NOVO SUPORTE PARA A EVOLUÇÃO HUMANA EM SAVANAS. (Comentado)

Enterrado profundamente nos sedimentos do fundo do mar ao leste da África Oriental, os cientistas descobriram um registro das tendências de vegetação na região onde os seres humanos evoluíram a 24 milhões de anos. Os autores dizem que o registro dá peso à ideia de que nós desenvolvemos traços fundamentais – dietas flexíveis, cérebros grandes, complexas estruturas sociais e a capacidade de andar e correr sobre duas pernas – enquanto se adapta à propagação de campos abertos. O estudo aparece hoje em uma edição especial sobre evolução humana na revista Proceedings of the National Academy of Sciences.

Os seres humanos são acreditados ter evoluído no leste da África, como a paisagem mudou de floresta para pastagens. Aqui, as crianças atravessar o rio Turkwel no norte do Quênia, onde muitos fósseis chave foram encontrados. Crédito: Kevin Krajick / Lamont-Doherty Earth Observatory

Acredita-se que os seres humanos evoluíram evoluído no leste da África, quando a paisagem mudou de floresta para pradarias. Aqui, as crianças atravessam o rio Turkwel no norte do Quênia, onde muitos fósseis-chave foram encontrados. Crédito: Kevin Krajick/Lamont-Doherty Earth Observatory

Com base na evidência genética, os primeiros hominídeos, ou ancestrais humanos, se dividiram a partir chimpanzés a cerca de 6 ou 7 milhões de anos atrás. Muitos cientistas têm argumentado que eles tomaram o caminho para se tornar seres humanos modernos com a vegetação densa do leste da África que gradualmente se tornou uma savana – campos abertos pontuados por manchas da floresta e rios. Isto teria forçado os nossos antepassados a descer das árvores, mover-se rapidamente sobre terreno aberto, e desenvolver habilidades sociais necessárias para a sobrevivência. Nos últimos anos, a noção de longa data que os humanos evoluíram em campos aberto, deu lugar a uma visão mais delicada, que era o aumento da diversidade de tais paisagens, incluindo as gramíneas que levaram ao sucesso dos hominídeos que eram mais inteligentes e mais flexíveis a adaptarem-se em um mundo de mudanças.

As novas fontes de estudo, de longe são o registro mais longo e mais completo da antiga vida vegetal em grande parte do que é hoje a Etiópia e Quênia, o berço assumido da humanidade. Ele sugere fortemente que entre 24 milhões e 10 milhões de anos – muito antes de quaisquer ancestrais humanos diretos aparecerem – havia poucas gramas, e bosques, assim, presumivelmente dominando. Então, com uma mudança aparente no clima, gramíneas começaram a aparecer. O estudo mostra que a tendência continuou por toda a evolução humana conhecida, levando a uma predominância de gramíneas por alguns milhões de anos atrás.

“Toda a evolução de nossa linhagem levou-nos a viver e trabalhar próximo desses campos”, disse o autor Kevin Uno, um cientista da pesquisa de pós-doutorado na Columbia University’s Lamont-Doherty Earth Observatory “Isto agora nos dá um cronograma para o desenvolvimento dessas gramíneas, e nos diz que elas faziam parte da nossa evolução desde o início”. Uno diz que os campos eram provavelmente pequenos e irregulares no início, e, portanto, não foram o único fator. Ao contrário, ele, disse, “provavelmente levou a um conjunto mais diversificado de nichos que poderíamos ocupar e disputar com sucesso.” Por exemplo, disse ele, pode-se imaginar que em uma paisagem mais aberta, hominineos “iriam aprender a juntar-se. Alguns poderiam caçar ou limpar a presa. Alguns poderiam atirar pedras nas hienas para mantê-las longe, enquanto outro indivíduo pegava ou encarregava carne”.

Os cientistas previamente coletaram pólen de plantas, os isótopos químicos e outras evidências de sedimentos terrestres, sugerindo que os campos se tornaram dominantes em torno de todo o tempo em que os seres humanos evoluíram. Mas esses registros vieram apenas de achados dispersos em afloramentos altamente erodidos, e muitos voltaram a cerca de 4 milhões de anos.

No novo estudo, os investigadores examinaram uma série de núcleos de sedimentos perfurados por um navio de pesquisa no Mar Vermelho e no Oceano Índico ocidental e nordeste da África. Os núcleos contêm produtos químicos criados por vegetação na terra que depois foram lavados ou soprados para o mar e estabelecidos nas camadas de dezenas de milhões de anos. “O oceano profundo pode parecer um lugar estranho para procurar sinais de vegetação, mas é um dos melhores, porque tudo está enterrado e preservado. É como um cofre de banco”, disse Uno. Usando uma nova técnica, Uno e seus colegas analisaram os produtos químicos à base de carbono chamados alcanos, que compõem as partes externas de cera de folhas, e contêm as impressões digitais de diferentes tipos de plantas.

Sedimentos com idade superior a 10 milhões de anos tinham alcanos de sinalização uma forma de fotossíntese usado principalmente por plantas lenhosas, as chamadas via C3. Mas a partir de 10 milhões de anos atrás, uma forma diferente ligada principalmente as gramíneas – a via C4 – começaram a aparecer. A área coberta por grama parecia crescer 7 ou 8% a cada milhão de anos, até que, aparentemente, dominaram a 2 ou 3 milhões de anos atrás. Este tipo de vegetação ainda é a principal vida vegetal no leste da África hoje. Outros cientistas têm mostrado que a pastagem se espalha também no sul da Ásia, Américas e na África do Sul um pouco mais tarde.

Uno diz que dados de estudo correspondentes as análises químicas do esmalte dos dentes de elefantes antigos e outros herbívoros grandes que mostram que alguns animais do leste Africano começaram a mudar para dietas à base de capim a cerca de 10 milhões de anos atrás. Os primeiros hominídeos conhecidos apareceram vários milhões de anos mais tarde. Por volta de 3,8 milhões de anos atrás, o esmalte dos dentes mostra que eles desenvolveram uma dieta flexível, incluindo alimentos à base de ervas – se não a própria grama, presumivelmente carne de criaturas que comeram esta grama. Um estudo do ano passado de co-autoria de Lamont cientista Christopher Lepre mostraram que hominídeos estavam fazendo ferramentas de pedra no Quênia a noroeste de 3,3 milhões de anos atrás. O alongamento pronunciado das pernas, cérebros maiores e outros traços seguidos, até o surgimento do Homo sapiens reconhecíveis – a nossa própria espécie – ocorreram a cerca de 200 anos atrás.

“Muitas pessoas especulam que as pradarias tiveram um papel central na evolução humana”, disse o estudo co-autor Peter deMenocal, um cientista do clima na Lamont-Doherty. “Mas todo mundo fala sobre quando essas pastagens surgiram e como se difundiram. Isso realmente ajuda a responder a pergunta.”

Thure Cerling, um geólogo da Universidade de Utah, que reuniu alguns dos mais importantes registros de vegetação Africanos terrestres, disse que o estudo dá uma “visão de longo prazo da vegetação regional” sem precedentes e, assim, os ambientes em que os humanos evoluíram . Mas, segundo ele, “será sempre difícil associar uma causa com um efeito.”

O antropólogo Richard Potts do Smithsonian, e autoridades no campo, disseram que o paper “é o melhor exame e de demonstração mais convincente” da expansão dos campos a longo prazo”. Mas ele disse,”a longa escala de tempo da análise aparece perdendo os detalhes da dinâmica ambiental em escalas de tempo que as reservas genéticas influênciam”. Potts diz que há ampla evidência de estudos em escala mais finas que mesmo com a propagação gramíneas, clima, o leste da África oscilou de períodos úmidos para períodos de seca em tempos muito mais curtos. Estas oscilações tornaram-se mais intensa ao longo dos últimos milhões de anos, e ele argumenta que esta é a talvez a verdadeira chave. Potts diz que gramíneas espalham-se porque eram suficientemente flexíveis a se adaptar nestas oscilações – assim como os seres humanos o “bipedalismo emergiu como uma maneira de combinar andar sobre as árvores no solo e escalada em arvores; contruir ferramentas expandiu os ajustes para uma gama muito maior de alimentos; cérebros são órgãos por excelência de grande flexibilidade”, disse ele. A “expansão geográfica requer adaptabilidade à mudança. “

Os outros autores do estudo são Pratigya Polissar, também do Lamont-Doherty; e Kevin Jackson do Lafayette College.

Journal Reference:
1. Kevin T. Uno, Pratigya J. Polissar, Kevin E. Jackson, Peter B. deMenocal.Neogene biomarker record of vegetation change in eastern Africa.Proceedings of the National Academy of Sciences, 2016; 113 (23): 6355 DOI: 10.1073/pnas.1521267113

Fonte: Science Daily

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Cometários Internos

É preciso salientar que duas reorganizações evolutivas drásticas ocorreram durante a evolução humana: uma ocorreu entre 2,9 e 2,4 milhões de anos quando a linhagem de Lucy foi extinta e dois grandes grupos apareceram, os primeiros membros do gênero Homo e um grupo com características mais robustas e mandíbulas pesadas, os Paranthropus.

A segunda transformação ocorreu entre 1,9 e 1,6 milhões de anos com os cérebros bem desenvolvidos dos Homo erectus, o primeiro hominídeo a deixar a África, e fez isto portando tecnologias líticas. Isto significa que dois episódios de mudanças climáticas podem ter sido os propulsores destas novidades evolutivas na linhagem que deu origem a humidade. As alterações de clima que ocorreram rapidamente criando períodos secos e úmidos acabaram obrigando nossos ancestrais a adaptarem-se as paisagens em constante transformação.

Com a análise de restos moleculares de vegetais africanos primitivos provenientes de camadas sedimentares as análises químicas de dentes de ossos mostram que a dieta modificava de acordo com as mudanças climáticas nos hominídeos de nossa linhagem. Indivíduos mais flexíveis em suas dietas e habitats prosperaram e tais peculiaridades diante dos novos desafios ambientais parecem ser uma característica que permanece até os dias de hoje na linhagem humana.

Alterações climáticas em larga escala modificam a disponibilidade e o tipo de alimento, abrigos e recursos disponíveis na luta pela sobrevivência. O desaparecimento de um alimento preferido força sua substituição na mudança de um período úmido para um alimento disponível em períodos de estiagem prologada, criando pressões seletivas que culminam na adaptação dos mais flexíveis, extinção ou evolução de diferentes espécies. O meio ambiente caracterizado pelo clima, então, favorecerá criaturas com genes para características vantajosas dentro deste espectro ecológico, e que culminou favorecendo cérebros maiores, no caso de nossa espécie.

As mudanças climáticas nem sempre são sutis. Cada uma das 5 grandes extinções em massa ao longo do registro fóssil da vida na terra nos últimos 540 milhões de anos foi acompanhada de uma abrupta mudança ambiental punindo com a morte entre 50 e 90% de todas as espécies do planeta. Consequentemente, nos anos seguintes, acabou startando a origem de novas espécies a partir dos ramos e linhagens sobreviventes que começaram a preencher novos papéis ecológicos, ou seja, nichos abertos disponíveis a serem re-estruturados.

Durante muito tempo houve hipóteses sugeridas por cientistas para compreender a dinâmica ecológica que culminou na origem de nossa espécie. A hipótese da Savana talvez seja a mais conhecida. Ela propõe que os primeiros ancestrais humanos munidos de um crescente bipedalismo, cérebros desenvolvidos e competências para a produção de ferramentas líticas eram características mais adequadas a luta pela sobrevivência numa Savana que se expandia majoritariamente na África, onde a competição por recursos era intensa em ambientes mais secos.

Esta é a visão ainda apresentada em muitos livros didáticos, mas esta incorreta. Não houve uma mudança única de habitats de florestas para Savanas, mas uma rápida sucessão de ciclos úmidos e secos que levaram em etapas distintas a condições mais secas.  Não adquirimos características humanas em um único momento da história, mas em uma série de episódios concentrados quando o ambiente estava mudando. As evidências para essas mudanças explosivas de paisagens e evolução não vem apenas de terra firme, mas também do mar, como ressaltou o estudo publicado no texto acima.  Oceanos profundos permanecem intactos e ao perfurar um leito marinho geólogos são capazes de penetrar uma cápsula do tempo em milhões de anos e analisar os elementos que foram preservados em registros completos de ambientes africanos do passado. Resolution é um navio de pesquisa financiado internacionalmente e projetado para explorar e perfurar o leito do Oceano e colher amostras geológicas que contam a história da Terra.  No mar da Arábia o navio perfurou 2.400 metros colhendo núcleos de sedimentos de quase 800 metros do leito marinho.  Desde a separação das linhagens de grandes primatas e humanos a vários milhões de anos o leito do oceano nessa região acumulou certa de 305 metros de lama nas profundezas escuras e tranquilas do oceano sob uma razão de 3.8 centímetros por milênio.  Sedimentos formam finas misturas de carbonato de cálcio branco de conchas fossilizadas de plâncton antigo. A mistura mais escura e arenosa indica épocas mais secas intercaladas com as mais claras que refletem condições mais úmidas. Camadas alternantes claras e escuras se repetiam mais ou menos a cada 90 centímetros e significa que haviam mudado a aproximadamente cada 23 mil anos. Essas alternâncias refletiam a sensibilidade dos climas de monções africanas e asiáticas e a oscilação orbital da Terra que ocorre exatos 23 mil anos. O registro desse ambiente úmido também pode ser encontrado em pinturas rupestres criadas por humanos entre 5 e 10 mil anos. Essas pinturas rupestres encontradas representam paisagens verdejantes cheias de elefantes, hipopótamos, girafas, crocodilos e caçadores de gazelas.  A área era coberta por gramíneas, árvores e bacias lacustres (referente a lagos) agora dominadas por dunas de areia.  O Rio Nilo corria para o Mar Mediterrâneo Oriental e os sedimentos negros ricos em matéria orgânica chamados de sapropels se acumulavam no leito marinho e alternavam com camadas brancas depositadas durante o período de seca formando algo análogo a códigos de barra.

 As primeiras pequenas manchas de Savana africana se expandiram inicialmente do Leste da África há cerca de 8 milhões de anos, mas as planícies de gramíneas como as do Seringuete só se estabeleceram de forma permanente há pelo menos 3 milhões de anos. Mais ou menos nesta época nossa história evolutiva também começou a receber um impulso. Exatamente nas duas mudanças dramáticas de nossa evolução. Perdemos a Lucy que viveu quase 900 mil anos (entre 3,9 e 3 milhões de anos).  Em seguida surgiu grupo Paranthropus datado em 2,6 milhões de anos e os sinais dos primeiros lapidadores e raspadores de pedra, os mais antigos que se tem registrado. A cerca de 2,5 milhões de anos surgem os primeiros Homos primitivos.

Gramíneas de Savana se dão muito bem em regiões quentes e secas porque para absorver carbono da atmosfera elas usam um sistema fotossintético específico chamado de C4.  Este é um tipo de adaptação da vida em ambientes secos com baixo teor de CO2. Vegetações lenhosas como as árvores encontram habitat em ecossistemas mais úmidos porque usam outro método fotossintético chamado C3 que requer muito mais água.

Alguns anos pesquisadores descobriram que gramíneas C4 têm uma abundância maior de isótopos de carbono 13 mais pesado, porém, mais raro em relação ao isótopo carbono 12 mais leve e abundante. Entretanto, arbustos e plantas lenhosas C3 tem uma proporção menor de carbono 13 e 12. Os pesquisadores coletaram amostras do solo e de nódulos de rochas de uma determinada paisagem para estimar com precisão o percentual de gramíneas C4 versus plantas lenhosas C3 que existiram no passado naquela área. Paisagens da África Oriental eram predominantemente florestas e arbustos e C3 no período anterior a 8 milhões de anos. Após isto a proporção de paisagens de gramíneas C4 aumentou gradualmente, então entre 3 e 2 milhões de anos atrás ocorreu uma transformação relativamente grande e rápida.  As Savanas se expandiram rapidamente através dos territórios dos atuais Quênia, Etiópia e Tanzânia. Tal expansão foi acompanhada por um aumento da proporção de mamíferos pastoreadores como mostra os registros fósseis. A cerca de dois milhões de anos atrás, antílopes africanos – seus chifres hoje com as formas distintas, indicam espécies diferentes estavam bem preservados – parecem ter passado por uma intensa especiação, extinção e adaptação bem parecida com a de nossos antepassados hominíneos.

Bovídeos, ungulados e artiodáctilos representam aproximadamente um terço de todos os fósseis africanos e fornecem um conjunto de dados muito mais rico do que aqueles encontrados em hominídeos. Elizabeth Vrba da Universidade de Yale realizou uma análise africana da evolução dos bovídeos que abrange os últimos 6 milhões de anos. Ela identificou períodos específicos com os índices de especiação e extinção desses animais estavam bem acima dos níveis normais.  Os dois maiores eventos ocorreram por volta de 2,8 e 1,8 milhão de anos coincidindo com o período de crescimento das Savanas observado por vários trabalhos de geólogos. A anatomia desses fósseis indica que alguns deles estavam se aproximando da mudança de paisagem. Muitas espécies de bovídeos surgiram e tinham molares especializados para triturar uma dieta constituída de gramíneas.

As mudanças de vegetação tiveram um profundo impacto nos nossos ancestrais, no ambiente e na paleodieta que consumimos.  Cientistas analisaram a composição isotópica dos dentes de fósseis de nossos ancestrais. A título de compreensão, a análise isotópica de carbono de um dente de um americano moderno se situaria do lado das gramíneas C4 da escala porque consumimos carne bovina, refrigerantes petiscos e doces que derivam do milho que é uma gramínea C4. Mudanças nas dietas pré-históricas parecem integrar o segundo grande momento evolutivo em nossa história, há quase 2 milhões de anos quando surgiram os primeiros fósseis do gênero Homo com aspecto moderno. Estudos foram feitos sobre a divisão de dietética entre membros primitivos do gênero Homo e Parathropus e suas mandíbulas pronunciadas datando um pouco menos de 2 milhões de anos.  As evidências mostram que estes hominídeos se alimentavam predominantemente de uma dieta restrita de C4, no entanto, arranhões microscópicos nos dentes sugerem que o Paranthropus boisei não quebrava nozes de modo algum, e se alimentavam principalmente de gramíneas C4 do grupo das ciperáceas. A grande descoberta foi no gênero Homo, pois seus dentes primitivos registraram uma dieta contrária á tendência da paisagem.  Eles tinham uma preferência mista de 65% e 35% de alimentos à base de C3 e C4.  Isto indica que o homem procurou alimentos variados em uma paisagem que estava se tornando cada vez mais uniforme. O homem primitivo tinha uma dieta variada e flexível e transmitiu os seus genes para linhagens posteriores.  Paranthropus por viver restrito a uma dieta C4 acabou extinto.

O carbono dos dentes de H. erectus indica o consumo de uma dieta mista entre C3 e C4 e uma capacidade de encontrar alimentos mesmo em uma Savana em crescente expansão. Paranthropus (e o Kenyanthropus) indicam uma restrição alimentar a oferecida exclusivamente nas Savanas.

O carbono dos dentes de H. erectus indica o consumo de uma dieta mista entre C3 e C4 e uma capacidade de encontrar alimentos mesmo em uma Savana em crescente expansão. Paranthropus (e o Kenyanthropus) indicam uma restrição alimentar a oferecida exclusivamente nas Savanas. Fonte: Scientific American, 2o14

Há críticas a essa tese da dieta de C3 e C4 no gênero Homo, pois há lacunas de milhões de anos que precisam ser preenchidas pelas evidências, mas há outras formas de analisar esta situação: por exemplo, usando plantas terrestres com revestimentos cerosos que protegem contra a desidratação e a lesões.

Quando uma planta morre seu revestimento ceroso é levado pelo vento junto com minerais da poeira e partículas. Esses revestimentos são feitos de pequenas moléculas duras constituídas de longas cadeias de carbono chamadas de lipídios. São resistentes à degradação e tem assinatura isotópica de carbono. Este é o caso de plantas C3 ou C4 cuja aplicação das análises confirmou que as pradarias do Leste africano se expandiram em 50% entre 3 e 2 milhões de anos. Biomarcadores cerosos de plantas variavam dentro das camadas de poeira que marcam as oscilações de curto prazo impulsionadas por ciclos orbitais e monções. Na garganta de Olduvai na Tanzânia, foram encontradas mudanças similares de biomarcadores de um ponto 9 milhões de anos talvez isto indique mais sobre a evolução de nossa espécie (Scientific American, 2014).

Victor Rossetti

Palavras chave: NetNature, Rossetti, C3, C4, Savanas, Homo, Paranthropus.

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Referência

DeMenocal, P. B. Evolução – A Saga Humana. Choques climáticos. Scientific American. 2014.

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