A Teoria de Tudo que Está Vivo, Biologia, Séries de Textos

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

Prólogo

A Terra é um planeta com cerca de 4,6 bilhões de anos de idade, que passou 560 milhões de anos como qualquer outro planeta do novo do Sistema Solar, com uma superfície quente e escaldante e sem uma atmosfera complexa. Com o passar do tempo, sua superfície resfriou e a crosta terrestre foi formada, mantendo o magma em seu interior. A atmosfera era composta, principalmente, por metano, dióxido de carbono, amônia, hidrogênio e vapor d’água que, posteriormente, formaria os mares e oceanos. Esse planeta sem oxigênio e sem uma camada de ozônio seria, muito em breve, alterado por um componente único, que mudaria sua atmosfera, clima, geologia e sua história: a vida. Sua origem, juntamente com os primeiros 4 bilhões de anos de sua história, foram marcados por mudanças extremas em nosso planeta, com eventos de glaciação globais, movimentos tectônicos e extinções em massa, com a biota formada apenas por organismos unicelulares (devido à sua complexidade, esse tema será tratado em uma postagem futura). O surgimento de organismos pluricelulares será o marco que dará  início a essa série de textos, focados na história da vida complexa do nosso planeta, e que nos mostrará como e por que estamos aqui.

Na primeira parte dessa jornada, embarque para o Paleozoico, a era que se inicia com uma explosão de vida e termina com quase sua extinção.

Nota do autor: Embora para facilitar o entendimento do texto sejam utilizados termos como “aparecem”, “surgem” ou “evoluem por causa disso”, a evolução é um processo complexo que demora milhões de anos para acontecer. Um organismo não surge a partir de outro para realizar determinada tarefa ou porque as condições não estavam adequadas e ele teve que se modificar. A evolução é um processo complexo e, muitas vezes, surpreendentemente aleatório, no qual uma pequena mutação genética pode ocasionar em uma mudança fenotípica do organismo, o que pode ou não conferir uma vantagem. Os organismos mais adaptados ao ambiente, após milhões de anos de acúmulo de pequenas mutações, irão sobreviver, enquanto aqueles que não conseguirem lidar  com as mudanças ambientais serão extintos. 

Pré-Cambriano – 4,6 bilhões a 542 milhões de anos atrás

Pré-Cambriano é o nome genérico para toda a escala de tempo no planeta anterior ao período Cambriano. Durante essas eras geológicas, pouco mudou do ponto de vista da complexidade dos organismos. Grandes avanços como o surgimento da fotossíntese e da célula eucariótica possibilitaram booms de diversidade, mas as evidências de organismos multicelulares desse período são escassas. No final do Pré-Cambriano, após milhões de anos de ciclos de glaciação que congelaram nosso planeta completamente, iniciou-se o Período Ediacariano (de 635 a 542 milhões de anos atrás), época em que poderiam ser encontrados organismos como esponjas e cnidários, assim como diversos tipos de algas. Animais pertencentes à chamada “Biota de Ediacara”, seres tubulares, bentônicos (vivendo no solo marinho) e majoritariamente sésseis (imóveis), apareceram nesse período e ocuparam diversas regiões oceânicas.

Resultado de imagem para ediacaran biota 252myaApesar de possuírem algumas características que indicam seu parentesco com os organismos bilaterais, que veremos mais a frente, esses organismos são diferentes de tudo aquilo que conhecemos,  por possuírem um crescimento fractal complexo em algumas espécies e simetria trilateral em outras. Alimentavam-se, assim como esponjas e águas-vivas primitivas, filtrando a água a seu redor, não precisando sair do lugar.

Pteridinium (esquerda) e Tribrachidium (direita), por Franz Anthony

Ainda pouco se sabe sobre esses animais, mas esses organismos apareceram repentinamente no registro fóssil, e assim também sumiram. Acredita-se que seu desaparecimento está relacionado com o surgimento de organismos de movimentação rápida e capazes de realizar predação ativa, no início da era Paleozoica. A partir da origem da predação, a vida nunca mais seria a mesma.

Cambriano – 542 milhões a  488 milhões de anos atrás

Poucos milhões de anos antes do Cambriano, grandes florações de algas nos oceanos elevaram o oxigênio na atmosfera de 8% para 12,5% (63% do nível atual). Isso fez com que esse gás, essencial para metabolismos elevados, se dissolvesse no oceano, o que permitiu o aparecimento da predação ativa. O surgimento dessa nova técnica alimentar permitiu que organismos se movessem em busca de presas que, consequentemente, se  tornaram mais rápidas.

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Anomalocaris (Dinocaridida), maior predador do Cambriano. Embora não fosse muito grande para padrões atuais, era bem maior que outros animais contemporâneos.

Mudanças repentinas na química dos oceanos, como o aumento de carbonato de cálcio, causadas pela erosão, possibilitaram que esses organismos desenvolvessem novas proteções feitas de materiais inorgânicos, como conchas e, posteriormente, carapaças.

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Predadores e presas interagiam nos primeiros ecossistemas complexos da Terra

Essa corrida armamentista, que durou cerca de 80 milhões de anos, deu origem a animais das mais variadas formas e tamanhos e, como resultado, criou ecossistemas complexos e ativos.

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Reprodução da biota do Cambriano ( Créditos BBC)

O registro fóssil aponta que, apesar de serem bem diferentes do que estamos acostumados, nessa época surgiu a maioria dos principais filos animais que conhecemos hoje, como os moluscos, artrópodes, cordados e anelídeos.

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Pikaia, o ancestral de todos os cordados viventes, incluindo os vertebrados

Dentre os animais desse período, destacam-se os trilobitas, artrópodes com uma carapaça trilobada. Esses organismos foram, sem dúvida, uma das formas animais mais bem sucedidas da história, que permaneceriam no mundo por milhões e milhões de anos.

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Diversidade de trilobitas durante o Paleozoico

Nesse período surgiram também as primeiras plantas macroscópicas marinhas, embora apenas formas de algas e biofilmes bacterianos cobrissem a terra firme em regiões úmidas.

Ordoviciano – 488 a 443 milhões de anos atrás

O final do Carbonífero e início do Ordoviciano foram marcados por uma queda nas temperaturas globais, seguida por uma redução dos níveis de oxigênio do planeta. Isso ocasionou a extinção dos maiores predadores da época, do táxon Dinocaridida (ver representação do Anomalocaris acima). Esse nicho ecológico foi rapidamente sendo substituído pelos euriptéridos (escorpiões-marinhos), um grupo de artrópodes carnívoros extremamente ágeis, que seriam a chave para a diversificação do próximo período geológico.

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Representação do Megalograptus, um escorpião-marinho do Ordoviciano

Uma grande diversidade de alimentos permitiu o surgimento de novos grupos de moluscos, como filtradores (bivalves), que permaneceriam imóveis no chão, e os caçadores ativos (cefalópodes), que utilizariam suas enormes conchas como forma de flutuação. Esses organismos se tornariam os maiores predadores do oceano, com alguns chegando a 7 metros de comprimento.

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Moluscos gigantes da época – Artista desconhecido

Nessa época surgiram também os primeiros peixes (denominados Ostracodermos), a partir de cordados basais. Esses animais ainda não apresentavam uma mandíbula e possuíam diversos ossos dérmicos, que serviriam como uma proteção contra os predadores.

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Diversidade de peixes do Devoniano

Por fim, surgiram as primeiras plantas terrestres, na forma de briófitas, plantas simples não-vasculares. Esses organismos se adaptaram tão bem ao ambiente terrestre que, em poucos milhões de anos, se espalharam por todo o planeta

 

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Representação de plantas do Ordoviciano – Por Sebastian Meyer

Seu sucesso foi tão grande que, durante o fim do Ordoviciano essas plantas haviam tirado a maior parte do CO2, um gás estufa, da atmosfera, o que fez com que as temperaturas caíssem drasticamente e a primeira grande extinção em massa da Terra ocorresse. Cerca de 86% de todas as espécies do planeta se extinguiram, o que abriu novos nichos ecológicos para uma nova diversidade de organismos.

Siluriano – 443 até 419 milhões de anos atrás

Após a última extinção em massa, os níveis de CO2 cresceram novamente e o planeta gradualmente se aqueceu (até 3°C acima da temperatura média atual). Nessas altas temperaturas, os peixes rapidamente se diversificaram e adquiriram diversas formas de proteção, como espinhos e placas ósseas maiores.

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Ostracodermos do Siluriano

Os escorpiões-marinhos também se diversificaram nesse período, o que gerou uma pressão seletiva extrema nos peixes maiores da época, uma vez que esses artrópodes eram seus predadores e, ao mesmo tempo, competiam com eles por alimentos menores.

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No fim do Siluriano, surgiram os chamados “peixes com mandíbula”, ancestral de todos os peixes ósseos, tubarões e vertebrados terrestres atuais. A presença de uma mandíbula permitia que esses animais mordessem suas presas e manipulassem o seu alimento, incluindo pequenos escorpiões-marinhos.

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Entelognathus, o primeiro peixe mandibulado

O Siluriano também foi marcado pelo aparecimento das primeiras plantas vasculares, o que criou novos ecossistemas na terra e, milhões de anos depois, possibilitou a colonização terrestre por milípedes e anelídeos. Surgiram também nessa época os Prototaxitesfungos de até 8 metros de altura que viviam nesses ambientes antes intocados.

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Devoniano – 419 até 359 milhões de anos atrás

Durante o Devoniano, um enorme processo de diversificação ocorreu, tanto em terra quanto na água. Nesse período, surgiram os primeiros tubarões e os primeiros Placodermos verdadeiros, um grupo de peixes com placas ósseas que cobriam sua pele. Esses animais se tornaram os maiores predadores dos oceanos, uma vez que seus dentes ósseos e sua mandíbula articulada poderiam matar até mesmo os maiores escorpiões-marinhos da época.

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Dunkleosteus, o maior placodermo carnívoro da história, com até 10 metros

Na terra, surgiram as primeiras pteridófitas, grupo que inclui as samambaias e, posteriormente, as primeiras plantas capazes de produzir lignina, uma substância química que será de extrema importância para o próximo período geológico. Essas eram, portanto, as primeiras árvores verdadeiras, que possuíam um tronco composto de madeira que, até aquele momento, nenhum organismo era capaz de deteriorar. Essas árvores, denominadas de Lepidodendron, espalharam-se pela terra e formaram as primeiras grandes florestas. Esses ambientes possibilitaram o surgimento de novos organismos terrestres, como os primeiros insetos, e a migração de artrópodes aquáticos para a terra, como os aracnídeos.

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Pintura representando as primeiras florestas do Devoniano

Um novo grupo de peixes surgiu durante o Devoniano, conhecidos popularmente como “peixes-de-nadadeiras-lobadas”. Esses animais viviam em águas rasas, longe dos territórios de caça dos placodermi. Cerca de 380 milhões de anos atrás, um grupo desses peixes se diversificou em organismos que conseguiam respirar fora da água por longos períodos de tempo, surgindo, assim, os primeiros ancestrais diretos dos anfíbios, como o Tiktaalik e o Acanthostega. Essa transição possibilitou o surgimento de diversos novos tipos de interações ecológicas e de novas formas de vida, o que moldaria nosso planeta para sempre.

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Tiktaalik (topo) e Acanthostega, os “elos perdidos” entre peixes e anfíbios – Segunda arte por  Hakon Lystad

Entretanto, durante o fim do Devoniano, ocorreu a terceira grande extinção em massa do nosso planeta, ocasionada pela queda da concentração de oxigênio e por mudanças no nível dos oceanos. Aproximadamente 70% das espécies viventes foram extintas, incluindo todos os Placodermi e diversos grupos de trilobitas.

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Os Placodermi foram um dos grupos extintos durante o fim do Devoniano – Arte por Konstantin Korobov

Carbonífero – 359 até 299 milhões de anos atrás

O carbonífero é, sem dúvida, um período único na história do nosso planeta, diferente de tudo aquilo que conhecemos. A grande quantidade de florestas proporcionou uma enorme umidade ao planeta, juntamente com uma concentração de oxigênio na atmosfera de 32.5%, ou seja, 163% da quantidade atual, o que favoreceu significativamente os tetrapodas basais da época. Esses anfíbios primitivos se dividiram em duas grandes linhagens, conhecidas como Batracomorpha, mais dependentes da água, que dariam origem aos anfíbios atuais, e os Reptiliomorpha, que comentaremos a seguir.

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Eryops, anfíbio gigante do Carbonífero

As grandes taxas de oxigênio permitiram que os artrópodes, que necessitam que esse gás entre ativamente em seu corpo para oxigenar seus tecidos, crescessem muito. Pela primeira vez desde o  ordoviciano,  eles se tornaram os maiores animais da terra. Libélulas com 75 cm de envergadura e centopeias com 3 metros de comprimento dominavam o ambiente terrestre e atuavam como importantes agentes na cadeia alimentar e como grandes herbívoros, respectivamente.

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Meganeura, maior inseto da história, com 75 cm de envergadura
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Arthropleura, milípede gigante do Carbonífero – Representação feita pela BBC

Ao longo do Carbonífero, os Reptiliomorpha adquiriam algumas adaptações que permitiam que eles vivessem mais longe da água, como uma pele queratinizada e crânios complexos. Surgiram então os primeiros tetrápodes herbívoros e, pouco tempo depois, os amniotas. Esses novos animais conseguiam botar ovos com casca, o que possibilitou a conquista de novos ambientes e uma dependência ainda menor da água. Os amniotas se dividiriam em duas grandes linhagens, os répteis e os sinaptídeos, dois protagonistas de nossa próxima era geológica.

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Hylonomus, o primeiro amniota da história – Arte por Nobu Tamura

Como dito anteriormente, as árvores conhecidas como Lepidodendron possuíam lignina em seu tronco, um composto extremamente resistente. Ao longo de milhões de anos, florestas inteiras surgiam e desapareciam por todo mundo, mas nenhum organismo era capaz de decompor as toneladas de madeira que se acumulavam no solo por todo o mundo. Isso fez com que, anualmente, toneladas de gás carbônico fossem retiradas da atmosfera e não retornassem, acumulando-se no solo e gerando uma era glacial a longo prazo. A maior parte do carvão vegetal do mundo vem de depósitos de 350 milhões de anos de idade, compostos, sobretudo, por toneladas de árvores mortas que se acumularam por milênios no solo. Fungos capazes de decompor madeira só surgiriam no final do Carbonífero, que auxiliariam na limpeza do planeta.

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Essa era do gelo, combinada com movimentos tectônicos que criaram um novo supercontinente, denominado Pangeia, impediam que, ao final do Carbonífero, a umidade dos oceanos chegassem ao centro do continente Isso gerou um colapso global das florestas e criou um enorme deserto, que seria o palco para a diversificação dos Aminiotas, no próximo período.

Permiano – 299 a 250 milhões de anos atrás

O Permiano será, por hora, a última etapa de nossa aventura. A Pangeia era, agora, o único continente de nosso planeta, que se estendia por milhares de quilômetros e era coberta por um grande deserto em sua maior parte. Nesse ambiente, répteis, sinapsídeos e anfíbios adquiriram novas formas e adaptações, variando de poucos centímetros até muitos metros de comprimento. Os répteis eram os coadjuvantes desse período, vivendo majoritariamente em tocas subterrâneas e no topo de árvores e se alimentando de pequenos insetos, que lentamente diminuíam devido à queda do oxigênio atmosférico. Os anfíbios, por sua vez, eram os maiores predadores de rios e lagos, enquanto tubarões e peixes-de-nadadeiras-lobadas circulavam nos oceanos da época.

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Com até 9 metros, o Prionosuchus plummeri foi o maior anfíbio da história e viveu no Nordeste do Brasil, 270 milhões de anos atrás

Em terra, os synapsidas eram os animais dominantes, com representantes herbívoros que viajavam em grandes manadas e carnívoros, como o famoso Dimetrodon.

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Dimetrodon, mais famoso synapsida pré-histórico – Arte por Gabriel Uguetto

Os sinapsídeos tornaram-se os maiores caçadores da época, sobretudo os de um táxon denominado Therapsida, que possuía representantes carnívoros e herbívoros, os ancestrais diretos dos mamíferos.

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Inostrancevia caçando Scutosaurus, grande pararéptil da época

A enorme diversidade de animais na metade final do Permiano era surpreendente, mas não durou muito. No fim desse período, um enorme ciclo de vulcanismo ocorreu na região que hoje corresponderia à Sibéria. Estima-se que uma erupção vulcânica que durou milhares, senão milhões de anos, ocorreu na região, derretendo uma área da crosta terrestre o equivalente a 2/3 do tamanho dos Estados Unidos. Esse evento bombeou toneladas de gases tóxicos na atmosfera e alterou, de forma significativa, o clima em todo planeta, com ciclos de glaciação e aumentos extremos de temperatura , separados apenas por poucos milhões de anos. Além disso, surgiram também bactérias produtoras de metano, que alteraram a composição do ar e dos oceanos da Terra. Chuvas ácidas varreram as plantas terrestres e a temperatura dos oceanos chegou a 40ºC em alguns pontos. Isso gerou um decaimento de todos os ecossistemas do planeta, em uma escala nunca vista antes, que extinguiu 95% de toda a vida nos oceanos, incluindo todos os trilobitas, e 73% da vida em terra firme, matando, sobretudo, diversos grupos de plantas e os grandes terapsídeos. Esse evento, conhecido como “The Great Dying“, foi o mais perto que nosso planeta esteve de um colapso total, e, ainda hoje, não é possível compreender todas as suas causas.

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Representações da extinção do Permiano, que quase extinguiu a vida no planeta – Arte pela incrível equipe do 252MYA.COM

Até aqui, pudemos ver nossas origens, nossa diversificação e, até mesmo, nossa destruição. No fim do Permiano, a biosfera enfrentou o seu maior desafio até hoje, mas ela perdurou e, durante o Mesozoico, ressurgiu em formas mais espetaculares do que nunca. No próximo capítulo de nossa jornada, veremos a criação do voo pelos vertebrados, o surgimento dos mamíferos e o aparecimento dos animais que, acreditem ou não, ainda vivem entre nós: os dinossauros!

 “If there is one thing the history of evolution has taught us it’s that life will not be contained. Life finds a way” – Ian Malcolm, Jurassic Park

“A natureza nos ensinou que a vida não pode ser contida, ela evolui. A vida encontra um meio.”

Referências 

Canais do YouTube – EONS e SCISHOW

Inspirado pelas incríveis artes de Gabriel Ugueto  e da equipe do estúdio 252mya

 

2 comentários em “A Teoria de Tudo que está Vivo – Parte I – Do gênesis ao apocalipse”

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