Origens – Parte I (Éden Africano)

Conjunto de 3 posts sobre a grande jornada do clado africano dos hominoides. Nesta primeira parte alguns conceitos de biologia evolutiva importantes e a história do nosso primeiro registo no nosso ramo evolutivo.

A biologia moderna está fortemente apoiada no conceito da evolução das espécies, e entende-se que cada ser vivo compartilha ancestrais em maior ou menor grau com os demais seres vivos. Uma forma encontrada para mostrar estas relações entre os seres vivos são representações gráficas denominadas “cladogramas” ou “árvores filogenéticas”. Os cladogramas correspondem a hipóteses sobre a evolução de grupos de organismos, e seu uso, além de permitir trabalhar o conceito de ancestralidade comum.

Figura 1 – A análise filogenética resulta de uma hipótese de relações de parentesco expressa por um cladograma. O cladograma pode ser dividido em : A) Raiz (ramo ancestral de uma análise) ; B) Nós (localizados na divisão de um ramo em dois ou mais. Representam entidades hipotéticas); C) Ramos (representam cada linhagem evolutiva) e D) Terminais (grupos que estão a ser analisados).

De acordo com a metodologia da sistemática filogenética (escola criada pelo etomólogo alemão Willi Henning) um carácter é uma conjetura de homologia (no sentido evolutivo) e o sua consequente confirmação (ou não) é feita através da árvore filogenética.

Microevolução e macroevolução

A expressão microevolução (evolução à escala micro) refere-se às mudanças que ocorrem no interior das espécies, ou seja, entre as populações que a compõem. Tem a ver com a vida de uma espécie (decorre do ponto D – terminal, Foto 1, na árvore filogenética). A expressão macroevolução (evolução à escala macro) é usada pelos paleontólogos e refere-se à história evolutiva das linhagem, como os ruminantes, primatas, etc (árvore filogenética da Figura 1). Esta evolução conta-se por milhões de anos e não por gerações.

Origens da Humanidade

As alterações verificadas no clima da Terra ao longo do tempo estão relacionadas com a origem e evolução do Homem, além de terem criado condições para a sua migração para toda o planeta. Ao longo dos últimos séculos têm sido descobertas pistas que permitem uma imagem inacabada desta origem e evolução do Homem. Vou fazer uma viagem resumida nesta imagem tendo presente à partida as noções de filogenia, micro e macroevolução e outros conceitos que vou explorar à media que for explorando esta imagem da origem humana.

No Deserto do Afar

A bacia do Afar é onde está neste momento a ocorrer os estádios precoces do ciclo de Wilson que correspondem à chamada fase de rifte intracontinental. A dinâmica do interior da Terra nesta região tem levado a um processo de divergência – Rifte do Leste Africano. Nesta região instável da litosfera, os vulcões, os sismos e a lenta acumulação de sedimentos convergiram entre si para enterrar as ossadas e, muito mais tarde, devolveram-nas às superfície sob a forma de fósseis.

Em 2009 os investigadores do projeto Middle Awash, anunciaram ao mundo um achado: a descoberta do esqueleto de um membro da família humana com 4,4 Ma num local denominado Aramis, a cerca de trinta quilómetros a norte do lago Yardi. Os primeiros fósseis atribuídos à nossa linhagem têm entre 7 Ma, quando muito, e um pouco menos de 4,5 Ma. Vieram na Etiópia, no Quénia e no Chade, em locais que eram florestas tropicais e que hoje são terrenos áridos.

Aos vestígios fósseis descritos, os paleoantropólogos chamaram de «ardipitecos», porque os esqueletos, porque o esqueleto mais completo encontrado, que recebeu o nome de Ardi, é de uma fêmea da espécie Ardipithecus ramidus.

Percebe-se por este esqueleto que os ardipitecos tinham uma vida passada nas árvores, com braços muito compridos (mais do que as pernas), e muito fortes. Os dentes, comparáveis aos dos chimpanzés em tamanho e em espessura do esmalte, indicam um nicho ecológico que não seria muito diferente. Os ardipitecos raramente desceriam ao solo e faziam-no menos que os gorilas e ainda menos que os chimpanzés. Eram, segundo o paleontólogo Juan Luís Arsuaga, habitantes do dossel arbóreo.

O registo da linhagem humana, a sua macroevolução, iniciada em África recua até cerca de 7 Ma, Figura 2.

Figura 2 – A Família Humana. Árvore filogenética (Science, 2009). Além de Ardi, os estratos existentes no Afar representam outros 14 períodos cronológicos diferentes e já proporcionaram a descoberta de hominídeos, desde formas ainda mais antigas e primitivas do que o Ardipithecus ramidus até representantes primitivos do Homo sapiens.

Em 1978 foram descobertas pegadas fossilizadas em Laetoli (Tanzânia), que evidenciam marcas de bipedismo. Encontram-se preservadas num nível de cinzas vulcânicas, provenientes do vulcão Sadiman, a 20 km de distância. As cinzas foram consolidadas por água proveniente da chuva, que não destruiu as pegadas. Este nível foi descoberto, posteriormente por mais cinza. Datações com K/Ar permitiram concluir que o nível se formou há 3,6 Ma. durante o pliocénico, Figura 3.

Figura 3 – O primeiro passo na nossa linha evolutiva, Ardipithecus, com uma parte do seu pé no passado e outra no futuro, caninos já reduzidos, habitando as florestas foi substituído por uma segunda etapa, Australopithecus, ainda com cérebros pequenos mas totalmente bípedes, já não limitados à floresta e com um território que geograficamente se prolongava do Rifte Africano na região da Etiópia até ao Transval, na África do Sul.

Os primeiros bípedes

Os primeiros dos nossos que não oferecem dúvidas sobre a sua filiação são os Australopitecos que viveram desde há mais 4 Ma e até há menos de 2 Ma, numa parte considerável de África. O fóssil mais famoso de um australopiteco é um esqueleto batizado Lucy, uma fêmea de Australopithecus aferensis que viveu onde é hoje a Etiópia. Um outro esqueleto descoberto, também de fêmea, muito mais completo, encontrado na África do Sul e batizado Little Foot.

Não restam dúvidas de que os australopitecos são da nossa própria linhagem, porque a postura era completamente bípede e, no essencial, igual à postura humana atual, com todas as adaptações que tornam possível este tipo e locomoção.

Passavam uma parte considerável do seu tempo nas copas das  árvores, onde consumiriam frutas maduras e estariam a salvo do perigos. Parte da dieta era também obtida em meios menos florestais e mais abertos. Tudo isto faz pensar que o habitat dos australopitecos tenha sido o das florestas fragmentadas, ou seja, um mosaico ecológico. Os antepassados dos gorilas e chimpanzés, permaneceram nas florestas tropicais e contínuas, sem grandes clareiras, da cintura tropical africana, onde os seus descendentes continuam a viver.

A especiação consiste na divisão de uma espécie em duas ou mais espécies, não muito diferentes entre si, que ecologicamente ocupam subzonas adaptativas próximas, nichos muito semelhantes.

Os genomas dos chimpanzés, gorilas e seres humanos, os membros do clado africano dos hominoides, são muito semelhantes, de tal modo que o último antepassado comum (Ponto A – Raiz) não deve estar muito afastado no tempo. Viveu em África há 10 Ma, ou até menos, mas no Mioceno. A linha dos gorilas afastou-se primeiro, mas quase imediatamente separaram-se os chimpanzés e os seres humanos. Há, aproximadamente, 2 milhões de anos, os chimpanzés dividiram-se em duas espécies separadas pelo Rio Congo: os chimpanzés comuns e bonobos.

O último antepassado comum de gorilas, chimpanzés e humanos não era nada parecido com nenhum deles. A partir do último antepassado comum, temos mudado muito (evoluído) nas três linhas.      

Fontes Consultadas

Vida a Grande História – Juan Luis Arsuaga (Temas e Debates, Círculo Leitores)

https://www.sciencemag.org/news/2020/04/lucy-s-baby-suggests-famed-human-ancestor-had-primitive-brain

Ostracodos – indicadores estratigráficos e ambientais

Os ostracodos, do grego ostrákon, que significa carapaça, são microcrustáceos com carapaça bivalve de natureza carbonatada que envolve todo o corpo e os respetivos apêndices.

A principal característica dos crustáceos é a presença de 2 pares de antenas. Exibem no seu corpo apêndices com formas e funções variadas. O sistema digestivo é completo com boca e ânus. O sistema circulatório é aberto ou lacunar, com hemocianina como pigmento respiratório. As troca gasosas são feitas através de brânquias. A excreção é feita pelas glândulas verdes e o sistema nervoso é constituído por uma cadeia ganglionar ventral.

Os ostracodos possuem diferentes estilos alimentares, podendo ser filtradores, escavadores, detritívoros, herbívoros ou carnívoros predadores. Relativamente aos modos de vida, segundo os ostracodos podem ser: bentónicos, planctónicos, podem viver em ou entre plantas e colónias de animais, podem ser parasitas ou viver em comensalismo com outros crustáceos e equinodermes.

A carapaça adulta tem em média um comprimento entre 0,5 e 8 mm, por ser de natureza carbonatada, facto que permite o seu registo fóssil. O seu registo fóssil é extenso, existindo desde o início do Ordovícico até à atualidade, em sedimentos marinhos e não marinhos, fornecendo uma fonte para perceber a evolução dos dados ecológicos.

Os ostracodos são encontrados em todos os ambientes aquáticos e semiterrestres e algumas espécies apresentam que várias espécies mostram grande tolerância a flutuações de temperatura e salinidade e desenvolvem-se em condições extremas, como fontes termais.

Como grande parte dos géneros de ostracodos do Mesozoico não possuem representantes atuais, as interpretações paleoecológicas são feitas por comparações com géneros recentes semelhantes, com base no contorno e ornamentação da carapaça, presença de bolsa incubadora, sulcos e outros elementos morfológicos. Através de variações visíveis de tamanho, ornamentação e ocorrência ou desaparecimento de espécies, é possível obter dados úteis sobre a ecologia, hidrologia e química da água em ambientes onde outros organismos não o possibilitam.

A diversidade entre espécies é definida pela sensibilidade dos ostracodos a fatores ambientais como a salinidade, temperatura, profundidade, alimento disponível, substrato e oxigénio dissolvido. A carapaça dos ostracodos é uma fonte de calcite viável para análise geoquímica através da partição de elementos-traço (por exemplo, O2 e C) e fracionamento de isótopos estáveis (por exemplo, Mg, Ca e Sr).

Em ambientes margino-marinhos, os parâmetros físicos e químicos da água podem sofrer alterações fortes numa escala de tempo curta e o grau de variabilidade destes parâmetros pode mudar dependendo da estação do ano e clima local. Como resposta a essa variabilidade ocorre a presença ou desaparecimento de espécies de ostracodos ao longo do tempo.

Os ostracodos são bons indicadores estratigráficos e ambientais sendo utilizados como proxies na reconstrução de alterações ambientais. A ocorrência dominante de determinada espécie numa associação, e a composição dessa associação, combinando a geoquímica da carapaça e os dados obtidos por outros microfósseis permite obter uma ideia das fases transgressivas e regressivas, a variação do nível do mar e a influência entre águas marinhas e água doce em ambientes margino-marinhos.

A principal vantagem dos ostracodos em relação a outros grupos de microfósseis reside no facto de estarem presentes em todos os tipos de ambientes aquáticos. Por isso podem ser usados na determinação de biozonas estratigráficas em todos os tipos de fácies, são especialmente úteis em depósitos lacustres e salobros por serem dos poucos organismos presentes.

Como crustáceos, o seu crescimento é feito através de mudas sucessivas da carapaça. Um espécime de ostracodo passa em média por 8 mudas, até atingir o último estádio ontogénico, a forma adulta.

A reprodução nos ostracodos ocorre maioritariamente de forma sexuada, podendo em algumas espécies de água doce, onde não foram identificados machos nas associações, fazer-se por partenogénese, como é o caso da espécie Callistocythere littoralis.

Para que a reprodução ocorra e que seja garantida a diversidade das espécies é necessário que o meio seja oxigenado, que a temperatura e a espessura da coluna de água tenham um determinado valor específico e que estejam disponíveis alimentos e nutrientes suficientes. Caso estes fatores não coexistam, a diversidade será restrita.

Figura 1 A classe Ostracoda é hoje dividida em duas subclasses, Myodocopa e Podocopa. A primeira divide-se nas ordens Myococopida e Halocyprida que contêm géneros exclusivos de ambiente marinho. A segunda está dividida em 3 ordens, Platycopida, Podocopida e Paleocopida. A ordem Platycopida contém espécies exclusivamente marinhas. A ordem Podocopida é a mais diversa e ampla e contém espécies que habitam ambientes marinhos, salobros e de água doce. A ordem Paleocopida contém sobretudo espécies de ambientes marinhos superficiais.

Fontes consultadas:

Horne, D. J.; Cohen, A. & Martens, K. (2002). Taxonomy, Morphology and Biology of Quaternary and Living Ostracoda, in Holmes, J. A. & Chivas, A. R. (Eds). The Ostracoda: Applications in Quaternary Research. American Geophysical Union, Geophysical Monograph, 131, pp. 5-36

Fontes Hidrotermais

Observados pela primeira vez em 1977 no arquipélago das Galápagos, os campos hidrotermais são manifestações físico-químicas do interior da Terra. Quando a água do mar penetra na crosta terrestre através das fissuras, reage com os minerais ali presentes e aquece. Como consequência, a pressão destes fluidos aumenta e é libertada uma solução quente e rica em metais, que forma estruturas semelhantes a chaminés. Dependendo da composição das águas, são designadas por fumarolas negras ou brancas. Estas fumarolas submarinas são incríveis espetáculos da natureza. Por meio de um processo chamado de quimiossíntese, as bactérias autotróficas produzem compostos orgânicos através da oxidação de gases vulcânicos como é o caso do H2S, NH3 ou do CH4. São os compostos orgânicos produzidos por este primeiro nível trófico (produtores) que sustenta os outros níveis tróficos com uma diversidade de seres vivos extremófilos como crustáceos, vermes e bivalves gigantes.

Segundo diversos estudos realizados, existem fortes indícios para acreditar que a vida na Terra teve origem em campos hidrotermais, Imagem 1.

Fontes HidrotermaisImagem 1 – Estas estruturas apresentam-se geralmente cobertas de seres vivos, desde mantos de bactérias a caranguejos, mexilhões e espetaculares vermes tubíporas com vários metros e comprimento. As bactérias, que constituem a base da cadeia alimentar, obtêm energia e nutrientes através das reações químicas (nas quais intervém o enxofre), e não da fotossíntese, pois no fundo do mar não há luz.

Alguns autores têm realçado que a geração de vida em sistemas hidrotermais seria muito facilitado pelo quimismo alcalino, favorecido por uma crosta rica em rochas ultramáficas, particularmente abundantes nos fundos dos mares arcaicos.

 

Biostratigrafia

Através dos dados da litostratigrafia podemos correlacionar determinados acontecimentos geológicos ocorridos numa determinada região. Porém, quando queremos correlacionar determinado tipo de formações geológicas com outras muito afastadas geograficamente, apenas com os dados relativos características litológicas, esses revelam-se insuficientes.

Biostratigrafia

Uma correlação a nível global pode ser feita tendo em conta o conteúdo paleontológico de um determinado estrato, o que permite comparar a idade relativa de diferentes formações no espaço e no tempo. A biostratigrafia pode ser considerada uma ciência fronteira entre a estratigrafia e a paleontologia, tendo como principal objetivo o estudo temporal dos fósseis existentes no registo estratigráfico, Foto 1.

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Foto 1 – Certo tipo de fósseis, como por exemplo as amonites, funcionam como “relógios” extremamente precisos na datação de determinadas formações geológicas. Os fósseis que permitem ao geólogo estabelecer com precisão o período de tempo correspondente a um determinado acontecimento são denominados fósseis indicadores estratigráficos, característicos ou de idade. Estes fósseis apresentam uma repartição geográfica muito ampla (distribuição horizontal) e evolução de géneros e espécies muito rápida (distribuição vertical). A abundância e a capacidade de preservação (partes duras) dos vestígios que ficaram fossilizados permitem classifica-los como marcadores temporais muito precisos.

Com base na presença de determinados fósseis de idade, é possível estabelecer correlações entre estratos de formações geograficamente afastadas. O princípio da identidade paleontológica ou da sucessão faunística admite que estratos que possuam o mesmo registo paleontológico são da mesma idade, Foto 2.

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Foto 2 – Cada fóssil, ou grupo de fósseis, completo ou incompleto, deve ser perfeitamente localizado relativamente ao estrato onde foi recolhido. Assim, cada estrato que contenha determinado conjunto de fósseis característicos é considerado como pertencente à unidade biocronológica que é caracterizada por aquela associação de fósseis, sendo-lhe atribuída a idade correspondente.

Unidades boestratigráficas

Quando, ao longo de uma sequência estratigráfica, separamos estratos em função das suas características litológicas, estamos a delimitar unidades litoestratigráficas. Mas, se ao individualizarmos em função do seu conteúdo fóssil estamos a delimitar unidades bioestratigráficas.  A unidade mais comum é designada biozona e pode ser definida como o estrato ou conjunto de estratos, que apresenta um conjunto de fósseis característico. Na delimitação de uma biozona assume particular importância o conjunto de fósseis de idade que a caracteriza, Foto 3.

Distribuição estratigráfica das Amonites

Foto 3 – O conceito de Biozona foi introduzido pelo cientista alemão Albert Oppel, em 1856 e corresponde ao conjunto de estratos caracterizados pela presença do mesmo conteúdo fossilífero. Embora algumas biozonas sejam definidas apenas pela presença de uma espécie fóssil, a maioria é definida por uma associação de diferentes fósseis. Existem diferentes tipos de biozonas de acordo com as quantidades relativas, características morfológicas específicas, conteúdo, distribuição e associações de fósseis.

Algumas Biozonas:

Zona de Oppel – Definida pela associação única de 3 ou mais taxas de fósseis (podem ser de diferentes espécies, mas que pertencem ao mesmo género).

Zona de distribuição de um táxon – Conjunto de rochas que representa a distribuição estratigráfica e geográfica de um táxon.

Zona de distribuição concomitante – Inclui as rochas definidas pela sobreposição ou presença simultânea de dois táxon.

Zona de abundância – A abundância de um táxon ou taxa comparativamente a rochas adjacentes define uma biozona.

Zona de Intervalo – Definida pela ausência de um ou mais táxon por um período de tempo variável.

 

Réquiem por um Dodó

Um Réquiem, é uma missa da Igreja Católica oferecida para o repouso da alma de uma ou mais pessoas falecidas, usando uma forma particular do Missal Romano.

Desde que a vida se iniciou na Terra que ela não tem parado de evoluir. Milhares de espécies extinguiram-se, como prova o registo geológico. Neste registo podemos encontrar fósseis de seres vivos diferentes dos atuais, como consequência da seleção natural (e artificial) nos ecossistemas ao longo do tempo geológico. Este equilíbrio dinâmico entre as espécies que se extinguem e as outras que evoluem nos novos ambientes passou durante o Cenozoico a estar ameaçado pela intervenção do Homem.

Os fatores que podem determinar a extinção das espécies podem ser classificados, Figura 1, em naturais, e em não naturais.

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Figura 1 –  Fatores de extinção das espécies. Na maioria das  vezes, é a atuação de vários destes fatores que concorre para a extinção das espécies.

A extinção é o fim de qualquer linhagem de organismos, da subsespécie à espécie e a categorias taxonómicas mais elevadas, do género ao filo. A extinção pode ser local, em que uma ou várias populações de uma espécie ou de outra unidade desaparecem, mas outras há que sobrevivem em certas zonas, ou total (global) em que todas as populações desaparecem. Quando os biólogos falam em extinção de uma espécie em particular, sem quantificação adicional, referem-se à extinção total.

A atuação dos fatores referidos na Figura 1, torna inicialmente as espécies vulneráveis, depois ameaçadas, de seguida em perigo de extinção e, finalmente, extintas. Uma espécie é considerada extinta quando nos últimos 50 anos, deixaram de ser observados indivíduos selvagens.

Para poder conservar o meio natural devemos modificar o conceito de que a “Terra é uma fonte inesgotável” e alterar o ritmo atual de crescimento e consumo da Humanidade. Os dois instrumentos que podem ajudar a atingir aqueles objetivos são ordenação do território e educação ambiental. Uma forma de conservar é, também, proteger os ecossistemas mais ricos e representativos de um país ou região, através de áreas próprias (parques nacionais, parques naturais, as reservas naturais e as paisagens protegidas).

O Dodó

No início da década de 1680, nas ilhas Maurícias, situadas no Oceano Índico, a cerca de 1300 quilómetros da costa leste de Madagáscar, extinguiam-se os últimos  Raphus cucullatus, conhecido pelo nome de Dodó.

Este famoso pássaro não voador cuja natureza triste mas confiante, aliada à falta de força nas pernas, transformou-o num alvo irresistível para os marinheiros que aportavam nestas ilhas do Índico. Milhões de anos de pacífico isolamento não tinham preparado o Dodó para enfrentar o comportamento do ser humano. Hoje em dia não sabemos bem como era um Dodó vivo, temos uma meia dúzia de descrições feitas por naturalistas, três ou quatro quadros a óleo e alguns fragmentos ósseos empalhados nos museus de História Natural, Foto 1.

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Foto 1 –  Dodó empalhado no Museu de História Natural em Londres. O que sabemos do Dodó: viveu nas ilhas Maurícias, era gorducho mas nada saboroso, e foi o maior membro da família dos pombos, embora o seu tamanho nunca tenha sido registado co exatidão. Extrapolações feitas a partir dos “fragmentos ósseos”, associadas aos modestos vestígios que encontramos em museus, parecem indicar que não teriam mais de 75 centrímetros de altura, e mais ou menos a mesma dimensão do bico até à cauda. Como não podia voar, fazia o seu ninho em terra, deixando os seus ovos e crias à mercê dos porcos, cães e macacos trazidos pelo Homem para as ilhas. Pensa-se que se terá extinguido em 1683. Para lá disso não e sabe quase nada, excetuando o facto de nunca mais podermos ver mais nenhum. Nada sabemos dos seus hábitos de reprodução, nem o que comia, nem por onde costumava parar, nem os sons que fazia quando estava sossegado ou quando que assustava. Não temos um único ovo de Dodó.

Do princípio até ao fim, o contacto do ser humano com o Dodó vivo limitou-se a 70 anos. É um período incrivelmente curto! Hoje sabemos que as ilhas oceânicas são os nossos grandes laboratórios naturais da evolução, a origem de tantas ideias sobre as alterações orgânicas e de tantos exemplos clássicos desde dos tentilhões das Galápagos às moscas dos Havai. A combinação do isolamento geográfico, do acesso difícil, e a frequente ausência de predadores ou competidores, proporciona hipóteses explosivas às criaturas que conseguem alcançar estes generosos refúgios. Não foi este o destino da ave que não voava – Dodó.

 

Fontes : Breve história de quase tudo. Bill Bryson

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