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segunda-feira, 1 de julho de 2024

Qual espécie animal existe há mais tempo?

Um "fóssil vivo" de Triops nada debaixo d'água em uma piscina primaveril. — Um *"fóssil vivo" de Triops* nada debaixo d'água em uma piscina primaveril. (Crédito da imagem: Marián Polák via Getty Images)

A Terra é um lugar desafiador e em constante mudança, e tudo, desde a temperatura dos oceanos até a quantidade de oxigênio na atmosfera, está em constante mudança. E neste mundo em mudança, todas as criaturas vivas correm, nadam, rastejam ou voam para se adaptarem e sobreviverem — ou acabam mortas.

Mas neste mundo em mudança, qual animal sobreviveu mais tempo?

Em novembro de 2010, o Guinness World Records concedeu o título de "criatura viva mais antiga" ao Triops cancriformis , ou camarão girino. E por uma boa razão: os fósseis mostram que crustáceos blindados semelhantes a camarões como estes existem desde o período Triássico (251,9 milhões a 201,3 milhões de anos atrás).

Os camarões girinos têm corpos semelhantes a pás, perfeitos para cavar no fundo das piscinas temporárias que habitam. O design funciona tão bem que eles o mantiveram por centenas de milhões de anos. Mas embora tenham a mesma aparência de sempre, pesquisas de DNA publicadas desde 2010 revelam que os girinos nunca pararam de evoluir sob sua armadura, criando diferenças entre as espécies ao longo do tempo que os olhos humanos nem sempre conseguem detectar.

Por exemplo, o camarão girino T. cancriformis é apenas um descendente de ancestrais do Triássico de aparência semelhante e, na verdade, não tem mais de 25 milhões de anos, descobriu um estudo de 2013 publicado na revista PeerJ , e pode ter até 2,6 milhões de anos. , de acordo com um estudo de 2012 publicado na revista PLOS One .

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Então, e os outros candidatos ao título de Terra animal que sobrevive há mais tempo na ? Existem hoje várias espécies vivas que, tal como o camarão girino, parecem ter permanecido inalteradas durante muitos milhões de anos. Talvez o mais famoso desses chamados “fósseis vivos” seja um grupo de peixes de águas profundas chamados celacantos. Os pesquisadores descobriram fósseis de celacantos pela primeira vez em 1800 e pensaram que eles foram extintos no final do período Cretáceo, 66 milhões de anos atrás. Mas então, em 1938, os pescadores capturaram um celacanto vivo na costa da África do Sul. Esses peixes antigos datam de mais de 400 milhões de anos, mas há um porém.

As espécies de celacantos que nadam hoje em nossos oceanos não são as mesmas que as espécies fossilizadas de celacantos, que realmente foram extintas. Um estudo de 2010 publicado na revista Marine Biology sugeriu que as espécies vivas surgiram nos últimos 20 milhões a 30 milhões de anos. O mesmo se aplica à linhagem igualmente antiga do caranguejo-ferradura, que remonta a cerca de 480 milhões de anos. Um estudo de 2012 publicado na revista Molecular Phylogenetics and Evolution descobriu que o grupo vivo mais antigo de caranguejos-ferradura asiáticos, chamado Tachypleus, só surgiu há cerca de 25 milhões de anos, apesar de parecer semelhante a fósseis com centenas de milhões de anos.

A linhagem do caranguejo-ferradura remonta a cerca de 480 milhões de anos. (Crédito da imagem: Science Photo Library via Getty Images)

Os biólogos ainda não terminaram de decifrar as histórias evolutivas de todos os animais vivos e não haverá uma resposta definitiva para este mistério até que o façam. No entanto, os camarões-girinos, os celacantos e os caranguejos-ferradura dizem-nos que mesmo os organismos aparentemente mais estáveis estão sempre a mudar.

"Não creio que haja evidências de que uma única espécie exista há mais de alguns milhões de anos", disse Africa Gómez , bióloga evolucionista da Universidade de Hull e autora sênior do estudo do camarão girino de 2013, à WordsSideKick.com.

Estudos do registo fóssil sugerem que as espécies normalmente duram entre 500 mil anos e 3 milhões de anos antes de sucumbirem à extinção ou serem substituídas por um descendente, de acordo com um artigo na revista American Scientist .

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— Os animais não humanos podem levar outros animais à extinção?

Por exemplo, o ADN dos organismos pode sofrer mutações e estas mutações podem ser transmitidas de uma geração para a seguinte. Duas espécies geneticamente semelhantes também podem acasalar, levando ao florescimento de uma nova espécie híbrida. A competição também força as espécies a evoluir. Os predadores competem com as presas e os animais que partilham o mesmo espaço competem por alimentos e recursos.

“Os predadores evoluem, as presas evoluem, os predadores evoluem, as presas evoluem, os competidores evoluem, outros competidores evoluem”, disse Scott Lidgard , curador emérito de invertebrados fósseis do Field Museum em Chicago, ao Live Science.

Além do mais, fatores ambientais podem influenciar a vida dos animais. “Digamos que um táxon [grupo] esteja bem adaptado a um tipo específico de habitat e que o clima mude drasticamente”, disse Lidgard. “Se não conseguir migrar para outro lugar com o mesmo tipo de habitat, será extinto.”

Como a mudança é constante, Gómez não considera nenhum animal um fóssil vivo porque o termo dá a impressão de que os animais param de evoluir. Em vez disso, Lidgard argumentou que “fóssil vivo” pode ser usado como um termo genérico para estudar organismos com certos atributos, como uma taxa lenta de mudança evolutiva.

quarta-feira, 13 de março de 2024

Esses gars são os melhores 'fósseis vivos'

Os genomas dos peixes são tão estáticos que grupos cujo último ancestral comum viveu na época dos dinossauros podem produzir hoje híbridos férteis

4 de março de 2024
11h20 horário do leste dos EUA
Por Amanda Heidt

descendência híbrida de um gar jacaré e um gar malhado — Este peixe é o descendente híbrido de um gar-jacaré ( *Atractosteus spatula* ) e um gar-pintado ( *Lepisosteus oculatus* ) - dois gêneros que compartilharam um ancestral comum pela última vez há pelo menos 100 milhões de anos. Salomão Davi

Uma versão desta história apareceu em Science, Vol 383, Edição 6687.

Em 1859, Charles Darwin cunhou o termo “fóssil vivo” para descrever linhagens que têm a mesma aparência há dezenas de milhões de anos, como o celacanto, o esturjão e o caranguejo-ferradura. O termo capturou a imaginação popular, mas os cientistas têm lutado para entender se tais espécies apenas se assemelham aos seus ancestrais de longa data ou se realmente evoluíram pouco ao longo dos tempos.

Agora, num estudo publicado hoje na Evolution , os investigadores confirmam que em alguns – mas não em todos – fósseis vivos, a evolução está virtualmente paralisada . Os exemplos mais impressionantes são os peixes de aparência pré-histórica chamados gars, que apresentam a taxa de evolução molecular mais lenta de todos os vertebrados com mandíbula. A equipe também propõe um mecanismo para explicar a atemporalidade dos gars: um excelente maquinário de reparo de DNA. Essa reparação provavelmente manteve os genomas do gar tão estáveis que as espécies e mesmo os géneros cujo último ancestral comum viveu há mais de 100 milhões de anos divergiram muito pouco, e alguns ainda hoje podem hibridizar para produzir descendentes viáveis.

“Isso é incrível”, diz Tetsuya Nakamura, biólogo evolutivo do desenvolvimento da Universidade Rutgers que não esteve envolvido no trabalho. “Este artigo contém muitos trabalhos interessantes sobre a questão do que constitui um fóssil vivo, mas quando li isso fiquei chocado.”

Para ver se vários supostos fósseis vivos evoluem mais lentamente do que outros grupos de vertebrados, a equipa reuniu sequências publicadas de mais de 1100 éxons (as regiões codificadoras do genoma) de 478 espécies. Usando árvores genealógicas existentes para cada grupo, eles criaram uma enorme árvore evolutiva. Para cada linhagem, os investigadores estimaram a taxa à qual cada base de ADN nos exões estudados mudou ao longo do tempo – a chamada taxa de substituição.

Surpreendentemente, descobriram que a evolução não estava em pausa em todos os fósseis vivos. O celacanto, o tubarão-elefante e uma ave chamada cigana – todos considerados antigos – têm taxas de mutação mais rápidas do que o esperado, de cerca de 0,0005 mutações em cada local por milhão de anos, embora ainda sejam mais lentas do que a taxa média para anfíbios (0,007 mutações por ano). milhões de anos) e mamíferos placentários (0,02 mutações por milhão de anos). As descobertas apoiam a ideia de que algumas espécies que ainda se assemelham aos seus ancestrais antigos mudaram, no entanto, a nível molecular.

Mas os gars, grandes peixes de água doce com focinhos longos e cheios de dentes, eram diferentes: em quase todos os exões, os gars tinham as taxas mais lentas de substituição molecular, muitas vezes em várias ordens de grandeza, e tinham em média apenas 0,00009 mutações por milhão de anos em cada local. Na verdade, dois géneros que divergiram há cerca de 20 milhões de anos tinham sequências idênticas em quase todos os locais analisados – uma descoberta que a equipa inicialmente atribuiu a um erro de sequenciação. “Entrei neste projeto com cautela ao usar o termo fóssil vivo”, diz o coautor do estudo Chase Brownstein, Ph.D. em biologia evolutiva. estudante da Universidade de Yale. “Mas, pelo menos para gars, é um termo apropriado.”

Os autores postulam que, como as taxas de substituição em gars parecem consistentemente baixas em todos os locais – incluindo em regiões genómicas que provavelmente não estarão sob pressão selectiva – é provável que exista um mecanismo global que conduza a substituição lenta. Eles sugerem que os gars são extremamente eficientes na reparação do DNA após mutações ou danos, impedindo a evolução dos animais mesmo quando os continentes mudam ao seu redor. Uma hipótese semelhante foi proposta anteriormente por outros pesquisadores para o esturjão, que teve as segundas taxas de substituição mais baixas entre os vertebrados no estudo.

A reparação do ADN é “uma hipótese razoável, mas provavelmente há mais do que uma explicação”, diz Elise Parey, genómica evolucionista da University College London. Os especialistas notaram, por exemplo, que os gars têm taxas metabólicas lentas e tempos de geração longos , características que poderiam reduzir as taxas de mutação. Os Gars também preservaram o arranjo do DNA em seus cromossomos e amorteceram os efeitos dos chamados genes saltadores, que podem causar reorganização genética à medida que se movem de um lugar para outro no genoma. “Isso não se aplica apenas às mudanças na sequência, mas também à evolução dos cromossomos, o que seria um caminho interessante a explorar”, diz Parey.

Para testar suas descobertas, os autores acompanharam relatos de peixes incomuns que poderiam ser híbridos naturais em rios de Oklahoma e Texas. Eles analisaram amostras de tecido de dezenas desses peixes para traçar sua ancestralidade, descobrindo que dois gêneros gar – Atractosteus e Lepisosteus – estão se cruzando para produzir filhotes híbridos e férteis. Estes grupos partilharam pela última vez um ancestral comum há cerca de 105 milhões de anos, tornando a sua divisão a mais antiga entre os eucariotas que podem produzir descendentes viáveis. Os gars superaram os recordistas anteriores – duas espécies de samambaias – em cerca de 60 milhões de anos. (As mentes mais aguçadas podem lembrar-se do sturddlefish , um híbrido de paddlefish e esturjão, que divergiu há ainda mais tempo, mas esses híbridos acidentais eram provavelmente estéreis e não ocorrem naturalmente.)

O próximo passo será provar que os mecanismos de reparação do ADN dos gars estão de facto a provocar a falta de alterações genéticas. Ao equipar o peixe-zebra – um modelo animal padrão – com genes de reparo de DNA gar, os investigadores poderão observar os genes em ação no laboratório. “No entanto, esta será uma experiência desafiante, porque [os genes de reparação do ADN] são fundamentais”, e mexer com eles pode ter consequências indesejadas, diz Nakamura.

Mas os autores dizem que compreender como os gars mantêm a sua taxa de mutação tão baixa pode ter benefícios que vão além da compreensão dos fósseis vivos a nível molecular. Também pode ajudar os humanos a compreender melhor os nossos próprios caminhos de reparação do ADN, que podem levar ao cancro quando falham.

doi: 10.1126/science.zersmjv

terça-feira, 11 de abril de 2023

Evolução do tubarão: uma linha do tempo de 450 milhões de anos

Por: Marcus Cabral - 11/04/2023

Os tubarões existem há centenas de milhões de anos, aparecendo no registro fóssil antes mesmo de as árvores existirem. Mas do que eles evoluíram, são 'fósseis vivos' e como sobreviveram a cinco extinções em massa?

Os tubarões pertencem a um grupo de criaturas conhecidas como peixes cartilaginosos, porque a maior parte de seu esqueleto é feito de cartilagem e não de osso. A única parte do esqueleto que não é feita desse tecido macio e flexível são os dentes.

O grupo inclui os animais mais famosos como os tubarões-baleia e os tubarões-brancos, mas também todas as raias, raias e as pouco conhecidas quimeras (também conhecidas como ratfish, rabbit fish ou ghost sharks).

Embora muitas vezes referidos como fósseis vivos, os tubarões desenvolveram muitas formas diferentes ao longo das centenas de milhões de anos em que nadaram nos oceanos.

Quando os tubarões apareceram pela primeira vez?

A evidência fóssil mais antiga de tubarões ou seus ancestrais são algumas escamas datadas de 450 milhões de anos atrás, durante o Período Ordoviciano Superior.

Emma Bernard , curadora de fósseis de peixes no Museu, diz: “Foram encontradas escamas semelhantes a tubarões do Ordoviciano tardio, mas sem dentes. Se fossem de tubarões, isso sugeriria que as formas mais antigas poderiam ser desdentadas. Os cientistas ainda estão debatendo se eram tubarões verdadeiros ou animais semelhantes a tubarões.

Um peixe Quimera do fundo do mar — As quimeras são peixes cartilaginosos, mas não são tecnicamente tubarões. Acredita-se que tubarões e quimeras podem ter divergido até 420 milhões de anos atrás. Hoje, muitas espécies de quimeras estão limitadas ao oceano profundo © NOAA/Wikimedia Commons
Consulte Mais informação

A análise de tubarões vivos, raias e quimeras sugere que, por volta de 420 milhões de anos atrás, as quimeras já haviam se separado do resto do grupo. Como não há fósseis desses animais desse período, isso se baseia apenas no DNA e nas evidências moleculares dos tubarões e quimeras modernos. Foi também nessa época que as primeiras plantas invadiram a terra.

Dentes de tubarão mais antigos

Os primeiros dentes de tubarão que encontramos vêm de um fóssil do Devoniano Inferior (410 milhões de anos) pertencente a um peixe antigo chamado Doliodus problematicus . Descrito como o 'tubarão menos parecido com um tubarão', acredita-se que tenha surgido de um grupo de peixes conhecidos como acantódios ou tubarões espinhosos.

“Os acantódios não têm a forma de tubarão, por exemplo, eles têm escamas em forma de diamante e espinhos na frente de todas as barbatanas”, diz Emma. "Mas eles têm um esqueleto de cartilagem, um crânio e mandíbula parecidos com os de um tubarão, e pelo menos alguns dentes parecidos com os dos tubarões, que muitas vezes eram fundidos."

Os primeiros tubarões reconhecíveis

Em meados do Devoniano (380 milhões de anos atrás), o gênero Antarctilamna apareceu, parecendo mais enguias do que tubarões. Foi nessa época que Cladoselache também evoluiu. Este é o primeiro grupo que reconheceríamos como tubarões hoje, mas pode muito bem ter feito parte do ramo quimera e, portanto, tecnicamente não é um tubarão. Como predadores ativos, eles tinham corpos em forma de torpedo, caudas bifurcadas e barbatanas dorsais.

Paleoart de um extinto tubarão Cladoselache — *Cladoselache* é o primeiro grupo a evoluir que reconheceríamos como tubarões, mas eles podem ter sido de fato um tipo de quimera ©No bu Tamura/Wikimedia Commons

Era de ouro dos tubarões

O Período Carbonífero (que começou há 359 milhões de anos) é conhecido como a “era de ouro dos tubarões”. Um evento de extinção no final do Devoniano matou pelo menos 75% de todas as espécies da Terra, incluindo muitas linhagens de peixes que já nadaram nos oceanos. Isso permitiu que os tubarões dominassem, dando origem a toda uma variedade de formas e formatos.

Alguns dos 'tubarões' pré-históricos mais bizarros que apareceram durante esse período, na verdade, evoluíram da linhagem quimera. Estes incluem Stethacanthus , que tinha uma barbatana em forma de bigorna verdadeiramente peculiar em suas costas, Helicoprion com uma mandíbula inferior em forma de serra em espiral, e Falcatus , em que os machos tinham uma longa espinha projetando-se para fora das costas e por cima do cabeça.

As quimeras modernas são muito menos diversificadas e normalmente vivem no oceano profundo. Crescendo até 1,5 metros de comprimento, eles não são realmente tubarões. Sua mandíbula superior é fundida com o crânio, e a maioria das quimeras também possui espinhos venenosos.

A origem das temíveis mandíbulas dos tubarões

O final do Período Permiano (252 milhões de anos atrás) viu outro evento de extinção em massa , destruindo cerca de 96% de toda a vida marinha. Mas um punhado de linhagens de tubarões persistiu.

O tubarão de seis guelras de nariz achatado pertence a uma das mais antigas linhagens de tubarão, que se acredita ter aparecido no início do período Jurássico © NOAA Ocean Explorer/Wikimedia Commons

No início do período Jurássico (195 milhões de anos atrás), o grupo mais antigo conhecido de tubarões modernos, os Hexanchiformes ou tubarões de seis guelras, havia evoluído. Eles foram seguidos durante o resto do Jurássico pela maioria dos grupos de tubarões modernos.

Foi nesse ponto que eles desenvolveram mandíbulas flexíveis e protuberantes, permitindo que os animais comessem presas maiores que eles, ao mesmo tempo em que desenvolveram a capacidade de nadar mais rápido.

Tubarões encolhendo

No início do Período Cretáceo (145 a 66 milhões de anos atrás), os tubarões eram mais uma vez amplamente comuns e variados nos mares antigos, antes de experimentar seu quinto evento de extinção em massa.

Enquanto grande parte da vida foi extinta durante o evento de extinção do Cretáceo Final, incluindo todos os dinossauros não aviários, os tubarões mais uma vez persistiram.

Mas eles ainda foram afetados. Dentes fósseis mostram que o impacto do asteróide no final do Cretáceo matou muitas das maiores espécies de tubarão . Apenas as espécies menores e de águas profundas que se alimentavam principalmente de peixes sobreviveram.

Uma comparação de tamanho de um enorme dente de tubarão megalodonte e um grande dente de tubarão branco — Um dente de megalodonte extinto comparado ao de um grande tubarão branco moderno mostra o tamanho desses antigos predadores

Grande evolução do tubarão branco

Os tubarões logo começaram a aumentar de tamanho novamente e continuaram a desenvolver formas maiores ao longo do Paleógeno (66 a 23 milhões de anos atrás). Foi nessa época que surgiu o Otodus obliquus , o ancestral do megalodonte ( Otodus megalodon ).

O. megalodon é um dos maiores tubarões que já existiu . Com entre 15 e 18 metros de comprimento, tinha aproximadamente o mesmo comprimento dos tubarões-baleia de hoje. Os cientistas consideram o megalodonte um dos predadores mais poderosos que evoluíram.

Apesar do que muitos possam pensar, o megalodonte não está relacionado aos grandes tubarões brancos. Na verdade, pode ter competido com os ancestrais do grande tubarão branco , que evoluíram durante o Eoceno Médio (45 milhões de anos atrás) de tubarões anequim de dentes largos.

Evolução do tubarão-martelo

Acredita-se que o grupo vivo mais jovem de tubarões sejam os característicos tubarões-martelo .

Um tubarão-martelo nadando acima de um fundo de areia. — Acredita-se que os tubarões-martelo sejam o grupo de tubarões mais jovem a ter evoluído e podem datar de apenas 23 milhões de anos © wildestanimal/Shutterstock

Existem pelo menos oito espécies diferentes de tubarão-martelo e, embora evidências de dentes fósseis sugiram que seus ancestrais possam ter existido 45 milhões de anos atrás, dados moleculares apontam para uma aparição muito mais recente durante o Neógeno (que começou há 23 milhões de anos).

Pensa-se que a estranha forma de sua cabeça ajuda principalmente na eletrorrecepção (a detecção de campos ou correntes elétricas que ocorrem naturalmente) enquanto caçam suas presas. Também pode melhorar sua visão, melhorar sua natação e refinar sua capacidade de cheirar.

Desde a extinção em massa do final do Cretáceo, os tubarões voltaram a dominar os oceanos , voltando ao papel de predadores de ponta junto com os grandes mamíferos marinhos.

Por que os dentes fósseis de tubarão são tão comuns?

A grande maioria dos fósseis de tubarão encontrados são dentes. Isso se deve a dois motivos principais.

Como a maior parte do esqueleto dos tubarões é feita de cartilagem mole, são necessárias condições especiais para que isso seja preservado. Os dentes, no entanto, são feitos de um material muito mais resistente conhecido como dentina, que é mais duro e denso até do que o osso. Embora isso permita uma mordida poderosa, também aumenta a chance de os dentes fossilizarem, pois são menos propensos a se decompor.

Uma pilha de dentes de tubarão fossilizados — Os dentes de tubarão são os fósseis mais comuns, como estes que pertenceram a *Otodus obliquus* , o ancestral do megalodonte © The trustees of the Natural History Museum, London

A outra razão é simplesmente números. Em vez de terem apenas alguns conjuntos de dentes que duram toda a vida, os tubarões estão continuamente produzindo novos dentes. Quando um mais velho quebra ou se desgasta, ele simplesmente cai da frente da boca e cai no fundo do mar, enquanto um novo dente toma seu lugar.

Dependendo da espécie e da dieta, ao longo de toda a sua vida, um tubarão pode produzir entre 20.000 e 40.000 dentes.

Isso significa que há uma chance muito maior de que um dente de tubarão seja preservado e transformado em fóssil. Os dentes não são apenas a parte mais comum dos tubarões, eles são um dos fósseis mais comuns de qualquer organismo.

Como os tubarões sobreviveram a cinco eventos de extinção em massa?

Não há uma única razão pela qual os tubarões sobreviveram a todos os cinco principais eventos de extinção - todos tiveram causas diferentes e diferentes grupos de tubarões passaram por cada um deles.

Um tema geral, no entanto, parece ser a sobrevivência das espécies de águas profundas e o generalismo alimentar. É possível que a diversidade de tubarões também tenha desempenhado um papel importante.

A impressão de um artista de um asteroide colidindo com a Terra — Durante os 450 milhões de anos em que os tubarões evoluíram, eles sobreviveram a cinco eventos de extinção em massa, incluindo o impacto de um asteróide famoso por matar os dinossauros © solarseven/Shutterstock

Emma explica: 'Acho que é seguro dizer que é em parte porque os tubarões são capazes de explorar diferentes partes da coluna d'água - de oceanos profundos e escuros a mares rasos e até sistemas fluviais. Eles comem uma grande variedade de alimentos, como plâncton, peixes , caranguejos, focas e baleias . Essa diversidade significa que os tubarões como um grupo têm mais chances de sobreviver se as coisas nos oceanos mudarem.'

Em vez de os tubarões simplesmente serem incrivelmente resistentes, é mais provável que sua incrível diversidade seja a chave para seu sucesso. Não é de admirar que eles tenham dominado o oceano por centenas de milhões de anos.