A vida na Terra levou um tempo enorme para ganhar complexidade. Muito antes de existirem florestas, peixes ou dinossauros, surgiram células minúsculas chamadas eucariotos. A partir delas, com o tempo, se originariam plantas, animais e fungos.
Há décadas, pesquisadores tentam entender em que parte do oceano esses primeiros organismos complexos viviam. Um estudo recente feito na Austrália indica que eles não ficavam à deriva perto da superfície, mas permaneciam associados ao fundo do mar em áreas com oxigênio, onde a água do fundo era mais ventilada.
Os primeiros organismos complexos da Terra
Por volta de 1,7 bilhão de anos atrás, os oceanos do planeta eram, em grande medida, um mundo dominado por microrganismos. Nesse cenário aparecem os primeiros eucariotos - uma mudança evolutiva decisiva.
Ao contrário das bactérias, células eucarióticas tinham compartimentos internos delimitados por membranas. O DNA passava a ficar protegido dentro de núcleos, e as mitocôndrias produziam energia no interior da célula. Mais tarde, esse conjunto de inovações abriria caminho para organismos maiores e mais complexos.
O problema é que os fósseis desse intervalo de tempo são raros. Sabia-se que os primeiros eucariotos já existiam, mas faltavam pistas para dizer onde exatamente viviam nos mares antigos.
“Descobrimos que os eucariotos mais antigos que vimos até agora já precisavam de oxigênio de alguma forma”, disse Leigh Anne Riedman, paleontóloga da UC Santa Barbara. “Conseguimos deduzir que eles viviam sobre ou dentro do fundo do mar pela forma como estavam distribuídos entre as amostras.”
Rochas ajudam a revelar habitats antigos
Para esclarecer a questão, os autores reuniram diferentes tipos de evidências obtidas em rochas datadas entre 1,75 e 1,4 bilhão de anos.
Eles analisaram fósseis preservados nessas rochas, examinaram os sedimentos ao redor e investigaram assinaturas químicas retidas nas camadas.
Os fósseis indicavam quais seres vivos estavam presentes. Já os sedimentos ajudavam a interpretar se aquele local foi uma costa rasa, uma lagoa ou um ambiente mais profundo e afastado da costa.
Os dados geoquímicos, por sua vez, apontavam se havia oxigênio disponível perto do fundo do mar naquele período.
Somadas, essas peças permitiram aos cientistas reconstruir ecossistemas marinhos de quase dois bilhões de anos atrás.
Quando a Austrália estava submersa
A equipe concentrou o trabalho nas bacias de McArthur e Birrindudu, no Território do Norte da Austrália. Cerca de 1,7 bilhão de anos atrás, a região era coberta por um mar interior raso, com planícies lamacentas, lagoas e águas costeiras calmas.
Naquela época, os níveis de oxigênio eram baixíssimos quando comparados aos atuais. O oxigênio atmosférico pode ter sido de apenas 1% do nível presente.
“Não conseguiríamos respirar”, disse a autora sênior Susannah Porter, do Departamento de Ciências da Terra da UC Santa Barbara.
Além disso, os oceanos tinham uma química instável. Em algumas áreas havia oxigênio, enquanto outras permaneciam totalmente privadas dele.
O oxigênio moldou a vida inicial
Ao comparar as amostras, os pesquisadores perceberam um padrão marcante no registro fóssil.
Os eucariotos antigos apareciam em vários tipos de ambientes marinhos, desde contextos costeiros rasos até áreas offshore mais profundas.
Ainda assim, eles quase não surgiam em sedimentos que se formaram sob águas de fundo sem oxigênio.
Quando existia oxigênio perto do fundo do mar, os eucariotos apareciam. Quando o oxigênio desaparecia, os fósseis também sumiam.
O padrão, segundo o estudo, indica com força que esses organismos dependiam de oxigênio para sobreviver.
Células antigas precisavam de energia
Nas células eucarióticas modernas, as mitocôndrias são essenciais para obter energia a partir do oxigênio. As novas evidências sugerem que até mesmo os primeiros eucariotos conhecidos já contavam com essas estruturas geradoras de energia.
Os próprios fósseis reforçam essa interpretação: tamanho e formato são compatíveis com organismos que provavelmente já abrigavam mitocôndrias no interior das células.
O fundo do mar também pode ter sido um cenário propício para a evolução das mitocôndrias. A hipótese é que elas tenham começado como bactérias de vida livre, que depois foram incorporadas por outra célula em uma relação mutuamente vantajosa.
Viver perto de comunidades bacterianas colocaria os eucariotos iniciais em contato constante com esses microrganismos.
Organismos evitavam as águas superficiais
Uma das conclusões mais surpreendentes do estudo está ligada ao local onde essas células realmente viviam.
Se os primeiros eucariotos fossem plâncton flutuando livremente perto da superfície, seus restos deveriam aparecer tanto em sedimentos de áreas ricas em oxigênio quanto em sedimentos de áreas pobres em oxigênio.
Afinal, plâncton morto afunda pela coluna d’água independentemente das condições no fundo. Mas não foi esse o padrão observado nos fósseis.
Em vez disso, os registros estavam estreitamente associados a águas de fundo oxigenadas. Isso aponta que os organismos viviam sobre o fundo do mar, ou dentro dele, e não derivando em mar aberto.
“O que me chama atenção é o quanto os eucariotos são restritos nesse período”, disse Porter. “A água de superfície parece um lugar tão óbvio para viver, especialmente se eles precisam de oxigênio; há muito oxigênio na superfície.”
A vida complexa se espalhou devagar
Ao longo de grande parte do Eon Proterozoico, os eucariotos parecem ter permanecido em uma faixa ecológica estreita, ligada a fundos marinhos oxigenados.
Eles não tomaram conta dos oceanos nem ocuparam rapidamente novos habitats. Fósseis de 800 milhões de anos muitas vezes se parecem com os de 1,7 bilhão de anos.
Segundo o estudo, a evolução avançou lentamente porque o ambiente impunha limites rígidos. Grandes porções do oceano profundo continuavam quimicamente hostis, bloqueando a expansão desses organismos para outras áreas.
Eucariotos chegaram ao oceano aberto
Esse quadro mudaria mais tarde, no Neoproterozoico, entre aproximadamente um bilhão e 540 milhões de anos atrás.
Nesse intervalo, os eucariotos começaram a adotar estilos de vida planctônicos e a colonizar o oceano aberto.
A transição pode ajudar a explicar por que, às vezes, cientistas encontram traços químicos de eucariotos em rochas mesmo quando fósseis corporais são escassos.
Se os eucariotos iniciais viviam principalmente no fundo do mar, suas assinaturas químicas não se espalhariam com facilidade pelos sedimentos marinhos.
Organismos complexos enfim surgiram
O estudo descreve uma história marcada mais por persistência do que por avanços rápidos.
Por mais de um bilhão de anos, os primeiros organismos complexos da Terra ocuparam um nicho ecológico pequeno. Dependiam de oxigênio e permaneceram ligados ao fundo do mar, enquanto boa parte do oceano continuava inóspita.
Quando finalmente se expandiram para o oceano aberto, a vida mudou para sempre.
Essa mudança ampliou interações ecológicas, permitiu maior especialização e, no longo prazo, levou ao surgimento de animais, plantas e fungos.
Todo recife de coral, toda floresta e todo mamífero existente hoje pode rastrear suas origens até aquelas comunidades microscópicas antigas.
Reconstruindo ecossistemas antigos
“Estudos como este nos dão a oportunidade de entender esses carinhas como organismos”, disse Riedman.
“Em vez de apenas vê-los como um nome ou parte de uma coleção de selos, podemos imaginar onde eles viviam, o que estavam fazendo e quem eram.”
As rochas da Austrália antiga, segundo os autores, estão ajudando a enxergar esses mundos perdidos com mais nitidez.
Elas indicam que o surgimento de organismos complexos não foi um salto repentino, e sim uma trajetória lenta, em oceanos muito diferentes dos que conhecemos hoje.
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