Há cerca de 445 milhões de anos, a Terra passou por mudanças drásticas que alteraram o futuro da vida. Num período geológico muito curto, enormes glaciares espalharam-se pelo supercontinente meridional de Gondwana. Quando o gelo isolou a água, vastos mares rasos secaram, causando um “clima glacial” e mudando radicalmente a química do oceano. O resultado foi desastroso. Aproximadamente 85% de todas as espécies marinhas desapareceram, destruindo a maior parte da vida no planeta.
No entanto, esta devastação teve um resultado inesperado. De acordo com um novo estudo publicado em Conquistas da ciênciacientistas do Instituto de Ciência e Tecnologia de Okinawa (OIST) mostraram que este evento, conhecido como Extinção em Massa do Ordoviciano Tardio (LOME), preparou o cenário para uma explosão na diversidade de vertebrados. Durante o caos, um grupo ganhou uma vantagem duradoura e acabou mudando a vida na Terra: os vertebrados com mandíbulas. “Mostramos que o maxilar se tornou dominante apenas porque esse evento aconteceu”, diz a autora sênior, Professora Lauren Solan, do Departamento de Macroevolução do OIST. “E essencialmente, mudamos a nossa compreensão da evolução ao traçar a linha entre o registo fóssil, a ecologia e a biogeografia”.
A Terra está enfrentando uma grande extinção
O período Ordoviciano, que durou aproximadamente 486 a 443 milhões de anos atrás, não se parecia em nada com o mundo moderno. Gondwana dominava o hemisfério sul e era cercada por mares quentes e rasos. Sem gelo nos pólos, o planeta viveu um clima de estufa que sustentou ricos ecossistemas marinhos. A terra primitiva estava apenas começando a abrigar plantas simples como hepáticas, bem como os artrópodes de muitas pernas que rastejam ao longo das margens.
Os oceanos, porém, já fervilhavam de vida estranha e diversificada. Conodontes de olhos grandes, semelhantes a lampreias, moviam-se através de florestas de altas esponjas marinhas. Os trilobitas dormiam no fundo do mar entre densos aglomerados de moluscos sem casca. Escorpiões marinhos do tamanho de um homem e enormes nautilóides com conchas pontiagudas que se estendiam por até cinco metros caçavam na água. Entre esse grupo de alienígenas estavam os primeiros ancestrais dos gnatóstomos, ou vertebrados com mandíbula, que na época 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 a causa final do LOME, sabemos que era claro antes e depois do evento. O registo fóssil mostra isso”, diz o professor Solan.
A extinção se desenrolou em duas fases distintas. Primeiro, a Terra transitou rapidamente de um estado de estufa quente para um clima frio e gelado. As geleiras expandiram-se por Gondwana, drenando mares rasos e destruindo habitats marinhos importantes. Alguns milhões de anos depois, quando os ecossistemas começaram a recuperar, o clima mudou novamente. O derretimento da calota polar inundou os oceanos com água mais quente, rica em enxofre e pobre em oxigênio, favorecendo espécies que se adaptaram a condições mais frias.
Sobrevivência em abrigos isolados
Durante estas repetidas crises, os vertebrados sobreviventes ficaram confinados principalmente em refúgios. Eram focos isolados de biodiversidade, separados por profundas barreiras oceânicas que a maioria das espécies não conseguia atravessar. Os vertebrados mandibulares parecem ter tido uma vantagem decisiva nestes abrigos.
Para entender como isso aconteceu, a equipe de pesquisa montou um extenso banco de dados de fósseis abrangendo dois séculos de paleontologia do final do Ordoviciano e do início do Siluriano. “Recolhemos 200 anos de paleontologia do final do Ordoviciano e do início do Siluriano”, diz o primeiro autor Vahei Hagiwara, um ex-estagiário de pesquisa no Departamento de Macroevolução que agora é estudante de doutorado no OIST. Ao reconstruir os ecossistemas destes refúgios, os investigadores conseguiram medir as mudanças na diversidade a nível de género ao longo do tempo. A sua análise mostrou um aumento constante mas impressionante na diversidade de vertebrados com mandíbula após a extinção. “E a tendência é clara – pulsos de extinção em massa levaram diretamente ao aumento da especiação alguns milhões de anos depois”.
A geografia molda a evolução
A base de dados de fósseis também permitiu à equipa estudar onde ocorreram estas mudanças evolutivas. Ao rastrear a distribuição das espécies antes e depois da extinção, os investigadores conseguiram estudar a biogeografia com detalhes sem precedentes. “Esta é a primeira vez que conseguimos estudar quantitativamente a biogeografia antes e depois de uma extinção em massa”, explica o professor Solan. O mapeamento dos movimentos das espécies ajudou a identificar refúgios importantes que facilitaram a diversificação posterior dos vertebrados.
Um exemplo vem do que hoje é o Sul da China. Os fósseis desta região incluem os primeiros restos completos de peixes com mandíbula, intimamente relacionados aos tubarões modernos. Segundo Hagiwara, essas espécies permaneceram concentradas em repositórios estáveis durante milhões de anos. Só mais tarde desenvolveram a capacidade de cruzar oceanos abertos e se espalhar por novos ambientes.
Por que Jaws se tornou uma vantagem
Ao combinar evidências fósseis com dados de anatomia, geografia e ecologia, o estudo lança nova luz sobre uma antiga questão evolutiva. “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?” – pergunta o professor Solan. “Nossa pesquisa sugere o último.”
Como os vertebrados com mandíbula estavam restritos a pequenas áreas geográficas, eles encontraram ecossistemas com muitas funções abertas deixadas para trás pela extinção de espécies sem mandíbula e de outros animais. Esta abundância de nichos disponíveis permitiu-lhes diversificar rapidamente. Um padrão semelhante pode ser observado nos tentilhões de Darwin nas Ilhas Galápagos, que ao longo do tempo se adaptaram a diferentes fontes de alimento. À medida que a sua dieta variou, os seus bicos evoluíram para corresponder aos papéis ecológicos que desempenhavam.
Uma redefinição, não uma folha em branco
Enquanto os peixes sem mandíbula permaneceram isolados no Sul da China, os vertebrados sem mandíbula continuaram a florescer noutros lugares e dominaram os oceanos abertos durante mais 40 milhões de anos. Esses grupos evoluíram para uma grande variedade de peixes de recife, alguns dos quais possuem diferentes estruturas bucais. Por que os vertebrados com mandíbula eventualmente os suplantaram depois de se espalharem para além de seus abrigos ainda não é totalmente compreendido.
A única coisa que está clara é que LOME não apagou apenas a vida e recomeçou. Em vez disso, desencadeou o que os investigadores descrevem como uma reinicialização ecológica. Os primeiros vertebrados assumiram os papéis outrora desempenhados pelos conodontes e artrópodes, reconstruindo estruturas ecossistémicas familiares com novas espécies. Padrões semelhantes aparecem repetidamente ao longo da era Paleozóica, após outras extinções causadas por mudanças ambientais comparativas. A equipe chama esse padrão periódico de “ciclo de redefinição da diversidade”, onde a evolução restaura os ecossistemas ao reunir construções funcionais semelhantes.
Rastreando a vida moderna até sobreviventes antigos
O professor Solan resume as implicações mais amplas das descobertas. “Ao integrar localização, morfologia, ecologia e biodiversidade, podemos finalmente ver como os primeiros ecossistemas de vertebrados se recuperaram de graves perturbações ambientais. Este trabalho ajuda a explicar por que as mandíbulas evoluíram, por que os vertebrados com mandíbulas eventualmente se tornaram dominantes e por que a vida marinha moderna descende desses sobreviventes, em vez de formas anteriores, como conodontes e trilobitas. Os padrões de longo prazo e os processos que lhes estão subjacentes são um dos aspectos fascinantes da biologia evolutiva.”
