A Explosão do Cambriano – Como a vida se diversificou em poucos milhões de anos

Há muito tempo, é do interesse humano descobrir como surgiu toda a diversidade de formas de vida que povoam o nosso planeta. E, com esse propósito, criamos diversas hipóteses para que essa diversidade fizesse sentido, hipóteses essas que vão desde os criacionismos mais mirabolantes para nossa visão atual, até hipóteses científicas modernas e com um forte respaldo em evidências – como as teorias da evolução biológica. Um fato curioso que os estudiosos da evolução biológica encontraram ao longo dos seus estudos foi o surgimento, relativamente rápido, de quase todos os principais grupos de animais viventes e extintos. Esse período de surgimento ficou conhecido como a “explosão do Cambriano”.

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Alguns grupos que surgiram durante o Cambriano – Por Sam Falconer

O Cambriano foi o primeiro período da era Paleozoica, já abordado no primeiro capítulo de nossa jornada pelo passado, a A Teoria de Tudo que está Vivo – Parte I – Do gênesis ao apocalipse . Compreendido entre cerca de 542 e 490 milhões de anos atrás, foi um período de extrema riqueza biológica, e foi quando os primeiros fósseis de animais grandes e com corpo rígido, com conchas, peles endurecidas com calcário ou outros materiais duros (e, portanto, mais facilmente fossilizados), apareceram no registro geológico pela primeira vez. Mas o que exatamente levou a esse boom de formas de vida diferentes? E por que esse boom ocorreu justamente nesse período específico da história da Terra? E, além disso, por que nenhuma outra vez na história da Terra ocorreu um evento de diversificação dessa magnitude?

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Fauna do Cambriano – Por Plioart (Deviantart)

Problemas que dificultam significativamente o debate sobre como se deu a “explosão” do Cambriano são, por exemplo, a dificuldade de identificar corretamente os fósseis de animais oriundos desse período e dos precedentes. Muitos desses fósseis são pequenos em tamanho ou representam apenas parte de indivíduos maiores. Outros, especialmente antes do Cambriano, se resumem a marcas no sedimento, horizontais ou tridimensionais, ao longo das camadas solidificadas em rocha. Fósseis mais facilmente identificáveis aparecem em maior peso apenas em períodos subsequentes, indicando que a grande diversificação dos organismos deve ter ocorrido no Cambriano. Em suma, há um problema de representação dos organismos “intermediários” na evolução dos grupos de animais que surgiram no Cambriano, e portanto não podemos confiar tão cegamente no registro fóssil para traçar hipóteses acerca desse processo.

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Exemplos de fósseis do Cambriano – Fu et al., Science, 2019

Um fator a se levar em conta são as mudanças climáticas e ambientais que ocorreram entre esse período e o que o antecedeu, o Ediacariano, da era Pré-Cambriana. Há um tipo de argumentação que supõe que mudanças no ambiente teriam de ter ocorrido antes do evento de diversificação observado. Uma dessas mudanças anteriores pode ter sido a alteração da proporção de gases que compunham a atmosfera Cambriana, como, por exemplo, o aumento dos níveis de oxigênio, de que todos os animais necessitam. Outra linha argumentativa para a influência ambiental nesse período afirma que algumas mudanças significativas ocorreram ao mesmo tempo da diversificação, como  mudanças atmosféricas e da química da água, que teriam levado à extinção da biota anterior e “limpado” o caminho para a diversificação do Cambriano, com destaque para os processos conhecidos como Terra Bola de Neve, períodos em que praticamente todo o planeta ficou coberto por calotas polares.

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Fauna de Ediacara, extinta antes do Cambriano – Por Franz Anthony

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Outras hipóteses que tentam explicar o grande aumento em diversidade nesse período focam em aspectos ecológicos. O surgimento de novos nichos, isto é, de uma série de características reprodutivas, alimentícias e comportamentais dos animais, pode ter sido um fator importante. O papel de predador, potencialmente inaugurado no Cambriano, poderia ao mesmo tempo explicar, tanto a maior esqueletização (produção de conchas, espículas, e outras estruturas rígidas protetoras), quanto a ocupação de novos habitats, como a coluna d’água e, consequentemente, o aumento na diversidade de formas e adaptações dos animais. Explicações ecológicas também conseguem elucidar, embora não de maneira inteiramente satisfatória, porque o evento do Cambriano foi tão único.

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Predador se aproximando de um Opabinia desprevenido – Por @Prehistorica_CM (Twitter)

Ainda outra parte da explicação envolve o surgimento de mecanismos mais refinados que regulariam o desenvolvimento dos animais. Para que um animal complexo cresça, ele precisa ter o arcabouço genético que permita o seu correto desenvolvimento. Alguns complexos de genes, como por exemplo os genes Hox e o gene timman/NK2.5, genes que provavelmente surgiram no ancestral de vários dos grupos que se originaram durante a “explosão” do Cambriano, controlam  a formação de diversas estruturas durante o desenvolvimento desses animais, e permitiram que eles alcançassem uma diversidade de formas complexas muito maior do que em animais que têm um estado mais primitivo desses genes, ou mesmo a ausência deles, como é o caso dos corais e das esponjas, por exemplo.

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Os genes Hox são comuns à maior parte dos animais viventes e regulam o desenvolvimento desses organismos – Por Billie J Swalla

Adicionalmente, hoje existem métodos teóricos e computacionais que permitem testar uma série de combinações de hipóteses dentro desses três tipos principais de explicações. Conceitos matemáticos foram criados permitindo aos pesquisadores inferir que, dada uma maior gama de necessidades às quais um organismo deve estar adaptado, uma maior quantidade de formas e características podem ser selecionadas. Essa visão é uma das visões modernas que integram algumas das explicações ambientais, ecológicas e do desenvolvimento para modelar a rápida diversificação. 

É difícil mergulhar nessa complexa rede de evidências e hipóteses muito sólidas e não sair com mais dúvidas do que quando se entrou. O nosso conhecimento sobre as causas, condições e características da “explosão” do Cambriano é ainda muito limitado, e, como é comum na ciência, nada é definitivo. Novas evidências podem surgir e alterar tudo o que se pensava anteriormente, ou podem confirmar ou ressuscitar ideias já propostas e debatidas. E, à medida em que isso for acontecendo, teremos um entendimento cada vez melhor de uma das mais antigas perguntas da humanidade: “de onde viemos?”

 

Co-autoria de Pedro Henrique Tunes e Vítor Emídio de Mendonça

Imagem destacada por Grahame Baker Smith

 

Leia também:

A Teoria de Tudo que está Vivo – Parte I – Do gênesis ao apocalipse

A Teoria de Tudo que está Vivo – Parte II – A Era dos Répteis

A Teoria de Tudo que está Vivo – Parte III – O Reinado dos Mamíferos

Breve Histórico do Pensamento Evolutivo

 

Referências

 

MARSHALL, C. R. Explaining the Cambrian “Explosion” of Animals. Annual Review of Earth and Planetary Sciences. v. 34, p. 355–384. 2006.

MARSHALL, C. R., VALENTINE, J. W. The Importance of Preadapted Genomes in the Origin of the Animal Bodyplans and the Cambrian Explosion. Evolution. V. 64, n. 5, p. 1189-1201. 2010.

P. F. Hoffman; D. P. Schrag (2002). “The snowball Earth hypothesis: testing the limits of global change”. Terra Nova14 (3): 129–55.

Parker, Andrew (2003). In the blink of an eye: How vision kick-started the big bang of evolution. Sydney: Free Press. pp. 1–4

 

 

2 comentários em “A Explosão do Cambriano – Como a vida se diversificou em poucos milhões de anos

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