Os vestígios fossilizados mais antigos de animais complexos entram no registo fóssil de forma abrupta, como se tivessem surgido do nada, em rochas com cerca de 538 milhões de anos.
Entre esses primeiros sinais contam-se marcas simples preservadas na rocha - conhecidas como Treptichnus - deixadas por um organismo semelhante a um verme, com cabeça e cauda. Pouco depois, aparecem muitos outros animais que viriam a dar origem aos grandes grupos actuais: artrópodes antigos parecidos com caranguejos, moluscos com concha e também os antepassados de estrelas-do-mar e ouriços-do-mar.
Registo fóssil, Darwin e a origem dos animais complexos
O facto de animais tão diferentes entre si surgirem tão depressa - e de não existirem em rochas apenas um pouco mais antigas - foi um problema sério para Charles Darwin, porque parecia contrariar a sua ideia de evolução gradual. E, desde então, tem continuado a baralhar os cientistas.
Em 1859, Darwin escreveu em A Origem das Espécies:
“Se a minha teoria for verdadeira… durante estes vastos… períodos de tempo, o mundo fervilhava de seres vivos. À pergunta de por que razão não encontramos registos destes vastos períodos primordiais, não consigo dar uma resposta satisfatória.”
Hoje, a discussão mantém-se: quando é que estes animais antigos evoluíram, afinal? Uma parte importante da controvérsia nasce de uma ferramenta criada no final do século XX: o relógio molecular.
O relógio molecular e as datas profundas na árvore da vida
Como explico no meu livro A Árvore da Vida, o relógio molecular baseia-se na ideia de que as alterações no ADN se acumulam de forma relativamente constante, como os tiques regulares de um relógio de pêndulo.
Se essa regularidade for válida, então basta contar as diferenças genéticas entre dois animais para estimar há quanto tempo partilharam um antepassado comum - isto é, quão antiga é a sua separação evolutiva.
Um exemplo simples: humanos e chimpanzés separaram-se há cerca de 6 milhões de anos. Se um determinado gene do chimpanzé apresentar seis diferenças genéticas face ao gene equivalente em humanos, e assumindo que o relógio molecular “marca” de forma estável, isso sugeriria que uma diferença genética corresponde a 1 milhão de anos.
Em teoria, o relógio molecular permitiria posicionar eventos evolutivos ao longo do tempo geológico em toda a árvore da vida.
Quando os zoólogos começaram a aplicar este método, chegaram a uma conclusão surpreendente: o antepassado comum de todos os animais complexos teria vivido há 1,2 mil milhões de anos. Com melhorias posteriores, as estimativas tornaram-se muito mais plausíveis, colocando esse antepassado por volta de 570 milhões de anos.
O intervalo de 30 milhões de anos: ajuda para Darwin, dor de cabeça para os fósseis
Mesmo assim, 570 milhões de anos continua a ser cerca de 30 milhões de anos mais antigo do que os primeiros fósseis inequívocos.
Curiosamente, esse intervalo de 30 milhões de anos até favorece Darwin: dá tempo suficiente para que o antepassado dos animais complexos se diversificasse calmamente, dando origem a novas espécies que a selecção natural poderia ir transformando, pouco a pouco, em formas tão distintas como peixes, caranguejos, caracóis e estrelas-do-mar.
O problema é a implicação inevitável: durante 30 milhões de anos, um conjunto inteiro de animais teria nadado, rastejado e deslizado pelos mares antigos sem deixar um único fóssil. Todos esperam lacunas no registo fóssil - mas esta seria uma lacuna gigantesca.
Porque é que os fósseis “faltam”? A hipótese dos animais pequenos e moles
Uma explicação popular para a ausência de fósseis é que, durante esse período, os animais complexos seriam minúsculos e moles, o que os tornaria difíceis de fossilizar. Depois, por volta de 540 milhões de anos, esses organismos teriam começado a crescer - possivelmente devido ao aumento dos níveis de oxigénio - e o seu maior tamanho teria facilitado a preservação.
É precisamente esta mudança de tamanho que alguns cientistas usam para justificar o aparente “aparecimento súbito” de animais complexos no registo fóssil.
Relógio molecular mais rápido no início? A proposta de Budd e Mann
Um artigo recente do paleontólogo Graham Budd e do matemático Richard Mann oferece uma explicação alternativa para o fosso entre o antepassado muito antigo sugerido pelo relógio molecular e o aparecimento mais tardio (e mais abrupto) dos fósseis complexos. A ideia central é simples: talvez o relógio molecular não seja tão regular como assumimos.
Segundo esta proposta, quando um grande grupo de organismos surge pela primeira vez, a evolução pode acelerar.
Voltando ao exemplo anterior, durante alguns milhões de anos o nosso relógio imaginário poderia ter “ticado” não uma vez por milhão de anos, mas duas. Um relógio a marcar mais depressa faz parecer que passou mais tempo - como activar o avanço rápido num vídeo - e isso empurra artificialmente a data do antepassado para mais longe no passado.
Se os genes mudarem mais depressa, também as formas corporais podem divergir com maior rapidez. Isto alivia o dilema de Darwin: torna mais fácil que os ramos da árvore dos animais se tornem rapidamente diferentes entre si. Um primeiro antepassado animal poderia diversificar-se em pouco tempo, originando vertebrados, moluscos, artrópodes e equinodermes como as estrelas-do-mar.
O efeito global desta hipótese é aproximar muito mais a idade do antepassado dos animais complexos da idade a que os seus descendentes imediatos começam efectivamente a aparecer no registo fóssil.
Como se testa um relógio molecular irregular (e porque isso interessa)
A ideia de um relógio que acelera precisa de ser testada com rigor. Na prática, os relógios moleculares são calibrados com fósseis bem datados e com modelos estatísticos que tentam acomodar variações nas taxas de evolução entre linhagens. Se essas variações forem sistemáticas - por exemplo, uma aceleração associada ao aparecimento de grandes grupos - então a forma como calibramos o relógio pode estar, em certos momentos-chave, a empurrar as datas para trás mais do que deveria.
Também vale a pena lembrar que o registo fóssil não depende apenas de “ter ou não ter partes duras”. A fossilização exige condições específicas: soterramento rápido, sedimentos adequados, química favorável e, acima de tudo, a sorte de esses depósitos sobreviverem sem serem destruídos por erosão ou metamorfismo. Assim, combinar genética, geologia e geoquímica é essencial para distinguir entre uma ausência real de animais e uma ausência de preservação.
Implicações para outras discordâncias entre relógios e fósseis
Se o mecanismo do “relógio acelerado” for confirmado, pode ajudar a explicar outros desencontros entre o relógio molecular e o registo fóssil. Talvez as primeiras plantas com flor tenham existido durante dezenas de milhões de anos antes de finalmente deixarem um fóssil identificável. E a mesma lógica pode contribuir para resolver debates sobre se os primeiros primatas, carnívoros e roedores viveram, de facto, lado a lado com os últimos dinossauros.
Pelo menos no que toca à origem dos animais, parece-me difícil não concluir que Darwin teria apreciado esta tentativa de conciliar teoria e evidência.
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Max Telford, Professor Jodrell de Zoologia e Anatomia Comparada, UCL
Este artigo é republicado a partir da The Conversation ao abrigo de uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.
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