Cada respiração que você respira faz parte de uma história muito antiga. O movimento constante da caixa torácica, os músculos entre as costelas esticando-se para fora e o ar enchendo os pulmões parecem completamente normais. Mas este processo familiar tem centenas de milhões de anos. Um réptil perfeitamente preservado que morreu numa caverna de Oklahoma há cerca de 289 milhões de anos revelou agora o primeiro exemplo conhecido deste sistema respiratório em amniotas, um grupo que inclui répteis, aves, mamíferos e os seus antepassados comuns, entre os primeiros animais a adaptar-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 chamado Captorhinus foi usado do início do período Permiano. Embora tenha apenas alguns centímetros de comprimento, este fóssil contém muito mais do que ossos. Retém pele tridimensional, cartilagem calcificada e até vestígios de proteínas. Esses resíduos proteicos são quase 100 milhões de anos mais antigos do que qualquer outro encontrado anteriormente em fósseis.
“Captarino é uma criatura semelhante a um lagarto interessante que é crítica para a compreensão da evolução inicial dos amniotas”, disse Ethan Mooney, que liderou o estudo quando era estudante de graduação na Universidade de Toronto no laboratório do co-autor Prof. Robert R. Reisz e agora é candidato a doutorado no Departamento de Biologia Organísmica e Evolutiva da Universidade de Harvard, onde trabalha com a paleontóloga Prof. terra.
Uma reserva rara em Richards Spur
O fóssil foi encontrado em sistemas de cavernas perto de Richards Spur, Oklahoma, um local conhecido por seu extraordinário registro da vida do Paleozóico tardio. Este local contém a mais diversificada coleção de vertebrados terrestres daquele período, que já era rico em espécies. Condições ambientais únicas ajudaram a preservar os restos mortais. Os hidrocarbonetos de petróleo e a lama anóxica protegeram não apenas os ossos, mas também tecidos delicados, como pele e cartilagem.
O espécime resultante parece um fóssil mumificado tridimensional, congelado em sua posição final com um braço enfiado sob o corpo. Este nível de preservação é extremamente raro e oferece uma visão incomumente detalhada da anatomia antiga.
A digitalização de alta tecnologia revela a pele e a estrutura
Os pesquisadores usaram tomografia computadorizada de nêutrons (NCT) em uma instalação especializada na Austrália para examinar os fósseis sem danificá-los. A varredura permitiu que olhassem sob a pedra e revelassem os pequenos detalhes escondidos dentro dela.
O que Mooney observou durante a análise foi inesperado. “Comecei a ver todas essas estruturas enroladas em torno dos ossos”, disse ele, “eram muito finas e texturizadas. E havia um lindo envoltório de pele ao redor do torso deste animal. A pele escamosa tem uma textura maravilhosa de acordeão com essas faixas concêntricas cobrindo a maior parte do corpo, do torso ao pescoço.” O padrão se assemelha muito às escamas dos modernos lagartos, que são pequenos répteis escavadores que ainda vivem hoje.
Reconstrução do sistema respiratório da primeira costela
A pele preservada foi apenas parte da descoberta. Depois de estudar três Captarino amostras de Richards Spoor, os pesquisadores conseguiram descobrir como esse animal respira. Um fóssil revelou um esterno cartilaginoso segmentado, juntamente com as costelas esternais, intercostais e conexões que conectam a caixa torácica à cintura escapular.
Pela primeira vez, os cientistas conseguiram ver claramente estas estruturas num réptil primitivo e reconstruir um sistema respiratório completo num amniota primitivo. Isto forneceu evidência direta de respiração por aspiração costal, onde os músculos entre as costelas se expandem e contraem a cavidade torácica para puxar o ar para os pulmões.
Antes deste sistema, os anfíbios usavam um método diferente. Eles respiravam pela pele e empurravam o ar para os pulmões com movimentos da boca e da garganta. Embora esta abordagem ainda funcione para muitos anfíbios hoje, ela limita os níveis de atividade. Respirar pelas costelas proporciona um fluxo de ar mais profundo e eficiente, trazendo mais oxigênio e removendo o dióxido de carbono com mais eficiência.
“Propomos encontrar um sistema em Captarino representa a condição primordial para o tipo de respiração assistida por costelas que está presente em répteis, aves e mamíferos vivos”, disse Reiss.
Uma inovação fundamental para a vida na Terra
O uso dos músculos do peito para respirar foi um importante passo evolutivo. Isso deu aos primeiros amniotas a oportunidade de levar um estilo de vida mais ativo, o que provavelmente os ajudou a se espalhar e diversificar por toda a terra.
“Tem sido uma mudança de jogo, permitindo que estes animais levem um estilo de vida muito mais ativo”, disse Mooney.
Esta inovação pode ter desempenhado um papel importante no sucesso dos répteis e dos seus descendentes, estabelecendo as bases para o seu domínio nos ecossistemas terrestres.
Proteínas antigas ultrapassam fronteiras científicas
A descoberta também incluiu uma descoberta surpreendente. Usando espectroscopia infravermelha síncrotron, os pesquisadores encontraram vestígios das proteínas originais preservadas nos ossos, cartilagens e pele dos fósseis. Estas moléculas são as mais antigas do seu tipo já identificadas, datando de quase 100 milhões de anos, com exemplos anteriores encontrados em fósseis de dinossauros.
“Encontrar restos de proteínas é excepcional”, disse Mooney, “e expande muito a nossa compreensão do que é possível em termos de preservação de tecidos moles no registo fóssil”.
Uma janela para a evolução inicial
Os fósseis estão agora 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.
