzindo descendentes geneticamente idênticos conectados por estolões, ou corredores, muito parecidos com os morangueiros modernos. Nos oceanos Ediacaranos, ricos em nutrientes, esta estratégia funcionou muito bem.
“A vida era muito boa durante o Ediacarano, por isso a necessidade de sexo era bastante limitada”, disse a autora principal, Dra. Emily Mitchell, do Departamento de Zoologia de Cambridge. “Havia relativamente pouca competição, então não houve pressão real para mudar nada.”
Fósseis, inteligência artificial e ecossistemas antigos
Para descobrir por que a evolução parecia desacelerar durante este período, Mitchell e a co-autora Professora Andrea Manica estudaram fósseis de Pomistaken Point em Newfoundland, um dos sítios fósseis ediacaranos mais importantes do mundo.
Os pesquisadores combinaram varredura a laser, análise espacial e inteligência artificial para estudar como essas comunidades antigas estavam organizadas e como poderiam ter interagido.
Eles demonstraram pela primeira vez que a reprodução assexuada através de corredores reduz a competição entre organismos vizinhos. A equipe então criou simulações de computador para testar como as primeiras comunidades animais poderiam ter evoluído sob diferentes estratégias reprodutivas.
Milhares de simulações foram executadas enquanto uma rede neural simples determinava quais cenários melhor correspondiam aos fósseis. Usando uma técnica conhecida como computação Bayesiana aproximada, os investigadores trabalharam de trás para frente a partir do registo fóssil para estimar até que ponto os organismos se espalharam e com que intensidade competiam pelos recursos.
Por que a concorrência é importante
Os resultados mostraram que a distribuição limitada causada pela reprodução assexuada poderia explicar por que os primeiros ecossistemas animais continham relativamente poucas espécies. Mais tarde, quando os organismos começaram a se espalhar por longas distâncias e a se reproduzir sexualmente, a diversidade aumentou dramaticamente.
A competição tem sido há muito tempo um dos motores mais importantes da evolução. No entanto, o estilo de vida baseado em corredores de muitos organismos Ediacaranos reduziu a necessidade de competição.
“Se você está conectado ao seu vizinho por meio desses corredores, então você está compartilhando nutrientes e não precisa competir com eles”, disse Manika.
À medida que a vida se expandiu gradualmente de águas mais profundas para ambientes marinhos mais rasos, as condições tornaram-se muito mais complexas. Marés, tempestades, mudanças de temperatura e alterações na disponibilidade de nutrientes introduziram novas pressões que tornaram a sobrevivência menos previsível e aumentaram a competição pelos recursos.
Estresse e crescimento reprodutivo
Os investigadores argumentam que estas condições mais duras podem ter facilitado a transição para a reprodução sexuada.
“Quando de repente você se encontra em um ambiente onde basicamente é morto algumas vezes por ano, isso muda tudo”, disse Mitchell. “O estresse leva essencialmente à reprodução sexuada e, quando isso acontece, podemos ver um aumento significativo na distância de dispersão à medida que os animais tentam colonizar novos territórios devido ao aumento da competição”.
À medida que os primeiros animais se adaptaram a novos habitats e novas estratégias reprodutivas, a diversificação de espécies acelerou. Este período marcou a segunda grande onda da evolução ediacarana e ajudou a preparar o terreno para a expansão evolutiva ainda mais dramática do período Cambriano, quando os animais se tornaram mais móveis e os ecossistemas se tornaram muito mais complexos.
A pesquisa foi apoiada pelo Natural Environment Research Council (NERC), parte do UKRI (UKRI). Emily Mitchell é membro do Newnham College, Cambridge. Andrea Manica é membro do Clare College, Cambridge.
