A FAUNA DO CAMBRIANO EXPLICADA.

No Cambriano surgem também as primeiras marcas de mordidas aparecendo no registro fóssil e o esmagamento de conchas por outros organismos.

A concepção deste artista é de uma cena oceânica durante o período Cambriano, o temível predador no canto superior esquerdo, chamado Anomalocaris canadensis – ou “camarão canadense incomum” – persegue três trilobitas. Créditos: Ken DOud

A explosão Cambriana foi o aparecimento relativamente rápido – em um período de alguns milhões de anos – dos filos mais importantes, durante o período Cambriano há cerca de 540 milhões de anos, conforme encontrado no registro fóssil.

Não há nenhum aspecto exclusivo que possa ser considerado a causa deste período de rápida evolução, mas sim um conjunto de fatores: explicações ecológicas; extinção em massa do final do Ediacarano; evolução dos olhos; corridas armamentistas entre presas e predadores; aumento do tamanho e diversidade dos animais planctônicos e mudanças no ambiente.

Foi nessa época que grandes quantidades de nutrientes erodidos das rochas continentais foram levados para os oceanos, fornecendo o cálcio e o fósforo necessários para construir esqueletos e conchas duras. Os animais começam a se enterrar no sedimento, aerando abaixo do fundo do mar e remexendo os nutrientes.

Isso ajudou o plâncton a decolar em grandes quantidades e diversidade, o que por sua vez formou a base de teias alimentares cada vez mais complexas, dando início aos primeiros grandes predadores.

No Cambriano surgem também as primeiras marcas de mordidas aparecendo no registro fóssil e o esmagamento de conchas por outros organismos. Em alguns fósseis é possível observar até o conteúdo digestivo dos animais. As mudanças ambientais foram combinadas com mudanças no desenvolvimento dos animais, onde novos genes que regulam a padronização e segmentação do corpo aparecem (NHM, 2019).  

Ao estudar o Cambriano, pesquisadores examinaram as linhagens de artrópodes, uma escolha lógica dada a predominância dos artrópodes desde o Cambriano até o presente – mais de 80% das espécies animais conhecidas são artrópodes. Ao calibrar os dados genômicos e fenotípicos com o abundante registro fóssil de artrópodes, Lee et al (2013) determinou que as taxas de evolução do Cambriano estavam dentro dos limites dos processos evolutivos normais e da linha do tempo fóssil.

Embora a “rápida” evolução durante o Cambriano seja descrita como geologicamente breve (cerca de 20 a 25 milhões de anos), é importante definir o que isso significa.

Em escalas de tempo humanas, a estimativa mais curta para a duração do que poderia ser a explosão cambriana, seria cerca de 10 milhões de anos, e ainda assim é longa. Além disso, os minúsculos artrópodes cambrianos provavelmente tinham maturações muito mais rápidas e longevidade muito mais curta do que os humanos. Nossa percepção antropocêntrica do fluxo do tempo, em que uma família pode ter apenas três ou quatro gerações por século, é muito diferente do número de gerações produzidas pelas criaturas cambrianas. Em um ano várias gerações poderiam correr no período Cambriano. Dez milhões de anos fornecem tempo abundante (NSCE, 2013) para evolução desses filos embora devamos considerar vários outros elementos.

Em um estudo publicado na PNAS, Canfield e seus colegas sugerem que os níveis de oxigênio do Cambriano eram suficientes para suportar animais simples como esponjas, centenas de milhões de anos antes deles realmente aparecerem. o aumento do oxigênio cruzou um limite ecológico, permitindo o aparecimento de alguns grupos de predadores que desencadearam coevolução presa predador. A ascensão dos carnívoros ativou a corrida armamentista evolucionária que levou à explosão de tipos de corpos complexos e comportamentos que encheram os oceanos atuais. Um aumento coevolucionário da diversidade à medida que os animais exploravam nichos abertos pela extinção da biota Ediacarana. Se por si só já foi uma “explosão” em Ediacara, a do Cambriano ocorreu preenchendo nichos, se estabelecendo na coluna de água. Nota-se que os filos que passaram pelo processo de mineralização geralmente tinham origem bentônica (Budd, 2000). Muitos destes filos foram representados apenas a partir de ramificações de grupos já existentes, existindo somente durante o Cambriano.

Outro fator é que a explosão pode não ter sido um evento evolutivo significativo. Pode representar apenas um limiar que foi ultrapassado. Por exemplo, um limiar na complexidade genética que permitiu o emprego de uma vasta gama de formas morfológicas. Esse limite genético pode ter uma correlação com a quantidade de oxigênio disponível para os organismos. Usar oxigênio para o metabolismo produz muito mais energia do que processos anaeróbicos. Organismos que usam mais oxigênio têm a oportunidade de produzir proteínas mais complexas, fornecendo um modelo para evolução futura. Proteínas se traduzem em estruturas maiores e mais complexas que permitem que os organismos se adaptem melhor a seus ambientes (Gould, 1999).

Portanto, alterações embrionárias no padrão do desenvolvimento ocorrem, possivelmente envolvendo genes Hox, que permitiuinovações estruturais, como o desenvolvimento de estruturas rígidas – exoequeletos.

O desenvolvimento da visão também foi um deles, uma grande vantagem evolutiva. O Cambriano foi o momento que permitiu que todos estes fatores unidos desencadeassem uma nova jornada da vida.

Além disto, o número de filos pode ser alterado quando novos estudos e fósseis são encontrados, levando a reclassificação desses seres. Por exemplo, apesar de suas diferenças óbvias, as aranhas e as cracas pertencem ao filo Arthropoda, mas as minhocas e as tênias, embora semelhantes em forma, pertencem a diferentes filos. À medida que novas pesquisas genéticas se tornam mais precisas, os filos previamente sugeridos como diferentes são frequentemente totalmente retrabalhados e juntados. Literaturas cientificas diferentes citam diferentes números de filos no Cambriano, principalmente porque discordam sobre a classificação de um grande número de espécies semelhantes a vermes. Além de todos esses detalhes é possível que as condições químicas oceânicas para fossilização tenham mudado, facilitando o processo no Cambriano demonstrando que muitos animais complexos já existiam antes deste período mas raramente fossilizavam.

Uma equipe de pesquisadores identificou um padrão químico global na água do mar que explica como animais de corpo mole e seus contemporâneos foram preservados. Segundo o autor, são necessárias três condições essenciais para cessar a atividade das bactérias decompositoras e permitir a fossilização; a ausência de oxigênio, sulfatos em condições regulares e a presença de carbonato de cálcio. A ausência de oxigênio no fundo do mar é um fator fundamental na fossilização. É preciso que não haja oxigênio após o soterramento do animal morto na lama do fundo do mar. Isso porque o oxigênio é usado no metabolismo das bactérias, que atuam decompondo exatamente as partes moles do animal. A aparente escassez de sulfato na água do mar foi favorável, pois existem bactérias que utilizam o sulfato em vez de oxigênio para realizar a decomposição. E o cálcio permite que porções rígidas que fazem aprte da estrutura do corpo sejam “estampadas” nas rochas, formando os fósseis.

Durante o Cambriano, os continentes estavam divididos em 3 porções de terra menores localizadas nos trópicos, e uma porção maior (o Gondwana) ao sul, e todos envoltos pelo oceano. As temperaturas que se elevaram no final do Pré-Cambriano permaneceram estáveis durante todo o Cambriano.

Os locais onde afloram as rochas cambrianas contendo os fósseis deste período no mundo são raros, tendo como principais e mais conhecidos o Folhelho Burgess, no Canadá, o Folhelho de Maotianshan, na China, e os argilitos de Emu Bay, na Austrália.

As faunas desse período, embora primitivas, apresentavam inúmeros padrões morfológicos, uma imensa variedade de espécies, em sua maioria animais de corpo mole, e novas estratégias ecológicas, como a predação, enterrar-se profundamente no sedimento e construir túneis complexos e ramificados era a vida cotidiana deste período. Também apresentavam alguns animais esqueléticos relativamente grandes, como as trilobitas, braquiópodes, e o anomalocaris, um dos grandes predadores deste período.

As faunas fósseis que representam a explosão da vida nos mares durante o Cambriano são a Tommotiana, a de Chengjiang, e a do Folhelho Burgess.

A Fauna Tommotiana (Small shelly fauna) representa o conjunto de fósseis que existiram logo no início do período Cambriano, há cerca de 570-560 milhões de anos. É caracterizada por uma fauna fóssil de pequenos animais de conchas, representando os primeiros metazoários com partes duras preservadas. Seus fósseis são encontrados em afloramentos principalmente na Rússia, entre outros locais do mundo, e abrange uma grande quantidade de pequenos fósseis de corpos duros (esqueléticos), como conchas, cones, tubos, espículas, moluscos, braquiópodes, esponjas, anelídeos, os extintos arqueociatídeos (primeiros animais formadores de recifes), entre outros.

A Fauna Chengjiang de 520 milhões de anos, ocorre principalmente em afloramentos de Folhelhos Maotianshan, na China, conhecidos por conter todos os grupos fósseis encontrados na fauna do Folhelho Burgess, evidenciando a diversificação dos metazoários ainda no Cambriano Inferior. A fauna é caracterizada por organismos de corpo mole, bem preservados, e composta por 185 espécies de esponjas e 60 artrópodes, marcando a origem de animais como o Anomalocaris, Hallucigenia, Wiwaxia, Opabinia, Trilobita entre outros.

A Fauna do Folhelho Burgess ou Burgess Shale datada em 510 milhões de anos, no Cambriano Médi, é composta por fósseis de animais invertebrados mais importantes do mundo, pois registra um dos acontecimentos cruciais da história da vida na Terra: o resultado do processo de diversificação que ocorreu no início deste período. As rochas contendo esta fauna fóssil afloram em regiões canadenses, e contém fósseis de organismos de corpo mole preservados nos mínimos detalhes. A fauna evoluiu bastante desde a ocorrência da fauna anterior, em Chengjiang, caracterizada por organismos invertebrados, sem partes resistentes fossilizáveis, e sem correspondentes com organismos da atualidade. O xisto de Burgess é composto por 140 espécies distribuídas em 119 gêneros, quase um gênero por espécie, contendo artrópodes diversos (14 gêneros de trilobitas), 30 outros artrópodes (transicionais entre trilobitas e crustáceos), celenterados, medusóideos, polipóideos, anelídeos variados e equinodermos holotúróideos. A Ayshaea, possível ancestral dos onicóforos e artrópodes em geral data deste período.

Enquanto os primeiros milhões de anos do Cambriano permitiu essa diversificação Cambriana, no meio/final do período ela foi exposta a uma forte queda na biodiversidade. Cerca de 515 milhões de anos, o número de espécies extintas começou a exceder a quantidade de novas espécies que apareciam. Cinco milhões de anos depois, o número de gêneros caiu de um pico de cerca de 600 para apenas 450 espécies por milhão de anos. Também a taxa de especiação em muitos grupos foi reduzida. Na metade do Cambriano, os estromatólitos já haviam sido substituídos por recifes de Poríferos em grande parte dos mares, organismos conhecidos como Archaeocyatha. Esta tendência de queda não se alterou até o Ordoviciano, o período que suscedeu o Cambriano.

Não há nada de incomum no Cambriano, existe um limiar que foi alcançado, nichos que foram preenchidos. Esse preenchimento e a diversificação é vista nos três folhelhos destacados acima, sendo mais evidente no de Burgess, embora fosse crescente na fauna Tommotiana e no folhelho de Chengjiang. Além disto, o tempo de diversificação ocorreu dentro do estimado para a evolução. Esses folhelhos, na prática, compreendem entre 570 e 510 milhões de anos e exibem um período de diversificação amplo determinado por nichos abertos desde o fim do Pré-Cambriano. Ao considerar a disponibilidade de alimento e as corridas armamentistas entre presa e predador temos um motor evolucionário potente que explica os fósseis encontrados no período. Além claro, das condições oceânicas para a preservação de fosseis.

A explosão Cambriana não deve ser vista como um súbito e inexplicável fenômeno biológico. As razões pelas quais ocorreram estão bem clareadas – e citadas acima – dando fim a falsa ilusão de que o tempo é curto para a explicar tal diversidade.

Dickinsonia que viveu entre 558 e 600 milhões de anos

Este recurso de “menosprezar o tempo de diversificação“ para atacar uma teoria da biologia é muito utilizado por negacionistas da teoria da evolução. Diante do desconhecimento sobre o assunto e falta de pesquisa é fácil ser levado pelo discurso negacionista. A mesma estratégia é adotada pelos negacionistas ao tratar questões sobre a origem da vida. Geralmente a alegação é de que o tempo que a vida levaria para surgir no planeta é pouco.

Uma breve reflexão temporal desmente esta afirmação. A grande falha neste argumento é que a vida surgiu no Pré-Cambriano, que compreende 90% do tempo geológico. Enquanto o Sistema solar e a Terra se formavam, isto ocorreu entre 4,56 e 4,1 bilhões de anos no éon denominado Hadeano. Após 4,1 bilhões de anos a Terra foi cenário da origem da vida no éon denominado Arqueano.  

O senso-comum nos levaria a imaginar que seria impossível a vida surgir em um único período geológico. No entanto, estamos falando de um éon, um período de tempo que passa da escala de milhões de anos. O éon Arqueano começou há 4 bilhões de anos e terminou a 2.5 bilhões de anos atrás. Ou seja, durou 1,5 bilhões de anos.

Em 4,1 bilhões de anos já existia um cenário planetário favorável a síntese de elementos químicos básicos da vida e o registro mais preciso e antigo da ocorrência de vida na Terra data em 3,5 bilhões de anos. Isto significa que entre uma Terra pré-biotica (4,1 bilhões de anos) e o primeiro sinal inequívoco de vida na Terra (3,5 bilhões de anos) passou-se 600 milhões de anos. Nesse intervalor de 600 milhões de anos a vida surgiu.

Para se ter uma dimensão temporal, se hoje voltássemos 600 milhões de anos, encontraríamos a fauna ediacarana formada pelos ancestrais da Dickinsonia em um planeta cuja organização dos continentes seria as precursoras da Pangeia, como podemos ver abaixo.

Supercontinente Panótia teria existido entre 600 milhões e 540 milhões de anos, no Proterozoico.

Biota Ediacarana existiu entre 635 e 542 milhões de anos.

Isto quer dizer que o tempo que a vida levou para surgir até formar o primeiro organismo procarioto – 600 milhões de anos – é o tempo que demorou para que as simples Dickinsonias ou as Kimberellas demoraram para darem origem a fauna atual de nosso planeta.

Evidentemente, a biota de Ediacara tem pouca semelhança com as formas de vida modernas, e sua relação, mesmo com as formas de vida imediatamente seguintes do Cambriano, é bastante difícil de interpretar.

Portanto, o tempo disponível para a diversificação e os fenômenos que atuaram sobre os organismos vivos explica muito sobre a diversidade fóssil. Um último exemplo refere-se também a ascensão dos dinossauros, que só foi possível graças a duas grandes extinções: a grande extinção do final do período Permiano há 252 milhões de anos que abriu nichos preenchidos posteriormente pelos répteis. O registro mais antigo de um dinossauro é datado entre 235 e 241 milhões de anos, no período Triássico. No entanto, 50 milhões de anos após a grande extinção do Permiano ocorreu outra grande extinção, a do Triássico (200 milhões de anos), que impulsionou os pequenos e médios dinossauros ao preenchimento dos nichos abertos e os elevou aos maiores animais do planeta. A era de ouro dos dinossauros que começou em meados dos Jurássico demonstra que animais pequenos como o dinossauro mais antigo Nyasassaurus (240 milhões de anos) deram origem aos maiores seres do planeta por volta de 175 milhões de anos.

Isso significa que 100 milhões de anos após o primeiro dinossauro surgir saímos de um Nyasassaurus de 30 quilos e chegamos em um Braquiossauro de 30 toneladas. O tempo para que a vida tenha surgido ou para a diversificação da vida no Cambriano é, portanto, tempo suficiente para explicar o que encontramos nos fósseis.

Victor Rossetti

Palavras chave: NetNature Rossetti, Cambriano, Pré-Cambriano, Ediacarana, Explosão Cambriana, Tempo geológico.

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Referências

Stephen J. Gould. Darwin e os grandes enigmas da vida. Editora Martins Fontes. 1999.

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