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Microfósseis preservados em rochas antigas da Austrália abrem uma janela para um período pouco conhecido da Terra, quando células complexas começavam a ocupar ambientes específicos nos oceanos primitivos, sob condições ambientais ainda investigadas pela ciência.
Fósseis microscópicos preservados em antigas camadas de lama marinha no norte da Austrália indicam que alguns dos primeiros eucariotos conhecidos, grupo que inclui animais, plantas, fungos e muitos microrganismos, já viviam em ambientes com oxigênio entre cerca de 1,75 bilhão e 1,4 bilhão de anos atrás.
Segundo pesquisadores envolvidos no estudo, o material ajuda a investigar uma etapa inicial da história da vida na Terra: a presença de células mais complexas em nichos específicos dos oceanos antigos.
O estudo, publicado na revista Nature, analisou microfósseis encontrados em rochas sedimentares finas do Território do Norte, região que, naquele período, fazia parte de um amplo mar interior.
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Embora invisíveis a olho nu, esses organismos apresentam sinais de organização celular mais elaborada do que a observada em bactérias e arqueas, formas de vida procarióticas predominantes nos primeiros registros biológicos do planeta.
Os pesquisadores observaram que esses eucariotos antigos não aparecem de maneira uniforme nas amostras analisadas.
A ocorrência dos fósseis foi registrada quase exclusivamente em rochas formadas em ambientes com oxigênio nas águas do fundo marinho.
Já nas amostras associadas a áreas sem oxigênio, a equipe identificou apenas formas procarióticas simples.
Para os autores, esse padrão sustenta a interpretação de que o oxigênio esteve ligado à presença desses organismos desde fases antigas da evolução eucariótica.
Microfósseis da Austrália e o antigo mar interior
As rochas analisadas vieram de testemunhos de sondagem retirados por empresas de exploração mineral décadas atrás e guardados em coleções geológicas em Darwin, na Austrália.
Esse tipo de material costuma ser usado para estudar a composição do subsolo, mas também pode preservar restos de organismos microscópicos que viveram em ambientes desaparecidos há bilhões de anos.
Na época em que esses microrganismos existiam, parte do atual norte australiano era coberta por águas rasas, lagoas costeiras, planícies de maré e áreas mais afastadas da costa.
O ambiente terrestre também era diferente do atual: a atmosfera tinha níveis menores de oxigênio, e os oceanos apresentavam uma distribuição irregular desse gás, com áreas oxigenadas ao lado de regiões pobres ou sem oxigênio.
Esse contexto ajuda a explicar a relevância científica da distribuição dos fósseis.
Em vez de indicar uma presença ampla dos primeiros eucariotos em todos os ambientes marinhos, as amostras apontam para uma associação com zonas específicas.
Conforme a interpretação da equipe, essa restrição pode ter influenciado a forma como esses organismos se mantiveram e se diversificaram durante uma longa etapa do Proterozoico.
Eucariotos e a origem da vida complexa
Eucariotos são organismos formados por células com estruturas internas especializadas.
A principal diferença em relação aos procariontes está na presença de compartimentos celulares, como o núcleo, onde fica armazenado o material genético, e organelas que executam funções específicas.
Entre elas estão as mitocôndrias, associadas à produção de energia em grande parte dos eucariotos atuais.
Essa arquitetura celular está na base de grupos que surgiriam muito depois, como animais, plantas, algas e fungos.
Por isso, compreender onde e como esses organismos se desenvolveram é uma das linhas de pesquisa da biologia evolutiva.
A hipótese mais aceita atualmente é que a linhagem eucariótica surgiu a partir de uma associação simbiótica entre microrganismos ancestrais.
Nesse processo, uma célula teria passado a abrigar outra, originando uma relação que, ao longo do tempo evolutivo, contribuiu para a formação de estruturas celulares mais especializadas.
O estudo não busca explicar sozinho esse processo, mas acrescenta dados sobre o ambiente em que esses organismos já estavam presentes quando aparecem no registro fóssil.
Oxigênio e evolução dos primeiros eucariotos
Uma das questões investigadas pelos pesquisadores era se os primeiros eucariotos dependiam de oxigênio ou se poderiam viver em ambientes pobres nesse gás.
A dúvida é relevante porque a respiração aeróbica, que usa oxigênio para liberar energia, está associada à manutenção de estruturas celulares mais complexas em muitos organismos atuais.
Para analisar essa relação, os autores combinaram paleontologia, sedimentologia e geoquímica.
As amostras de argilito foram trituradas e parcialmente dissolvidas, permitindo o exame dos resíduos orgânicos preservados no interior das rochas.
Ao todo, a equipe identificou mais de 12 mil fósseis durante o processo.
Depois dessa etapa, os cientistas estudaram minerais e elementos químicos presentes nas rochas para reconstruir as condições das águas antigas.
Elementos sensíveis à presença de oxigênio, como ferro, vanádio, molibdênio e urânio, podem indicar se o sedimento se formou em ambiente oxigenado ou anóxico.
A comparação entre os fósseis e a composição das rochas permitiu associar os eucariotos a áreas de fundo marinho com oxigênio disponível.
Segundo Galen Halverson, professor da Universidade McGill e um dos autores do estudo, os fósseis eucarióticos mais antigos analisados pela equipe foram encontrados sobretudo em ambientes costeiros, oxigenados e bentônicos, isto é, ligados ao fundo do mar.
Leigh Anne Riedman, pesquisadora da Universidade da Califórnia em Santa Barbara, afirmou que os dados indicam que a disponibilidade de oxigênio influenciava a evolução eucariótica desde estágios iniciais.
Vida complexa no fundo do mar antigo
A localização dos organismos é outro ponto observado pela pesquisa.
A distribuição dos fósseis sugere que muitos desses eucariotos viviam sobre ou dentro do fundo marinho, e não flutuando livremente na coluna d’água como parte do plâncton.
Essa interpretação se baseia no modo como os fósseis aparecem nas amostras.
Caso esses organismos vivessem dispersos nas águas superficiais, seus restos poderiam afundar e também ser encontrados em sedimentos formados em áreas sem oxigênio.
Como essa ocorrência não foi observada de forma ampla, os autores consideram mais provável que esses eucariotos ocupassem diretamente ambientes oxigenados do fundo marinho.
Maxwell Lechte, pesquisador da Universidade de Sydney e coautor do trabalho, relacionou a distribuição dos fósseis à hipótese de que esses organismos permaneceram associados ao fundo do mar antes de se expandirem para outros ambientes oceânicos.
De acordo com a equipe, entender quando essa mudança ocorreu pode ajudar a explicar a diversificação posterior dos eucariotos nos ecossistemas marinhos.
Fósseis antigos e pistas sobre a origem dos seres vivos
A descoberta não indica a existência de plantas, animais ou seres humanos naquele período.
O registro mostra algo anterior: a presença de linhagens celulares com organização mais complexa em ambientes específicos do planeta.
Esses organismos eram unicelulares, mas apresentavam características que os diferenciavam das formas procarióticas simples.
No registro geológico, eles representam uma etapa antiga da trajetória evolutiva que, muito tempo depois, permitiria o surgimento de organismos multicelulares e de formas de vida visíveis nos ecossistemas atuais.
Os dados também ajudam a investigar por que a evolução eucariótica pode ter avançado de forma lenta durante centenas de milhões de anos.
Se esses organismos dependiam de áreas oxigenadas no fundo do mar, sua expansão teria sido condicionada pela distribuição do oxigênio nos oceanos antigos.
Em um planeta onde esse gás era limitado e irregular, os ambientes adequados para esse tipo de vida poderiam ser restritos.
Ainda assim, os fósseis mostram que a complexidade celular já fazia parte dos ecossistemas marinhos em um período muito remoto.
Preservados em rochas que um dia foram lama no fundo de um mar antigo, eles permitem observar um intervalo anterior ao surgimento de animais, plantas e ecossistemas modernos.
A partir de fragmentos microscópicos, pesquisadores buscam reconstruir como células complexas ocuparam os primeiros ambientes favoráveis na Terra.
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