Exemplar da espécie Acrodicrania fasciata que ilustra capa do trabalho publicado por pesquisadores brasileiros no Bulletin of the American Museum of Natural History (foto: Sarah Siqueira de Oliveira/UFG)

Após 15 anos de pesquisas, cientistas reconstroem evolução de grupos de mosquitos da era dos dinossauros

30 de julho de 2021

André Julião | Agência FAPESP – Nos últimos 15 anos, dois pesquisadores têm se dedicado a contar uma história de mais de 100 milhões de anos praticamente usando apenas microscópio, pinça e o olhar bem treinado. Revisando intensamente a literatura sobre o assunto, viajando o mundo para coletar espécimes e analisando outros depositados em museus de história natural, os pesquisadores Sarah Siqueira de Oliveira, atualmente professora da Universidade Federal de Goiás (UFG), e Dalton de Souza Amorim, professor da Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto da Universidade de São Paulo (FFCLRP-USP), publicaram o mais completo trabalho feito até hoje sobre um subgrupo dos chamados mosquitos-de-fungo.

A publicação, com mais de cem páginas e 107 figuras, coloridas em sua maioria, ocupa um volume inteiro do tradicional Bulletin of the American Museum of Natural History, publicado desde 1881 pelo museu norte-americano. O trabalho deixa clara ainda a importância do financiamento público contínuo à ciência, uma vez que foi apoiado por diversos projetos da FAPESP desde 2004.

Entre as novidades, o extenso levantamento levou à descrição de novas espécies e a uma nova proposta de classificação da família Mycetophilidae, como é conhecido o grupo dos chamados mosquitos-de-fungo. Surgidos no final do Jurássico, há mais de 145 milhões de anos, e se diversificando até chegar aos dias de hoje, os mosquitos da família Mycetophilidae (cujo nome, em latim, significa “que gostam de fungo”) têm larvas que se alimentam de cogumelos, orelhas-de-pau, esporos e de outras partes desses organismos que crescem em madeira em decomposição.

Os pesquisadores se debruçaram sobre um subgrupo chamado Leiinae, originado no sul do supercontinente Gondwana, que posteriormente se dividiu nas atuais América do Sul, África e Antártica, Índia, Austrália e Nova Zelândia. O grupo, que conviveu com os dinossauros, é uma das cinco subfamílias e uma das mais diversas dentro de Mycetophilidae, com mais de 600 espécies descritas para o mundo todo. Há pelo menos 2 mil espécies que ainda carecem de descrição. O novo trabalho concluiu que a subfamília abriga 37 gêneros e tem alguns fósseis preservados em âmbar.

“Não havia um consenso na literatura científica sobre quais grupos pertenciam a essa subfamília. Escolhemos, então, trabalhar tanto na descrição e nomeação das espécies, como em entender as relações evolutivas. É um grupo bastante diverso e pouco conhecido na região neotropical”, conta Oliveira, que estudou com cuidado mais de mil exemplares para concluir o trabalho.

A pesquisadora começou a estudar evolução de insetos ainda na graduação em biologia, na USP em Ribeirão Preto. Na época, o Programa BIOTA-FAPESP, lançado em 1999, estava em seus primeiros anos. Existia, portanto, uma grande quantidade de material coletado para ser identificado, uma oportunidade para Oliveira estudar os mosquitos-de-fungo. Esse primeiro trabalho contou com bolsa de iniciação científica da FAPESP, entre 2005 e 2006.

A pesquisa era parte de um projeto maior, “Limites geográficos e fatores causais de endemismo na Mata Atlântica em Diptera”, coordenado por Amorim, seu orientador, no âmbito do BIOTA. Ainda como parte desse projeto, a pesquisadora realizou o mestrado e o doutorado.

Enquanto os esforços na graduação se dedicavam a identificar espécimes coletados na Mata Atlântica e o projeto de mestrado focava um gênero particularmente diverso, o trabalho de doutorado se propôs a uma análise ampla da subfamília Leiinae – até então uma das menos estudadas dentro dos mosquitos-de-fungo. Este último serviu de base para a publicação atual, que foi ampliada com os resultados do pós-doutorado, também apoiado pela FAPESP.

“Os insetos são grupos bastante antigos e muitos têm distribuição mundial. Por isso, como orientador, costumo escolher temas em que os alunos se tornem lideranças mundiais em grupos que têm poucos especialistas. Escolhemos esse grupo importante, pois aí havia uma lacuna de conhecimento. E com esse trabalho, Sarah assumiu uma liderança na área”, afirma Amorim.

Jurassic Park

Tornar-se uma autoridade em um grupo de animais que ocorre no mundo todo exige a análise dos espécimes pessoalmente. Muitos exemplares encontram-se nos acervos de museus de história natural, instituições que têm por missão preservar o maior e mais diverso número possível de espécimes de animais, vegetais e minerais.

No doutorado, Oliveira foi à Austrália e analisou as coleções do Museu Australiano (AMSA), em Sidney, e do CSIRO-ANIC, em Camberra; no caminho de volta para o Brasil, parou para trabalhar nos museus sul-africanos de Kwa-Zulu Natal (NMSA), Iziko (SAMC) e Pretória (National Collection). Em outra viagem, estudou ainda coleções dos Estados Unidos e do Canadá. No pós-doutorado, parte dele com uma Bolsa de Estágio de Pesquisa no Exterior (BEPE) da FAPESP, Oliveira passou um período estudando a coleção do Museu de História Natural em Londres. Ela aproveitou ainda a estadia na Europa para visitar os acervos de museus na França e na Alemanha. Entre estudos in loco e de material enviado por correspondência, foram analisadas coleções de dez países. Amorim, por sua vez, fez coletas no Chile, Nova Zelândia, Austrália, Costa Rica, Califórnia e Nepal, além do Brasil.

“Uma parte importante desse trabalho foi trazer de volta para o Brasil exemplares que haviam sido coletados aqui, mas que não existiam em coleções brasileiras. São animais muito diversos na região neotropical, que se originaram no sul de Gondwana e depois se espalharam para o resto do mundo. Historicamente, porém, pesquisadores dos países do hemisfério Norte descreveram muitas espécies brasileiras até a década de 1940. Uma parte das coleções foi agora repatriada”, diz a pesquisadora.

Em alguns dos museus, parte do acordo para que Oliveira pudesse fazer seus estudos era organizar as coleções de mosquitos, muitas vezes guardadas há anos sem um especialista para identificar e organizar o material.

“Muitos eram exemplares únicos ou com poucas unidades, além de muito antigos. Esses fatores costumam impossibilitar a análise genética. No entanto, o estudo da morfologia, usando microscópio, é suficiente para obter a maior parte das evidências no nosso trabalho. Além disso, não é possível estudo de material genético dos fósseis e a morfologia é a fonte de informação que permite incluí-los no sistema”, explica Amorim.

Um dos princípios do trabalho de taxonomistas como Oliveira e Amorim é justamente encontrar padrões de compartilhamento de caracteres na morfologia dos animais —como asas, pernas e outras partes que os tornem únicos. No estudo publicado agora, foram usados 128 caracteres para diferenciar os gêneros, como estruturas da cabeça, tórax, pernas, asas e órgão sexual.

Para criar uma estrutura de classificação com todos os gêneros da subfamília, os pesquisadores acrescentaram três novas tribos às quatro já existentes. O estudo incluiu 54 espécies conhecidas de fósseis, sendo 12 gêneros extintos, oito deles contando com exemplares preservados em âmbar, forma cristalizada da seiva de árvores que ganhou fama com o filme Jurassic Park, de 1993.

O inseto que aparece no filme, inclusive, não se alimentava de sangue como mostrado, segundo Amorim: trata-se de um dos mosquitos-de-fungo da família Keroplatidae.

“Os dinossauros são sempre um sucesso de público, mas pouca gente fala onde eles viviam, o que comiam, que outros seres viviam no seu entorno. Nosso trabalho mostra que naquele período existia também esse grupo de mosquitos voando perto de seus pés, cujas larvas comiam os fungos associados a florestas. Nesse período, estas eram basicamente de coníferas, diferentes das atuais florestas tropicais. Podemos agora vislumbrar um cenário cada vez mais completo do entorno da flora e da fauna nessa época”, encerra o pesquisador.

O artigo Phylogeny, classification, Mesozoic fossils, and biogeography of the Leiinae (Diptera: Mycetophilidae) pode ser lido em: https://digitallibrary.amnh.org/handle/2246/7256.

 

Possivelmente descoberta a vida animal mais antiga da Terra. E está relacionado à sua esponja de banho.

Por Mindy Weisberger - Escritora Sênior 1 dia atrás

Os fósseis são mais de 350 milhões de anos mais velhos do que os fósseis de esponja mais antigos.

Um fragmento tridimensional de um esqueleto esponjoso de uma esponja queratosana moderna, ilustrando sua ramificação e rede de fibras. (Crédito da imagem: Elizabeth Turner, Laurentian University)

Essa esponja marinha pendurada em seu chuveiro pode ser capaz de traçar sua linhagem evolutiva até quase um bilhão de anos atrás, de acordo com fósseis que poderiam ser os exemplos mais antigos de vida animal na Terra.

Os fósseis de 890 milhões de anos do que podem ser esponjas antigas foram encontrados nos Territórios do Noroeste do Canadá, e seus pequenos tentáculos delicadamente ramificados são invisíveis a olho nu. Mas, ao microscópio , o tecido orgânico preservado revelou uma estrutura em forma de malha que era notavelmente semelhante à das fibras do esqueleto das esponjas de banho modernas, que fazem parte de um grupo de esponjas de corpo mole conhecido como demosponges de ceratose, ou esponjas córneas. 

Os paleontólogos já consideram as esponjas boas candidatas para as primeiras formas de vida animal. Se esta análise estiver correta e os fósseis canadenses realmente representarem esponjas antigas, eles seriam anteriores aos fósseis de esponja mais antigos conhecidos em cerca de 350 milhões de anos, de acordo com um novo estudo.

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A autora Elizabeth Turner, professora de sedimentologia carbonática e paleontologia de invertebrados na Laurentian University em Ontário, Canadá, notou pela primeira vez os fósseis bizarros no início dos anos 1990, enquanto examinava amostras de enormes recifes fósseis que foram construídos por cianobactérias antigas, disse ela ao Live Science.

Quando ela olhou através de um microscópio para fatias finas de rochas, ela viu algo em um punhado de amostras "que era muito mais complicado do que cianobactérias", disse Turner. "Eu pensei que se parecia um pouco com alguns fósseis de esponja de rochas mais jovens."

Mas as esponjas não eram seu foco de pesquisa na época, então ela arquivou temporariamente os fósseis peculiares até anos depois, quando voltou à região para coletar amostras adicionais. Naquela época, outros cientistas haviam publicado descrições de esqueletos de esponja fossilizados que reforçaram as suspeitas de Turner sobre suas descobertas incomuns. 

"Se você olhar para o corpo de uma esponja fóssil microscopicamente, ele tem essa microestrutura característica, que foi descrita e caracterizada e totalmente associada ao esqueleto da esponja [um tipo de proteína de colágeno] em demosponges modernas de ceratose", disse Turner. "E é a estrutura idêntica à que eu tenho." Ela descreveu os fósseis em um estudo publicado em 28 de julho na revista Nature .

Traços de tecido preservado que podem pertencer a esponjas antigas datam de 890 milhões de anos atrás. (Crédito da imagem: Elizabeth Turner, Laurentian University)

Encontrar os fósseis de esponja em um recife de cianobactérias fossilizado fazia sentido, porque tais recifes teriam produzido muito oxigênio . Mesmo que as esponjas não pudessem competir com as cianobactérias por um ponto no fundo do mar, elas provavelmente teriam se estabelecido em partes do recife onde poderiam colher os benefícios da "fábrica de oxigênio", explicou Turner. As cianobactérias também poderiam ter fornecido alimento para as esponjas, nutrindo-as com polissacarídeos derramados de suas paredes celulares e enchendo a água ao redor do recife com nutritivos "muco suspenso".

"Existem muitos bons motivos pelos quais uma esponja pode ter vivido no ambiente exato onde encontrei essas supostas esponjas fósseis", disse Turner.

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As gavinhas ramificadas dos fósseis se parecem um pouco com as de fungos antigos, o que pode ser visto em fósseis que foram descritos no início deste ano e representam a evidência mais antiga de fungos terrestres, datando de 635 milhões de anos atrás, informou a Live Science em janeiro . Mas Turner descartou uma identidade fúngica para os fósseis recém-descobertos, já que as fibras das esponjas - tanto nos fósseis quanto nas esponjas modernas - se ramificam e se unem novamente em uma rede tridimensional. Isso os torna visivelmente diferentes dos ramos de fungos, que se unem em ângulos retos, explicou Turner.

"O que ela descobriu é muito específico para este tipo de esponjas de ceratose", disse Joachim Reitner, professor do Centro de Geociências da Universidade Georg-August em Göttingen, Alemanha.

"Este material, que chamamos de esponja, é um complexo composto de proteína; é muito resistente à degradação microbiana", disse Reitner, que revisou o estudo para a Nature. "É por isso que temos essas redes de fibra esponjosa no registro fóssil. Esse tipo de rede é característico das esponjas - você pode classificar o tipo de esponja com base na rede esponjosa. Nenhum outro organismo faz isso", disse ele.

 

A paleontóloga Elizabeth Turner descobriu os fósseis em recifes antigos construídos por cianobactérias há centenas de milhões de anos, nos Territórios do Noroeste do Canadá. (Crédito da imagem: Elizabeth Turner, Laurentian University)

Animais mais antigos

Quando a vida animal apareceu pela primeira vez na Terra? Antes de cerca de 580 milhões de anos atrás, havia muito pouca evidência física de animais - mas isso não significa que eles não existissem, já que animais de corpo mole geralmente não fossilizam bem. 

Moléculas preservadas, ou biomarcadores, que se acredita serem exclusivas dos animais são uma fonte de pistas sobre a vida animal antiga. Em 2018, vestígios de colesterol em um fóssil datado de 558 milhões de anos atrás permitiram aos pesquisadores identificar uma criatura bizarra de corpo mole chamada Dickinsonia como um animal, relatou a Live Science naquele ano. 

E mais de uma década atrás, os cientistas detectaram traços fossilizados do que parecia ser um composto de gordura, ou esterol, de esponjas antigas que datavam de 635 milhões de anos atrás, aparentemente representando o exemplo mais antigo conhecido de animais. No entanto, em dois estudos publicados em 2020, os pesquisadores revisaram essa afirmação, descobrindo que os esteróis descritos em 2009 foram provavelmente produzidos por algas em decomposição, não por animais, a Live Science relatou anteriormente .

"Um achado importante"

Quando os fósseis físicos são escassos, os cientistas que estudam o passado evolutivo da Terra costumam recorrer ao relógio molecular, disse David Bottjer, professor de ciências da Terra na Universidade do Sul da Califórnia, em Dornsife, ao Live Science.

Ao avaliar as diferenças no DNA de organismos modernos, juntamente com as taxas de mutação, o método do relógio molecular pode dar uma estimativa de quando os animais em um determinado grupo podem ter evoluído pela primeira vez , disse Bottjer, que não estava envolvido no novo estudo. De acordo com essa abordagem, acredita-se que os organismos tenham surgido em uma data mais antiga do que a representada pelo registro fóssil, e as novas descobertas apóiam essa conclusão, escreveu Turner no estudo.

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"Se eu estiver correto em minhas interpretações deste material, os animais surgiram muito antes do aparecimento dos fósseis de animais tradicionais - eles tinham uma longa pré-história", disse Turner.

Os mais antigos fósseis de esponja "incontestáveis" são espículas mineralizadas - estruturas pontudas encontradas em muitos tipos de esponjas. Em abril, outra equipe de pesquisadores descreveu fósseis de espículas com cerca de 535 milhões de anos - datando de pouco antes do período cambriano (543 milhões a 490 milhões de anos atrás) - no Journal of the Geological Society . Mas o método do relógio molecular há muito sugere que as esponjas são muito mais antigas do que isso, e o estudo de Turner fornece a primeira evidência física de como as esponjas podem ser verdadeiramente antigas. Embora as espículas sejam os marcadores fósseis mais comuns de esponjas, muitas esponjas modernas não têm espículas, e a descoberta do que é possivelmente uma esponja de 890 milhões de anos que compartilha essa característica é "um achado importante", disse Bottjer. 

“É um grande exemplo de paleobiologia pré-cambriana procurando as coisas de uma maneira diferente”, acrescentou. "Acho que é um estudo de alta qualidade e merece ser tratado com muita seriedade."

Originalmente publicado na Live Science.