Quando os oceanos morreram e a vida mudou para sempre

No entanto, desta devastação emergiu um resultado inesperado. De acordo com um novo estudo publicado em Avanços da Ciênciacientistas do Instituto de Ciência e Tecnologia de Okinawa (OIST) mostraram que este evento, conhecido como Extinção em Massa do Ordoviciano Tardio (LOME), preparou o cenário para uma explosão da diversidade de vertebrados. Durante o caos, um grupo ganhou uma vantagem duradoura e finalmente remodelou a vida na Terra: os vertebrados com mandíbula. “Demonstramos que os peixes com mandíbula só se tornaram dominantes porque este evento aconteceu”, diz a autora sênior, Professora Lauren Sallan, da Unidade de Macroevolução do OIST. “E, fundamentalmente, matizamos a nossa compreensão da evolução, traçando uma linha entre o registo fóssil, a ecologia e a biogeografia.”

Terra antes da grande extinção

O período Ordoviciano, que durou cerca de 486 a 443 milhões de anos atrás, não se parecia em nada com o mundo de hoje. Gondwana dominava o Hemisfério Sul e era cercada por mares quentes e rasos. Sem gelo nos pólos, o planeta viveu um clima de estufa que sustentou ricos ecossistemas marinhos. As primeiras terras estavam apenas começando a hospedar plantas simples semelhantes às hepáticas, junto com artrópodes de muitas pernas rastejando ao longo da costa.

Os oceanos, porém, já estavam repletos de vida estranha e diversificada. Conodontes de olhos grandes, semelhantes a lampreias, moviam-se através de florestas de imponentes esponjas marinhas. Trilobitas corriam pelo fundo do mar entre densos aglomerados de moluscos sem casca. Escorpiões marinhos de tamanho humano e enormes nautilóides com conchas pontiagudas que se estendem por até cinco metros caçavam na água. Entre esse elenco alienígena estavam os primeiros ancestrais dos gnatóstomos, ou vertebrados com mandíbula, que ainda eram raros e comuns na época.

Duas ondas de extinção

Embora os cientistas ainda debatam o que causou o LOME, o registo fóssil mostra claramente uma linha divisória nítida antes e depois do evento. “Embora não saibamos as causas finais do LOME, sabemos que houve um claro antes e depois do evento. O registo fóssil mostra-o”, diz o Prof. Sallan.

A extinção se desenrolou em duas fases distintas. Primeiro, a Terra mudou rapidamente de um estado de estufa quente para um clima frio de casa de gelo. As geleiras expandiram-se por Gondwana, drenando mares rasos e destruindo habitats marinhos importantes. Vários milhões de anos mais tarde, quando os ecossistemas começaram a recuperar, o clima inverteu-se novamente. O derretimento das calotas polares inundou os oceanos com água mais quente, rica em enxofre e pobre em oxigênio, oprimindo espécies que se adaptaram a condições mais frias.

Sobrevivência em refúgios isolados

Durante estas crises repetidas, os vertebrados sobreviventes ficaram em grande parte confinados em refúgios. Eram bolsas isoladas de biodiversidade separadas por profundas barreiras oceânicas que a maioria das espécies não conseguia atravessar. Dentro destes refúgios, os vertebrados com mandíbula parecem ter tido uma vantagem crucial.

Para entender como isso aconteceu, a equipe de pesquisa montou um extenso banco de dados de fósseis abrangendo dois séculos de paleontologia do final do Ordoviciano e do início do Siluriano. “Reunimos 200 anos de paleontologia do final do Ordoviciano e do início do Siluriano”, diz o primeiro autor Wahei Hagiwara, um ex-estagiário de pesquisa na Unidade de Macroevolução que agora é aluno de doutorado do OIST. Ao reconstruir os ecossistemas dentro destes refúgios, os investigadores conseguiram medir as mudanças na diversidade a nível de género ao longo do tempo. A sua análise revelou um aumento constante mas surpreendente na diversidade de vertebrados com mandíbula após a extinção. “E a tendência é clara – os pulsos de extinção em massa levaram diretamente ao aumento da especiação após vários milhões de anos”.

A Geografia Molda a Evolução

A base de dados de fósseis também permitiu à equipa examinar onde ocorreram estas mudanças evolutivas. Ao rastrear a distribuição das espécies antes e depois da extinção, os investigadores conseguiram estudar a biogeografia com detalhes sem precedentes. “Esta é a primeira vez que conseguimos examinar quantitativamente a biogeografia antes e depois de um evento de extinção em massa”, explica o Prof. O mapeamento dos movimentos das espécies ajudou a identificar os principais refúgios que alimentaram a posterior diversificação dos vertebrados.

Um exemplo vem do que hoje é o Sul da China. Os fósseis desta região incluem os primeiros restos completos de peixes com mandíbulas intimamente relacionados aos tubarões modernos. Segundo Hagiwara, essas espécies permaneceram concentradas em refúgios estáveis ​​durante milhões de anos. Só mais tarde desenvolveram a capacidade de cruzar oceanos abertos e se espalhar por novos ambientes.

Por que Jaws se tornou uma vantagem

Ao combinar evidências fósseis com dados de anatomia, geografia e ecologia, o estudo lança nova luz sobre uma questão evolutiva de longa data. “As mandíbulas evoluíram para criar um novo nicho ecológico ou nossos ancestrais preencheram primeiro um nicho existente e depois diversificaram?” pergunta o Prof. “Nosso estudo aponta para o último.”

Como os vertebrados com mandíbula estavam confinados a pequenas áreas geográficas, eles encontraram ecossistemas com muitas funções abertas deixadas para trás por espécies extintas sem mandíbula e outros animais. Esta abundância de nichos disponíveis permitiu-lhes diversificar rapidamente. Um padrão comparável pode ser observado nos tentilhões de Darwin nas Ilhas Galápagos, que se adaptaram a diferentes fontes de alimento ao longo do tempo. À medida que suas dietas se diversificaram, seus bicos evoluíram para corresponder às funções ecológicas que ocupavam.

Uma reinicialização em vez de uma lousa limpa

Enquanto os peixes com mandíbula permaneceram isolados no Sul da China, os vertebrados sem mandíbula continuaram a prosperar noutros lugares e dominaram os oceanos abertos durante mais 40 milhões de anos. Estes grupos diversificaram-se numa vasta gama de peixes de recife, alguns com estruturas bucais alternativas. A razão pela qual os vertebrados com mandíbula acabaram por superá-los depois de se espalharem para além dos seus refúgios ainda não é totalmente compreendida.

O que está claro é que LOME não apagou simplesmente a vida e começou de novo. Em vez disso, desencadeou o que os investigadores descrevem como uma reinicialização ecológica. Os primeiros vertebrados assumiram funções antes ocupadas por conodontes e artrópodes, reconstruindo estruturas ecossistêmicas familiares com novas espécies. Padrões semelhantes aparecem repetidamente ao longo da era Paleozóica, após outros eventos de extinção impulsionados por mudanças ambientais comparáveis. A equipa refere-se a este padrão recorrente como um “ciclo de redefinição da diversidade”, onde a evolução restaura os ecossistemas convergindo para os mesmos designs funcionais.

Rastreando a vida moderna até os sobreviventes antigos

O Prof. Sallan resume o impacto mais amplo das descobertas. “Ao integrar localização, morfologia, ecologia e biodiversidade, podemos finalmente ver como os primeiros ecossistemas de vertebrados se reconstruíram após grandes perturbações ambientais. Este trabalho ajuda a explicar por que as mandíbulas evoluíram, por que os vertebrados com mandíbulas finalmente prevaleceram e por que a vida marinha moderna remonta a esses sobreviventes, em vez de formas anteriores, como conodontes e trilobitas. Revelar esses padrões de longo prazo e seus processos subjacentes é um dos aspectos emocionantes da biologia evolutiva. “