O impacto do asteroide Chicxulub (ilustração) causou uma extinção em massa há 66 milhões de anos. Crédito: Ilustração de Mark Garlick
O objeto que colidiu com a Terra e deu início à extinção que exterminou quase todos os dinossauros há 66 milhões de anos foi um asteroide que se formou originalmente além da órbita de Júpiter, de acordo com evidências geoquímicas do local do impacto em Chicxulub, México.
As descobertas, publicadas em 15 de agosto na Science 1 , sugerem que a extinção em massa foi o resultado de uma série de eventos que começaram durante o nascimento do Sistema Solar. Os cientistas há muito suspeitavam que o impactador de Chicxulub, como é conhecido, era um asteroide do Sistema Solar externo, e essas observações reforçam o caso.
A extinção do Cretáceo/Paleogeno (K/Pg) foi a quinta de uma série de extinções em massa que ocorreram durante os últimos 540 milhões de anos ou mais: o período em que os animais se espalharam pela Terra. O evento exterminou mais de 60% das espécies, incluindo todos os dinossauros não aviários.
Desde 1980, evidências acumularam-se de que a extinção foi causada por um objeto do tamanho de uma cidade atingindo a Terra. Tal impacto teria jogado enormes volumes de enxofre, poeira e fuligem no ar , bloqueando parcialmente o Sol e fazendo com que as temperaturas despencassem. Uma camada de metal irídio, que é raro na Terra, mas mais comum em asteroides, foi depositada por todo o planeta na época em que a extinção começou. E na década de 1990, cientistas descreveram 2 o local do impacto, uma enorme cratera enterrada perto de Chicxulub na Península de Yucatán, no México.
“Queríamos identificar a origem desse impactador”, diz Mario Fischer-Gödde, geoquímico de isótopos da Universidade de Colônia, na Alemanha. Para descobrir o que era o objeto e de onde ele veio, ele e seus colegas obtiveram amostras de rochas K/Pg de três locais e as compararam com rochas de outros oito locais de impacto dos últimos 3,5 bilhões de anos.
Assinatura de rutênio
A equipe se concentrou em isótopos de metal rutênio. Rutênio é extremamente raro em rochas da Terra, diz Fischer-Gödde, então amostras dele de um local de impacto oferecem “a assinatura pura” do impactador. Existem sete isótopos estáveis de rutênio, e corpos celestes têm misturas características deles.
Em particular, observar os isótopos de rutênio pode ajudar os pesquisadores a distinguir entre asteroides que se formaram no Sistema Solar externo — além da órbita de Júpiter — e aqueles com origem no Sistema Solar interno. Quando o Sistema Solar estava se formando a partir de uma nuvem molecular, há cerca de 4,5 bilhões de anos, as temperaturas na região interna eram altas demais para que produtos químicos voláteis, como água, se condensassem. Como resultado, os asteroides produzidos ali tinham baixos níveis de voláteis e se tornaram ricos em minerais de silicato. Os asteroides que se formaram mais longe se tornaram "carbonáceos", contendo muito carbono e produtos químicos voláteis. Os isótopos de rutênio foram distribuídos de forma desigual na nuvem, e essa heterogeneidade é preservada nos asteroides.
A equipe de Fischer-Gödde descobriu que os isótopos de rutênio no objeto impactante Chicxulub eram uma boa combinação para um asteroide carbonáceo do Sistema Solar externo, e não combinavam com asteroides silicosos do Sistema Solar interno.
Estudos anteriores também sugeriram que o impactador era um asteroide carbonáceo, diz Sean Gulick, geofísico da Universidade do Texas em Austin. Mas o trabalho mais recente “é uma maneira realmente elegante de chegar a algumas dessas mesmas respostas e obter várias das mesmas respostas usando uma metodologia”, ele acrescenta.
Não é um cometa
Os isótopos de rutênio também fornecem evidências contra outra hipótese: que o impactador de Chicxulub era um cometa em vez de um asteroide. “A ideia de que era um cometa remonta a muito tempo na literatura”, diz William Bottke, um cientista planetário do Southwest Research Institute em Boulder, Colorado. A hipótese foi revivida em um controverso estudo de 2021 3 , que argumentou que o impactador era parte de um cometa de longo período que se quebrou sob a atração gravitacional do Sol.
Mas Fischer-Gödde diz que os dados do isótopo de rutênio não correspondem a um cometa. Gulick concorda. Ele acrescenta que as evidências geoquímicas do local de impacto de Chicxulub nunca foram consistentes com um cometa, e o estudo mais recente "faz um ótimo trabalho em meio que acertar isso".
Bottke acrescenta que a hipótese do cometa também “enfrenta dificuldades” quando você considera a dinâmica do Sistema Solar. “Asteroides carbonáceos consideráveis têm muito mais probabilidade de atingir a Terra do que cometas”, ele diz. Em um estudo de 2021, ele e seus colegas argumentaram que o impactador provavelmente veio do cinturão principal de asteroides, entre Marte e Júpiter.
A maioria dos outros impactadores que a equipe de Fischer-Gödde estudou parecem ter se formado no Sistema Solar interno, de acordo com seus isótopos de rutênio. As únicas exceções foram os mais antigos, de entre 3,2 bilhões e 3,5 bilhões de anos atrás, que se parecem mais com o impactador de Chicxulub. Pode ser que “algo interessante estivesse acontecendo no cinturão de asteroides naquela época, como uma grande quebra de asteroide em um bom lugar para entregar objetos à Terra”, diz Bottke.
doi: https://doi.org/10.1038/d41586-024-02647-4
Referências
Fischer-Gödde, M. et al. Ciência 385 , 752–756 (2024).
E toda
primavera eu trago meus alunos para o deserto do noroeste do Novo
México, ao norte do Chaco Canyon, onde o povo ancestral Pueblo construiu
uma grande cidade de rochas há um milênio. Enquanto caminhamos pelas
terras áridas com listras pastel, não podemos deixar de pisar em dinossauros ossos O chão está repleto de membros quebrados do Tyrannosaurus rex e
pedaços de vértebras que ancoravam os pescoços altos dos saurópodes há
cerca de 66,9 milhões de anos, durante o período Cretáceo. E então, de
repente, os ossos desaparecem.
À medida que continuamos
subindo pelas camadas rochosas, começamos a notar um novo tipo de
fóssil. Mandíbulas cheias de dentes. Não as facas de carne do T. rex, mas
dentes com cúspides e vales complexos. São os molares dos mamíferos. Em
uma viagem, em 2014, segui a trilha deles até o leito de um riacho
seco, sagrado para os navajos, chamado Kimbeto – a “primavera do
gavião”. Do outro lado da lavagem, ouvi um grito de vitória. Meu colega
Tom Williamson havia encontrado um esqueleto — pertencente a um animal
grande, pesando cerca de 100 quilos. Podíamos dizer por sua pélvis que
deu à luz filhotes vivos e bem desenvolvidos. Era um mamífero
placentário, como nós.
Este mamífero fóssil, Ectoconus, foi um revolucionário. Ele viveu apenas 380.000 anos após o pior dia da história da Terra, quando um asteroide encerrou
a Era dos Dinossauros em fogo e fúria, inaugurando um novo mundo. Os
livros didáticos geralmente contam uma história simples: os dinossauros
morreram, mas os mamíferos sobreviveram e rapidamente assumiram o
controle. No entanto, esse relato encobriu uma realidade preocupante: na
verdade, sabemos muito pouco sobre os mamíferos que
resistiram à extinção e perseveraram durante os próximos 10 milhões de
anos, durante a época do Paleoceno. Como eles foram capazes de persistir
quando 75% das espécies morreram, e como eles estabeleceram as bases
para as mais de 6.000 espécies de mamíferos placentários que prosperam
hoje, desde os morcegos aquáticas baleias humanos?
Os cientistas debatem essas
questões desde a década de 1870, quando os primeiros fósseis de
mamíferos placentários do Paleoceno surgiram no Novo México.
Finalmente, nas últimas duas décadas, novas descobertas e técnicas de
pesquisa desmascararam esses pioneiros placentários. Eles quase
seguiram o caminho dos dinossauros, mas depois de mal sobreviverem ao
enxofre, eles rapidamente inflaram seus corpos do tamanho de um rato
para o tamanho de uma vaca, diversificaram suas dietas e comportamentos –
e eventualmente expandiram seus cérebros – e tocaram em uma nova Era
dos Mamíferos. .
Origens Triássicas
Volte para o período
Triássico. As pessoas geralmente assumem que os mamíferos seguiram os
dinossauros no passado evolutivo, mas, na verdade, ambos os grupos
traçam suas origens no mesmo tempo e lugar: cerca de 225 milhões de anos
atrás, quando toda a terra da Terra foi reunida no supercontinente
Pangea. Naquela época, o planeta estava se recuperando da pior extinção
em massa da história, quando mega vulcões na Sibéria expeliram lava e
dióxido de carbono por milhões de anos, causando um pico de calor global
que matou até 95% de todas as espécies. Depois que os vulcões se
desligaram, dinossauros, mamíferos e muitos outros novos grupos surgiram
para preencher o vácuo.
Nos 160 milhões de anos
seguintes, dinossauros e mamíferos seguiram caminhos separados, mas
ambos foram bem-sucedidos. Os dinossauros tornaram-se gigantes e
excluíram os mamíferos dos nichos de grande porte. Os mamíferos fizeram o
oposto: com seus corpos pequenos, eles podiam explorar nichos
ecológicos que os dinossauros maiores não podiam acessar. Tendo
alcançado uma vantagem competitiva nesses habitats, eles efetivamente
impediram que T. rex, Triceratops e
parentes se tornassem pequenos. Entre 201 milhões e 66 milhões de anos
atrás, durante os períodos Jurássico e Cretáceo, uma abundância de
pequenos mamíferos – nenhum maior que um texugo – vivia sob os pés dos
dinossauros. Entre eles estavam corredores, alpinistas, escavadores,
nadadores e planadores. Foram esses animais que desenvolveram o modelo
clássico dos mamíferos: pêlos, metabolismo de sangue quente, uma linha
complexa de dentes (caninos, incisivos, pré-molares, molares) e a
capacidade de alimentar seus bebês com leite.
Esses primeiros mamíferos
cresceram em uma árvore genealógica verdejante. Havia dezenas de
subfamílias distinguidas por diferentes tipos de dentes, dietas e
estilos reprodutivos. Um desses grupos — os multituberculados —
floresceu no submundo cretáceo, usando seus pré-molares de lâmina de
serra e incisivos roedores para devorar um novo tipo de alimento: frutas
e flores. Dezenas de seus fósseis vieram à tona durante as expedições
polaco-mongóis de 1963-1971 ao deserto de Gobi, um dos primeiros grandes
projetos de trabalho de campo paleontológicos liderados por mulheres,
capitaneados por um de meus heróis, o falecido paleobiólogo polonês
Zofia Kielan-Jaworowska.
.
Enquanto isso, à medida que os
multituberculados prosperavam, três outros grupos discretamente se
ramificavam por conta própria. Esses desbravadores deram origem às três
linhagens de mamíferos que persistem hoje: os monotremados de postura;
os marsupiais, que dão à luz filhotes débeis que se desenvolvem ainda em
uma bolsa; e os placentários, como Ectoconus e
nós, que dão à luz filhotes maiores. O relógio molecular – uma técnica
que usa diferenças de DNA entre espécies modernas e calcula de volta
para estimar quando elas divergiram – prevê que algumas linhagens
placentárias, incluindo primatas, viveram ao lado dos dinossauros.
Embora os paleontólogos estejam desesperados para recuperar fósseis de
placentários tão primitivos, eles ainda não foram encontrados.
Então, um dia, 66 milhões de
anos atrás, esse quadro primitivo – de dinossauros trovejando pela terra
e mamíferos correndo nas sombras – terminou em caos. Um asteroide do
tamanho do Monte Everest estava voando pelos céus, viajando mais rápido
que um avião a jato. Por acaso, colidiu com o que hoje é a Península de
Yucatán, no México, com a força de mais de um bilhão de bombas
nucleares, e abriu um buraco na crosta terrestre com mais de 16
quilômetros de profundidade e mais de 100 milhas (160 milhas).
quilômetros) de largura. Tsunamis, incêndios florestais, terremotos e
erupções vulcânicas assolaram o planeta. Poeira e fuligem entupiram a
atmosfera, deixando o mundo escuro por anos. As plantas não podiam
fazer fotossíntese, as florestas desabaram, os herbívoros morreram, os
carnívoros seguiram. Os ecossistemas desmoronaram. Era o fim da Era
dos Dinossauros.
Rocks of Torreon Wash in northwestern New Mexico contain
fossils of mammals that lived in the Paleocene epoch. Credit: Steve
Brusatte
A Close Call
The asteroid was apocalyptic, and it changed the course of Earth’s
history. Unable to cope, three out of every four species succumbed to
extinction. Dinosaurs were the most famous victims: all the long-necked,
horned, duck-billed, dome-headed and sharp-toothed ones died, with only
a handful of birds carrying on the dinosaur legacy to the present day.
And what about mammals? In most tellings of the end-Cretaceous
extinction, they are heralded as the great survivors, the winners who
seized the crown from the dinosaurs. In a sense, this is true—mammals
did persevere, or else we would not be here. But new research shows that
it was a close call, and their fate hinged on what happened in the
days, decades and millennia after the asteroid impact. For mammals, the
asteroid was both their moment of greatest peril and their big break.
The best record of those mammals that faced the asteroid and its
aftermath comes from the northern Great Plains of the U.S. For nearly
half a century William Clemens of the University of California,
Berkeley, who passed away in 2020, explored the sagebrush-scented
ranchlands of northeastern Montana. Sculpting these hills are rocks
formed by rivers that drained the ancestral Rocky Mountains and flowed
through forests, during a three-million-year stretch spanning the end of
the Cretaceous, the fallout from the asteroid and the dawn of the
Paleocene. Tens of thousands of fossils from these layers, studied
statistically by Clemens’s former student and current University of
Washington paleontologist Gregory Wilson Mantilla, reveal what lived,
what died and why.
Perhaps surprisingly, mammals were doing well in the latest
Cretaceous. At least 30 species lived in Montana back then, filling many
ecological roles at the base of the dinosaur-dominated food chain,
including bone crunchers, flower eaters, insectivores and omnivores. The
vast majority of these creatures were metatherians (early members of
the marsupial line) or multituberculates. Early cousins of placentals
called eutherians were present, though rare. This situation was stable
throughout the final two million years of the Cretaceous. There was no
sign of serious trouble.
Then everything changes. Looking at the sedimentary rocks that formed
66 million years ago, we see that a thin line appears, saturated with
iridium, an element that is rare on the surface of Earth but common in
outer space. This is the chemical fingerprint of the asteroid.
Dinosaurs—including T. rex and Triceratops—abruptly disappear. The Cretaceous has given way to the Paleocene.
A cena mais antiga do
Paleoceno é terrível. Há uma localidade fóssil em Montana datada de
aproximadamente 25.000 anos após a colisão do asteroide, chamada Z-Line
Quarry. Cheira a morte. Quase todos os mamíferos que floresceram na
região do Cretáceo desapareceram; restam apenas sete espécies. Vários
outros sítios fósseis divulgam o que estava acontecendo nos próximos
100.000 a 200.000 anos. Se você juntar todos os mamíferos dessa época,
existem 23 espécies. Apenas um deles é um metatheriano; esses
ancestrais marsupiais, outrora tão abundantes no Cretáceo, foram quase
extintos. Ao todo, se você considerar todo o registro fóssil de
Montana, juntamente com outros dados do oeste da América do Norte, as
estatísticas são sombrias. Um insignificante 7 por cento dos mamíferos
sobreviveram à carnificina. Imagine um jogo de roleta de asteróides:
uma arma, com 10 câmaras, nove das quais seguram uma bala. Mesmo essas
chances de sobrevivência são ligeiramente melhores do que as que nossos
ancestrais enfrentaram no admirável mundo novo do Paleoceno.
Esse estado de coisas sombrio
levanta uma questão: o que permitiu que alguns mamíferos sobrevivessem?
A resposta tornou-se aparente quando Wilson Mantilla olhou para as
vítimas e sobreviventes. Os sobreviventes eram menores do que a maioria
dos mamíferos do Cretáceo, e seus dentes indicam que eles tinham dietas
generalistas e onívoras. As vítimas, por outro lado, eram maiores, com
dietas carnívoras ou herbívoras mais especializadas. Eles foram
extremamente adaptados ao mundo Cretáceo mais recente, mas quando o
asteróide desencadeou o desastre, suas adaptações se tornaram
dificuldades. Os generalistas menores, em contraste, eram mais capazes
de comer o que quer que fosse oferecido no caos pós-impacto, e eles
poderiam ter se agachado mais facilmente para esperar o pior da
confusão.
Gráfico de Jen Christiansen e Ornella Bertrand ( cérebros ); Fontes: “A Evolução do Tamanho Corporal Máximo de Mamíferos Terrestres”, por Felisa A. Smith et al., em Science, Vol. 330; 26 de novembro de 2010 ( dados de tamanho corporal ); “Untangling the Multiple Ecological Radiations of Early Mammals”, de David M. Grossnickle et al., em Trends in Ecology and Evolution, Vol. 34; Outubro 2019 ( dados de diversidade ecológica ); “Dinâmica da Diversidade de Tetrápodes Terrestres Fanerozóicos na Escala da Comunidade Local”, por Roger A. Close et al., em Nature Ecology and Evolution, Vol. 3; Fevereiro de 2019 ( dados de diversidade de espécies ); "Músculos antes do cérebro em mamíferos placentários após a extinção do Cretáceo Final", de Ornella C. Bertrand et al., em Science, Vol. 376; 31 de março de 2022 ( dados de tamanho do cérebro )
As ecosystems recovered in the earliest Paleocene, many of the
mammals that started to multiply were eutherians, the placental
antecedents that were once bit players in the Cretaceous. Their tiny
bodies, flexible diets, and perhaps faster ways of growing and
reproducing allowed them to commandeer open niches and start building
new food webs. Around 100,000 years postasteroid a new eutherian
appeared in Montana and swiftly became common. Purgatorius,
with gentle molar cusps for eating fruits and highly mobile ankles for
clinging and climbing in the trees, was an early member of the primate
line. It, or perhaps another closely related eutherian, was our
ancestor.
À medida que os ecossistemas
se recuperaram no Paleoceno mais antigo, muitos dos mamíferos que
começaram a se multiplicar eram eutérios, os antecedentes placentários
que já foram pequenos atores no Cretáceo. Seus corpos minúsculos, dietas
flexíveis e talvez formas mais rápidas de crescer e se reproduzir
permitiram que eles dominassem nichos abertos e começassem a construir
novas teias alimentares. Cerca de 100.000 anos pós-esteróide, um novo
eutério apareceu em Montana e rapidamente se tornou comum. Purgatorius, com
cúspides molares suaves para comer frutas e tornozelos altamente móveis
para se agarrar e subir nas árvores, foi um dos primeiros membros da
linhagem dos primatas. Ele, ou talvez outro eutério intimamente
relacionado, foi nosso ancestral.
Os primeiros placentários
Esses valentes sobreviventes
forjaram um novo mundo - uma Era dos Mamíferos, na qual os placentários,
mais do que todos os outros, tornaram-se ascendentes. Alguns dos
melhores fósseis dos primeiros placentários verdadeiros a formar
diversas comunidades do Paleoceno vêm do Novo México, particularmente
Kimbeto. Ectoconus, cujo
esqueleto escavamos em 2014, foi um desses pioneiros. Quando estava
saltando por florestas pantanosas e comendo folhas e feijões há 65,6
milhões de anos, era o maior mamífero que já viveu lá. Era uma das
dezenas de novos placentários em seu ambiente, já transformando os
dinossauros em história antiga.
Conhecemos esses placentários
do Paleoceno há quase 150 anos. Seus fósseis foram relatados durante
pesquisas nas décadas de 1870 e 1880, quando geólogos se juntaram a
cartógrafos e soldados para mapear terras recentemente apreendidas de
nativos americanos. Um desses exploradores, David Baldwin, encontrou um
esconderijo de mamíferos em Kimbeto e outros locais de idade
semelhante, que estavam entre fósseis mais antigos de dinossauros do
Cretáceo e mamíferos mais jovens da época do Eoceno, que durou de 56
milhões a 34 milhões de anos atrás, que poderiam ser prontamente
classificados em grupos familiares, como cavalos, macacos e roedores.
Os mamíferos do Paleoceno não foram tão facilmente categorizados, no
entanto. Eles eram claramente muito maiores do que qualquer mamífero
cretáceo, e não tinham ossos de epipúbis na frente de sua pélvis,
sugerindo que tinham grandes placentas para nutrir seus filhotes no
útero. Assim, eles eram seguramente placentários. Mas seus esqueletos
pareciam peculiares – atarracados e musculosos, com combinações de
características vistas em vários grupos de mamíferos modernos.
Esses excêntricos do Paleoceno
ganharam uma reputação problemática, e os estudiosos começaram a
descartá-los como placentários “arcaicos”. Quais eram suas relações com
seus ancestrais do Cretáceo e os mamíferos modernos, e como eles se
moviam, comiam e cresciam? Essas perguntas confundiram os paleontólogos
por gerações. Entra Thomas Williamson, curador do Museu de História
Natural e Ciência do Novo México. Por mais de um quarto de século, ele
vasculhou o deserto, treinando seus filhos gêmeos, Ryan e Taylor, e
muitos estudantes navajos locais para se tornarem colecionadores de
fósseis. Na última década, meus alunos e eu nos juntamos à equipe de
Tom.
Tom e sua equipe coletaram
milhares de fósseis, que pintam uma imagem vívida da vida do Paleoceno
nos primeiros milhões de anos do asteroide. Entre a lista de
placentários arcaicos estão animais como Ectoconus, que
são encaixados em um grupo nebuloso chamado condilarths. Os membros
deste grupo eram principalmente comedores de plantas ou onívoros com
construções robustas; muitos deles tinham cascos. Eles compartilhavam os
nichos de herbívoros com pantodontes – comedores de folhas com peito de
barril, mãos e pés enormes, que alcançavam tamanhos comparáveis às
vacas modernas. Outro grupo, os teniodontes, eram escavadores
semelhantes a gárgulas, que usavam seus enormes antebraços com garras
para rasgar a sujeira e suas mandíbulas enormes e caninos alargados para
arrancar tubérculos. Todos esses mamíferos teriam temido os
triisodontídeos, os terrores do Paleoceno, que pareciam lobos com
esteróides e esmagavam os ossos de suas presas com molares esmagadores.
Desembaraçar as relações
genealógicas desses placentários arcaicos é um desafio. Meu grupo de
pesquisa está atualmente trabalhando com Williamson, o mamologista do
Carnegie Museum of Natural History John Wible e outros colegas neste nó
górdio da filogenia. Estamos construindo um vasto conjunto de dados de
fósseis e mamíferos existentes, e suas características anatômicas e
genéticas, para que possamos construir uma árvore genealógica mestra.
Nossos resultados preliminares são animadores. Algumas das espécies
arcaicas, como os teniodontes, podem ter se originado de ancestrais
eutérios do Cretáceo e, portanto, estariam entre os placentários mais
primitivos do tronco da árvore genealógica. Outros, incluindo alguns
dos condilartos, compartilham características com os mamíferos ungulados
de hoje e são provavelmente protocavalos e protogado. Os placentários
arcaicos, portanto, parecem ser uma coleção diversificada, alguns dos
quais formaram seus próprios subgrupos idiossincráticos e outros o
estoque ancestral do qual surgiram os placentários de hoje.
Um começo
Embora as localizações
precisas de condilartos e teniodontes e sua linhagem arcaica na árvore
genealógica ainda precisem ser descobertas, já estamos entendendo como
eles eram como animais vivos que respiravam. Fósseis coletados por
nossa equipe e estudados usando novas tecnologias revelam como esses
placentários desenvolveram novos recursos e comportamentos, ajudando-os a
se adaptar ao caos inicial do Paleoceno e aproveitar nichos abertos.
Muitas marcas registradas da placenta evoluíram durante esse período –
ativos que ajudaram a moldar os sobreviventes da extinção generalista em
novos e diversos especialistas. Essas características sustentaram o
sucesso dos placentários nos próximos 66 milhões de anos e são parte da
base de nossa própria biologia humana.
A principal dessas
características dos mamíferos placentários é a capacidade de dar à luz
filhotes bem desenvolvidos, que gestam por um período prolongado dentro
da mãe antes de nascerem em estado avançado. Esse arranjo difere
marcadamente de como os outros dois tipos de mamíferos existentes se
reproduzem. Bebês monotremados nascem de ovos e marsupiais nascem tão
prematuros que precisam se abrigar na bolsa da mãe por meses para
completar o desenvolvimento. A gestação prolongada permite que alguns
placentários tenham uma vantagem na vida: os bebês geralmente podem
começar a se movimentar, socializar e até adquirir sua própria comida
logo após o nascimento.
Para descobrir como as
placentas arcaicas do Paleoceno cresciam, Gregory Funston, um estudioso
de pós-doutorado que trabalha em meu laboratório na Universidade de
Edimburgo, cortou uma variedade de seus dentes, incluindo os dentes de
leite de bebês, em fatias finas que ele poderia examinar ao microscópio.
Ao contar as linhas diárias de crescimento e identificar marcadores de
estresse quimicamente distintos no esmalte causados pelo nascimento,
ele pôde dizer que algumas dessas mães nutriram bebês em seus úteros por
cerca de sete meses – mais que o dobro dos marsupiais. Esta observação
confirma a evidência da anatomia pélvica de que essas espécies do
Paleoceno eram realmente placentárias. Mais importante, essa estratégia
de crescimento desbloqueou uma superpotência. Filhotes maiores
poderiam crescer mais facilmente em adultos maiores, o que pode ter
permitido que os primeiros placentários inflassem rapidamente em
estatura algumas centenas de milhares de anos após o desaparecimento dos
dinossauros, após 160 milhões de anos presos em tamanhos minúsculos.
À medida que os placentários
do Paleoceno cresceram, eles se diversificaram de outras maneiras. Meu
ex-Ph.D. A estudante e pós-doutoranda atual Sarah Shelley, que tem sido
um membro-chave de nossas equipes de campo no Novo México, estudou os
esqueletos de espécies arcaicas em detalhes, prestando atenção especial à
forma como os músculos se fixavam. Ela realizou uma análise
estatística de um grande conjunto de dados de medições, comparando as
espécies do Paleoceno com seus precursores do Cretáceo e descendentes
modernos. O que ela descobriu foi inesperado: os esqueletos
placentários arcaicos eram altamente diversos e seus tornozelos eram
capazes de muitos tipos de locomoção. Seus esqueletos eram de fato
atarracados e generalizados à primeira vista, uma razão pela qual foram
por muito tempo estereotipados como arcaicos. Mas suas estruturas
musculares eram altamente adaptáveis, e diferentes espécies eram capazes
de cavar, trotar e escalar. Essas espécies também podem adquirir
diferentes tipos de alimentos. Essa diversificação intensa é indicativa
do que os biólogos chamam de radiação adaptativa, que ocorre quando
muitas novas espécies proliferam rapidamente a partir de um ancestral,
alterando aspectos de sua aparência e comportamento para aproveitar
novos ambientes ou oportunidades.
Apesar de todas as suas
especializações, no entanto, os placentários arcaicos do Paleoceno não
eram especialmente inteligentes. Esta foi a revelação surpreendente de
um estudo liderado por Ornella Bertrand, uma pós-doutoranda em meu
laboratório, que é uma mago no uso de tomografias computadorizadas para
reconstruir digitalmente os cérebros, ouvidos e outras estruturas
neurossensoriais de espécies extintas. Ela escaneou vários crânios de
placentários arcaicos do Novo México, juntamente com novos fósseis
impressionantes recentemente descobertos perto de Denver por Tyler Lyson
e Ian Miller e sua equipe. Comparados com seus minúsculos
predecessores do Cretáceo, os mamíferos do Paleoceno tinham cérebros
maiores em termos de tamanho absoluto. No entanto, como mostram os
estudos de laboratório e de campo de mamíferos modernos, é o tamanho
relativo do cérebro – a proporção entre o volume do cérebro e a massa
corporal – que realmente importa. Os tamanhos relativos do cérebro dos
placentários arcaicos eram ridiculamente pequenos em comparação não
apenas com os dos mamíferos de hoje, mas também com os das espécies do
Cretáceo que vivem com os dinossauros.
Em Kimbeto Wash, também no noroeste do Novo México ( acima ), equipes de campo recuperaram ossos de mandíbulas fósseis pertencentes a Ectoconus herbívoros ( abaixo ) e temíveis carnívoros conhecidos como triisodontídeos ( ) . Crédito: Thomas Williamson ( superior e inferior ); Steve Brusatte ( meio )
Os primeiros placentários, ao
que parece, ficaram tão grandes tão rápido que seus cérebros
inicialmente não conseguiam acompanhar o ritmo. Essa descoberta
contraria uma convenção de longa data de que os cérebros dos mamíferos
ficaram progressivamente maiores ao longo do tempo, tanto em tamanho
absoluto quanto em tamanho relativo. Também, talvez, desafie as
expectativas: os mamíferos que fundaram a dinastia placentária não
deveriam ter usado sua inteligência para navegar na pista de obstáculos
da sobrevivência pós-esteróide? Aparentemente não. Crescer corpos
maiores era mais importante do que desenvolver cérebros maiores, pelo
menos no início, quando havia tantos nichos vagos para preencher. Em um
mundo tão inconstante de oportunidades abundantes, cérebros grandes
podem até ter sido prejudiciais por causa de seus custos energéticos
mais altos.
Eventualmente, à medida que os
ecossistemas se estabilizaram e a competição entre os muitos novos
placentários aumentou, seus cérebros se expandiram. Grande parte do
crescimento ocorreu no neocórtex, uma região sublime do cérebro
envolvida na cognição superior e na integração sensorial. Mas esse
florescimento teria que esperar até o próximo intervalo de tempo após o
Paleoceno: o Eoceno, quando os placentários arcaicos declinaram
lentamente e os grupos placentários modernos – incluindo cavalos,
morcegos e baleias – dominaram o planeta.
O mundo moderno
O Paleoceno era um mundo de
estufas; os mamíferos do Novo México brincavam nas selvas e os
crocodilos se aquecem ao sol de alta latitude. Então, cerca de 56
milhões de anos atrás, a estufa ficou ainda mais quente. O magma
começou a se acumular sob os continentes do norte e migrou para cima
como uma pluma. À medida que se infiltrava na crosta, assava as rochas
das profundezas da Terra. Como um motor que queima gasolina, essa
atividade libera dióxido de carbono – trilhões de toneladas dele, que
aqueceu a atmosfera entre cinco e oito graus Celsius em, no máximo,
200.000 anos. A Terra não esteve mais quente desde então.
Esse repentino evento de
aquecimento global, chamado de Máximo Térmico Paleoceno-Eoceno, foi mais
um obstáculo que os mamíferos tiveram que superar. Mas desta vez, ao
contrário do asteróide 10 milhões de anos antes, muito poucas espécies
de mamíferos foram extintas. Em vez disso, eles seguiram em movimento,
seguindo novos corredores de migração de alta latitude que se abriram à
medida que as temperaturas aumentaram. Alguns dos migrantes ostentavam
novas adaptações, notadamente cérebros muito maiores. Eles também
lançaram outras novas características: os primatas desenvolveram unhas
nos dedos das mãos e dos pés para agarrar galhos, artiodáctilos de dedos
pares desenvolveram tornozelos em forma de polia que facilitavam a
corrida rápida, e perissodáctilos de dedos ímpares adquiriram grandes
cascos que os tornaram campeões de galope. Esses mamíferos de estilo
mais moderno invadiram os continentes interligados da América do Norte,
Europa e Ásia, e sua migração em massa sobrecarregou os placentários
arcaicos. Condilardos, teniodontes, pantodontes e triisodontídeos
sobreviveriam apenas um pouco mais.
Ao sul do equador, onde os
fósseis de mamíferos do Cretáceo e do Paleoceno são muito mais raros, a
história foi diferente. Tanto a África quanto a América do Sul eram
continentes insulares, que incubavam suas próprias placentas incomuns
isoladamente: elefantes e parentes na África; preguiças e tatus na
América do Sul. Foi também no sul onde as outras duas linhas de
mamíferos conseguiram se manter. Monotremados, como o ornitorrinco e a
equidna, refugiaram-se na Austrália e na Nova Guiné, onde hoje restam
apenas cinco espécies. Os marsupiais foram exterminados nos continentes
do norte, mas ganharam um adiamento ao imigrar para a América do Sul e
depois atravessar a Antártida para a Austrália, onde se diversificaram
em cangurus e coalas. (Um grupo mais tarde retornou à América do Norte
como imigrantes: gambás.)
Mas o futuro pertencia
principalmente aos placentários. Em pouco tempo, quando o pico de
aquecimento diminuiu, alguns estavam balançando nas árvores, outros
batendo as asas e outros trocando braços por nadadeiras e
superdimensionando seus corpos em gigantes marinhos. A partir daqui, a
rica tapeçaria de placentários de hoje – incluindo nós – pode traçar
nossa herança.
Este
artigo foi publicado originalmente com o título "How Mammals Prevailed"
em Scientific American 326, 6, 28-35 (junho de 2022)
