Estudo reinterpreta evidências da colonização do fundo oceânico e revisa marco da evolução da vida na Terra

Com novas tecnologias, pesquisa com participação da Unesp mostra fósseis brasileiros antes compreendidos como evidências da atividade de animais no fundo marinho

As maiores mudanças que nosso planeta já passou ocorreram cerca de 580 milhões de anos atrás, durante um período considerado relativamente curto pelos paleontólogos: ao longo de 35 milhões de anos. Foi nesse intervalo de tempo que os animais surgiram na Terra e os organismos ao redor do globo passaram a adquirir formas e hábitos mais complexos. Além disso, as águas dos oceanos também passaram por transformações, com um aumento de oxigenação e outras mudanças químicas que, hoje, são possíveis de serem rastreadas e ajudam os cientistas a contar a história terrestre.

Um dos marcos dessa trajetória foi o momento em que o fundo marinho começou a ser povoado por pequenos animais microscópicos, semelhantes a minhocas. Essas atividades deixaram registros preservados em rochas encontradas em diferentes partes do mundo, como na Namíbia, na China, na Espanha, no Paraguai, na Bolívia e no Brasil. Em território brasileiro, os principais testemunhos desse período estão concentrados em duas regiões: uma associada ao Grupo Bambuí, que se estende por Minas Gerais e parte da Bahia, e outra nas proximidades de Corumbá, no Mato Grosso do Sul. Apesar de estarem presentes em vários países ao redor do globo, essas rochas que guardam indícios dos primeiros organismos complexos do planeta, são bastante raras e difíceis de serem estudadas.

Até então, acreditava-se que o registro da atividade destes animais no fundo oceânico teria ocorrido cerca de 540 milhões de anos atrás. Entretanto, um grupo de pesquisadores liderados por Bruno Becker-Kerber, da Universidade de Harvard, nos Estados Unidos, e que contou com a colaboração do pesquisador da Unesp, Lucas Warren, realizou novas análises do material brasileiro e identificou que, o que antes se acreditava ser evidências de organismos complexos, na verdade são aglomerados de bactérias e macroalgas – seres muito mais simples e que já povoavam esses terrenos há milhões de anos. Para isso, o grupo aplicou um conjunto de novas técnicas e tecnologias analíticas, boa parte delas ligadas ao acelerados de partículas Sirius. Os resultados foram publicados no artigo Proposed Ediacaran meiofaunal burrows from Brazil are pyritized algal/ microbial consortia, na revista científica Gondwana Research.

Essa revisão pode repaginar nosso entendimento sobre a evolução da vida na Terra. Isso porque o povoamento dos mares é um dos marcos que definem a transição entre dois períodos geológicos: o Pré-Cambriano e o Cambriano. “O período em que o fundo dos oceanos começa a ser explorado pelos organismos que estão surgindo é o marco que define a passagem do Pré-Cambriano para o Cambriano. Então, entender o momento dessa colonização é muito importante”, afirma Warren, docente do Instituto de Geociências e Ciências Exatas da Unesp, no câmpus de Rio Claro.

Caracterizando fósseis de milhões de anos

Uma das principais dificuldades enfrentadas pelos paleontólogos é a ausência de material genético preservado. Sem vestígios de DNA que possam revelar detalhes sobre os fósseis — informações que muitas vezes seriam decisivas para identificar uma espécie —, os pesquisadores precisam recorrer principalmente à morfologia, ou seja, à análise da forma e da estrutura dos organismos fossilizados.

Durante muito tempo, esse trabalho foi realizado de maneira predominantemente manual, com base na observação minuciosa e na comparação entre características anatômicas. Com o auxílio de lupas e microscópios, os cientistas descrevem o maior número possível de detalhes dos fósseis, como tamanho, largura, densidade, formato e outras características morfológicas. Esses registros servem como referência para que pesquisadores em diferentes partes do mundo possam comparar novos achados e estabelecer relações de parentesco entre os organismos fossilizados, além de identificar se pertencem a espécies já conhecidas ou a espécies ainda não descritas.

Foi nesse trabalho de comparação que o grupo encabeçado por Becker-Kerber começou a reavaliar um conjunto de amostras de fósseis que havia sido inicialmente descrito em 2017, e que indicavam a presença dos primeiros animais a povoar o fundo marinho. As rochas sedimentares encontradas em Corumbá apresentavam trajetos ondulados, o que, na época, foi interpretado como evidências de trilhas produzidas pela passagem de invertebrados. “Esse processo se chama bioturbação”, explica Warren, “isso ocorre quando o registro nas rochas não é necessariamente do fóssil do organismo, mas da evidência de que o animal esteve ali. Até então acreditava-se que esses organismos primitivos teriam povoado o sedimento das rochas encontradas em Corumbá e teriam colonizado o fundo marinho”, completa.

Filamentos fossilizados preservados em rochas do Grupo Corumbá, em Mato Grosso do Sul, formadas há cerca de 544 milhões de anos, no período Ediacarano. (Crédito: Bruno Becker-Kerber)

No entanto, a equipe percebeu que algumas das características presentes nos fósseis não correspondiam às dos animais que se acreditava terem deixado aqueles vestígios. Algumas das diferenças que mais chamaram a atenção foram a preservação de estruturas celulares, grandes variações no diâmetro dos filamentos e a ausência de marcas típicas de escavação ou de preenchimento por sedimentos. Em conjunto, essas evidências indicavam que os fósseis não eram túneis produzidos por pequenos animais, mas sim os próprios corpos de organismos filamentosos fossilizados.

Com base na espessura dos filamentos, no formato das células e na ausência de estruturas características de animais complexos, os pesquisadores concluíram que aqueles organismos correspondiam a uma comunidade de microrganismos filamentosos, formada principalmente por cianobactérias e algas. Os exemplares mais finos eram compatíveis com cianobactérias semelhantes às do gênero Oscillatoria, enquanto os maiores provavelmente pertenciam a algas ou a bactérias filamentosas. “E isso, em si, não é uma novidade para a história da Terra porque as cianobactérias habitavam o oceano há 3,5 bilhões de anos antes destas supostas evidências de trilhas fósseis”, diz Warren.

Tecnologia e ciência avançam juntas

Esse trabalho foi possível porque, além do uso do costumeiro microscópio, hoje pesquisadores contam com tecnologias avançadas para auxiliar na caracterização morfológica dos achados. Para a pesquisa, o grupo combinou técnicas como microtomografia, que permite a reconstrução tridimensional do fóssil e a visualização de suas estruturas internas sem a necessidade de destruição da amostra; lâminas petrográficas, obtidas a partir de cortes extremamente finos do material, possibilitando a análise microscópica de sua composição e de possíveis estruturas preservadas em nível celular ou de tecido; e microscopia eletrônica de varredura, que fornece imagens de altíssima resolução da superfície do fóssil, evidenciando detalhes morfológicos minuciosos, como texturas, poros e ornamentações não visíveis por microscopia óptica convencional.

As técnicas de microtomografia foram realizadas na linha de luz Mogno, do Sirius, acelerador de partículas instalado no Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), em Campinas (SP). O equipamento produz a chamada luz síncrotron, um feixe de radiação extremamente intenso que funciona como um raio X de altíssima precisão. Com ela, os pesquisadores conseguem visualizar o interior dos fósseis em três dimensões e identificar estruturas microscópicas sem a necessidade de quebrar ou danificar as amostras. Foi por meio dessa técnica que a equipe conseguiu identificar paredes celulares preservadas e a organização interna dos filamentos, evidenciando que aquelas estruturas correspondiam aos corpos de microrganismos fossilizados, e não a túneis escavados por pequenos animais. A análise também empregou uma modalidade conhecida como zoom tomography, que possibilitou ampliar regiões específicas dos fósseis com resolução ainda maior.

Imagem obtida por meio da técnica de zoom tomography, que permite visualizar fósseis em detalhes com resolução de até 20 micrômetros (0,002 cm). (Crédito: Bruno Becker-Kerber)

Outro diferencial da pesquisa foi a datação das rochas que continham os fósseis. Essas rochas pertencem ao grupo das rochas sedimentares, formadas pela acumulação e posterior compactação de fragmentos de outras rochas, minerais e restos de organismos. Por conta disso, apesar de serem relativamente comuns, sua datação é bastante complexa, já que, em muitos casos, o material analisado não indica a idade da rocha sedimentar em si, mas a das rochas que deram origem a ela.

“No trabalho nós conseguimos datar esse material em um nível de cinza vulcânica”, comenta Warren. “Ou seja, quando as rochas estavam se formando, há 550 milhões de anos, algum vulcão explodiu e depositou minerais possíveis de datar junto delas”, conta o professor.

Segundo o pesquisador, esse desdobramento é uma combinação de sorte, por encontrar um material que pudesse ser analisado nesse detalhe, combinada com conhecimento para saber o tipo de fóssil que eles tinham em mãos. “Quando você encontra uma situação como essa, com um nível de cinza vulcânica, concomitantemente à época em que o fundo marinho estava se desenvolvendo, é uma sorte muito grande e é também saber procurar essas coisas”, diz.

Essas rochas foram datadas em 544 milhões de anos, época em que já existia uma série de microrganismos simples habitando o fundo marinho. “Essa região já havia sido habitada por diferentes gerações de organismos, algumas inclusive que foram extintas. Mas nessa época ainda não existia uma ‘bagunça’ no fundo marinho, com a presença de animais complexos colonizando, andando, comendo e vivendo nesse ambiente”, aponta Warren.

O pesquisador lembra que esse é o processo clássico do desenvolvimento científico: hipóteses são formuladas a partir das evidências disponíveis e, à medida que novas tecnologias surgem e novos dados são incorporados, interpretações antes aceitas podem ser revistas. “Esse trabalho tem essa graça. É uma pesquisa que ajuda a eliminar parte do ruído em torno de interpretações que acabam se consolidando por algum tempo e, ao mesmo tempo, oferece novos critérios para que outros pesquisadores avaliem materiais semelhantes que venham a encontrar”, conclui.

Imagem acima: Registro fóssil de alga ou bactéria encontrado em rochas sedimentares no Mato Grosso do Sul. (Crédito: Bruno Becker-Kerber/Harvard University)

Fonte: jornal da Unesp - Texto de Malena Stariolo