Borboletas na época dos dinossauros, com Nary uma flor à vista

As borboletas jurássicas desapareceram 45 milhões de anos antes que a primeira lagarta decidisse crescer e se tornar uma linda borboleta - novamente

Um laço calcigramático. Crédito: Yang et al. 2014

Os biólogos Steven Jay Gould e Simon Conway Morris deram uma cabeçada em um experimento simples: se fôssemos "rebobinar a fita" da vida e permitir que ela tocasse novamente, obteríamos o mesmo resultado?
 
Gould argumentou que não. Não apenas a vida seria radicalmente diferente, mas também há grandes chances de que nada semelhante aos humanos tenha evoluído.  

A evolução inicial da vida complexa na forma das explosões ediacarana e cambriana produziu dezenas de criaturas bizarras relacionadas a nada vivo hoje em dia e muitas foram extintas, provavelmente, devido a nada mais que azar.
 
Conway Morris argumentou que sim: sem nenhum objetivo, as leis imutáveis ​​da física e das demandas dos ambientes terrestres determinam que mais ou menos as mesmas criaturas teriam e evoluíram repetidamente na Terra.  

Esse processo, ele argumentou, resulta inevitavelmente no surgimento de seres com alta inteligência. Em outras palavras, o ambiente induz a evolução de mais ou menos as mesmas soluções (embora pequenos detalhes possam obviamente ser diferentes) quando grupos de organismos não relacionados se movem para os mesmos ambientes. E, de fato, existem inúmeros exemplos dessa evolução convergente : golfinhos e ictiossauros , cactos nas Américas e euforbias na África e tigres com dentes de sabre placentários e marsupiais .

Por outro lado, Peter Bowler, um crítico que escreveu sobre o livro de Conway Morris, Crucible of Creation for American Scientist, argumentou que os argumentos de Conway Morris são persuasivos até que você considere que muitas criaturas de sucesso parecem não ter outro paralelo na história da Terra - cangurus, por exemplo. . Outro exemplo que me vem à mente são os trilobitas , embora alguém possa defender os isópodes gigantes como trilobitas, Take 2.
 
É uma pergunta divertida de se pensar (principalmente em um bar com bebidas), se não puder ser respondida. Mas os argumentos de Conway Morris certamente receberam um impulso de um exemplo impressionante de convergência que se tornou claro recentemente nos últimos anos, mais recentemente nos Anais da Royal Society B, mas também há alguns anos na BMC Evolutionary Biology.
 
Aparentemente, quando Dinossauros dominavam a Terra, um grupo de insetos chamados lacewings produzia borboletas. Não as borboletas que vemos hoje voando da Ordem Lepidoptera , mas, no entanto, flibbertigibbits flutuantes, agitados e sugadores de néctar, com asas adornadas com manchas, veias e escamas.

Crédito: Yang et al. 2014

Reconstrução do calcograma caligrammatídeo Orogramma illecebrosa na planta Williamsonia, alimentando-se de um cone. Observe o fóssil no painel (e) acima e a estranha semelhança da asa com o tailfin do bombardeiro da Segunda Guerra Mundial B-17 Flying Fortress . Crédito: Labandeira et al. 2016

As borboletas mesozóicas parecem ter parecido tão semelhantes à encarnação de hoje que, a alguns passos, você provavelmente não notaria diferença. Eles evoluíram 165 milhões de anos atrás, desaparecendo apenas 45 milhões de anos depois, 45 milhões de anos antes da primeira lagarta moderna decidir crescer e se tornar uma borboleta beeeeeuuutete-ful. Novamente.
 
Ah, e essas primeiras borboletas não frequentavam flores, porque as flores ainda brilhavam nos olhos da Mãe Natureza. O primeiro fóssil floral definido data de 125 milhões de anos atrás - aproximadamente quando essas borboletas antigas foram extintas - mas a primeira flor deve ter evoluído pelo menos um pouco antes disso. As flores que existiam eram pequenas, discretas e aquáticas, com tubos florais curtos e hostis às borboletas.

Em vez disso, essas borboletas jurássicas parecem ter pousado em árvores que produzem sementes e produzem cones. Embora não fizessem flores, essas plantas criavam cones cravejados de longos tubos terminando em néctar e pólen. E néctar + inseto voador, evidentemente, são os pré-requisitos para a evolução preparar uma borboleta.

As borboletas cretáceas são mais formalmente conhecidas como lacewings caligrammatídeos . Os lacewings ainda enchem a Terra hoje. Seus membros incluem grupos pouco conhecidos, como antions (também chamados de doodlebugs por causa dos rastros que as larvas fazem na areia ); corujas ; e laços de seda , com asas , com asas e com asas .

Crédito: Thomas Bresson Flickr (CC BY 2.0)

Os insetos ostentam as asas finas e transparentes de mesmo nome, com veias ousadamente reticuladas. Laços modernos geralmente têm peças bucais para mastigar, porque jovens e adultos tendem a comer outros insetos. Notavelmente, os jovens também podem suportar peças bucais perfurantes e sugadoras por (estremecer) atingirem o mesmo objetivo.

Os fósseis de calcificação kalligrammatid são conhecidos há algum tempo, mas a maioria dos espécimes foi mal preservada, limitando o que poderíamos dizer sobre eles. Em seguida, uma coleção de espécimes lindamente preservados apareceu no nordeste da China em depósitos de lagos, uma fonte comum de fósseis requintados. O assentamento tranquilo de animais em sedimentos finos no fundo do lago e a relativa falta de oxigênio favorecem uma boa fossilização. Esses fósseis podem produzir detalhes da superfície e, às vezes, até padrões de cores.

Os caligrammatídeos parecem ter vivido quase exclusivamente em terras que são hoje a Europa e a Ásia durante o Jurássico e o Cretáceo . Eles eram grandes, com envergadura superior a quinze centímetros e teriam sido alguns dos maiores e mais visíveis insetos de seus dias. Seria preciso imaginá-los passando por um rebanho de dinossauros pastando.

As borboletas modernas são definidas por um conjunto de características que inclui atividade diurna, peças bucais longas e semelhantes a palha, padrões de visão das asas e escalas de asas (Lepidoptera significa literalmente "asa de escala"). Todas essas características que podem ser determinadas a partir de fósseis estão presentes em caligrammatídeos.

 

Os fósseis nos dizem que os primeiros caligramátides compartilharam as peças bucais mastigatórias que caracterizam os laços hoje e também não possuíam pontos ou escamas nas asas. Mais tarde, porém, suas peças bucais adquiriram uma probóscide parecida com palha para beber néctar, uma transição de peças bucais à qual os ancestrais das borboletas modernas também passaram. Nos dois grupos, peças bucais para mastigação separadas são fundidas em probóscides longas, flexíveis e sem estruturas perfurantes.

Sobreposição de desenho de um fóssil de Kallihemerobiinae gen. et sp. indet. (JIU, vista dorsal) do Jurássico Médio (Jiulongshan Fm., 165 Ma, JIU) do nordeste da China. As cores falsas da sobreposição mostram: Amarelo - probóscide; verde - palpos maxilares; antenas roxas; laranja - labrum; olhos azuis - compostos. Barra de escala 5 mm. Fig. S1p. Crédito: Labandeira et al. 2016

Os caligrammatídeos também tinham uma ou mais bombas dentro de suas cabeças para gerar sucção, assim como as borboletas modernas. Ambos os grupos também parecem ter manipulado probóscides com uma variedade de espessuras e comprimentos para colher o néctar de diferentes plantas.

Manchas e manchas com anéis concêntricos de cores vívidas e contrastantes também apareceram muito em breve na superfície superior das asas. Provavelmente foram escolhidos pela seleção natural pelas mesmas razões pelas quais as borboletas as usam hoje: assustar predadores como os primeiros pássaros ou pequenos dinossauros, ou, na sua falta, desviá-los das asas para longe do corpo.

Pelo menos seis tipos diferentes de manchas foram encontradas em fósseis até agora. Vários deles se assemelham aos das borboletas modernas, e um tipo - Tipo 1 - evoluiu pelo menos três vezes separadas, mesmo dentro dos caligramatídeos.

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Visor de asa tipo 1 do Orogramma illecebrosa caligrammatídeo. Observe os dois anéis externos e cerca de 15 pontinhos brancos (óculos) ao redor do ponto preto central. Fig. 1l. Crédito: Labandeira et al. 2016

Olho de borboleta moderna coruja. A seta aponta para os ocules. Fig. 2k. Crédito: Labandeira et al. 2016

Algo nesse padrão deve ser enormemente benéfico para as borboletas.

 

O pigmento melanina - um composto de proteção UV encontrado na pele humana e quase todos os organismos vivos, exceto, por alguma razão, aracnídeos - pode até estar presente na parte escura das manchas oculares, embora as evidências para isso não sejam conclusivas. Essa também é uma estratégia empregada pelas borboletas modernas.

 

Três grupos de plantas diferentes foram os alvos mais prováveis ​​das probóscides caligrammatídeas: cicadáceas, caytonialeanas e bennettitaleanas. Todos os três eram ou são gimnospermas , plantas nuas como pinheiros e abetos que produzem sementes, geralmente em cones, mas não produzem flores. Cycads ainda estão conosco , embora em nada parecido com os números ou a diversidade vistos no Mesozóico. Muitas vezes chamadas de palmeiras sagu, parecem palmeiras agachadas.

Benettitaleanos e caytonianos também eram árvores do tipo samambaia-semente que provavelmente apresentavam alguma, talvez muita, semelhança com cicadáceas.

Crédito: Matteo De Stefano MUSE (CC BY-SA 3.0)

Ambos os grupos criaram estruturas reprodutivas com sacos de pólen e ovos enterrados nas profundezas ao lado de glândulas secretoras produtoras de alimentos e "gotículas de polinização", o tipo de instalação que se beneficiaria de uma sonda longa e flexível conectada a um inseto sugador de néctar no ar. Apoiando esta hipótese, análises do que parece ser um caligrammatídeo que morreu no meio da deglutição com uma bola de comida presa na garganta revela que o bolo tem um alto teor de carbono consistente com o néctar.

Que fósseis de caligrammatídeos foram encontrados com o que equivale a migalhas de pólen nas partes bucais e próximas a elas também parecem sugerir lanches de pólen, um hábito de aquisição de proteínas que também é uma boa maneira de polinizar uma planta. Se o néctar e o pólen eram realmente suas fontes alimentares, eles são consistentes com a dieta das borboletas modernas.

Também sabemos que essas plantas hospedeiras separam suas partes masculina e feminina na mesma planta ou em plantas diferentes inteiramente para desencorajar a consanguinidade. O vento seria apenas marginalmente eficaz no fornecimento de pólen ao ovo nessas instalações, mas os insetos que controlam o cone resolveriam o problema rapidamente.

Alguns dos caligrammatídeos também parecem ter um ovipositor curvo e com dentes de serra para cortar plantas abertas e depositar ovos no interior, como em i, j e k abaixo (e também na imagem reconstruída acima).

Kalligramma brachyrhyncha mostrando inseto inteiro com seta apontando para probóscide (h) Oregramma illecebrosa mostrando probóscide (seta) e ovipositor (caixa). Close up do ovipositor (j) e (k). Fig. 1h, i, j e k. Crédito: Labandeira et al. 2016

As larvas de Kalagrammatid que cresceram e alimentaram nestas plantas explicariam os aparentes túneis de insetos encontrados dentro dos fósseis de Williamsonia , uma planta Bennettitalean.

 

Quantos tipos de caligrammatídeos existem? Dos fósseis que temos, achamos que havia pelo menos 20 gêneros com 51 espécies. Mas os fósseis, certamente, representam apenas uma pequena fatia da diversidade real que existia.

 

O que acabou com o partido caligrammatídeo de 40 milhões de anos?  

Seriam as plantas com flores, cuja proliferação parece ter levado os Bennittitaleanos à extinção - ou pelo menos, aproveitado seu desaparecimento para se engajar em uma série de acordos imobiliários favoráveis ​​- e 45 milhões de anos depois deram origem ao aparecimento de hordas de suas próprias equipes de apoio de borboletas.

 

Para Conway Morris, para mim e para muitos outros, é impressionante a frequência com que a evolução produziu as mesmas soluções para os mesmos problemas nos mesmos habitats com presumivelmente as mesmas pressões seletivas, começando com matérias-primas muito diferentes. Como na maioria dos argumentos dessa natureza, a verdade provavelmente está entre os dois extremos. Na minha opinião, a Terra em reprodução sem dúvida teria muitos organismos semelhantes - talvez surpreendentemente - ao que vemos hoje. E provavelmente também algumas GRANDES surpresas.

 

A vida profundamente inteligente evoluiria mais uma vez? Por isso não tenho resposta, pois evoluímos apenas uma vez. Podemos ser cangurus, ou podemos ser borboletas cujos doppelgangers olharão para trás em nossos restos milhões de anos, portanto, com tanto espanto quanto contemplamos os caligrammatídeos.

 

Referências

 

Labandeira, Conrad C., Qiang Yang, Jorge A. Santiago-Blay, Carol L. Hotton, Antónia Monteiro, Yong-Jie Wang, Yulia Goreva et al. " A convergência evolutiva de lacewings mid-Mesozoic e borboletas Cenozoic. " Em Proc. R. Soc. B , vol. 283, n. 1824, p. 20152893. The Royal Society, 2016.

 

Yang, Qiang, Yongjie Wang, Conrad C. Labandeira, Chungkun Shih e Dong Ren. " Laços mesozóicos da China fornecem informações filogenéticas sobre a evolução dos Kalligrammatidae (Neuroptera) ". BMC Evolutionary Biology 14, n. 1 (2014): 1.