Dores de Darwin: A evolução pode avançar a ritmos diferentes.

Registo fóssil e relógio molecular na origem dos animais complexos

Os vestígios fossilizados mais antigos de animais complexos surgem de forma abrupta no registo fóssil - quase como se viessem do nada - em rochas com 538 milhões de anos.

Entre esses primeiros sinais contam-se marcas fossilizadas simples (conhecidas como Treptichnus), deixadas por algum organismo semelhante a um verme, com cabeça e cauda. Pouco depois, aparecem rapidamente muitos outros animais: antigos artrópodes com aspeto de caranguejo, moluscos com concha e os antepassados de estrelas-do-mar e ouriços-do-mar - as raízes dos grandes grupos animais que conhecemos hoje.

O facto de animais tão distintos emergirem num intervalo curto (e não existirem em rochas apenas ligeiramente mais antigas) foi um problema para Charles Darwin, porque parecia contrariar a sua ideia de evolução gradual - e, desde então, tem deixado os cientistas perplexos.

Um artigo científico recente, porém, pode ajudar a resolver esta dificuldade.

Em 1859, Darwin escreveu em A Origem das Espécies: "If my theory be true … during these vast … periods of time, the world swarmed with living creatures. To the question why we do not find records of these vast primordial periods, I can give no satisfactory answer."

A divergência entre fósseis e estimativas: o relógio molecular

Atualmente, não existe consenso sobre quando estes animais antigos evoluíram. Parte do impasse nasce de uma proposta do final do século XX: o chamado relógio molecular.

Como explico no meu livro A Árvore da Vida, o relógio molecular assenta na ideia de que as alterações nos genes se acumulam de forma constante, como o tique-taque regular de um relógio de pêndulo.

Se essa premissa estiver correta, então basta contar as diferenças genéticas entre dois animais para estimar quão distantes são em termos evolutivos - isto é, há quanto tempo viveu o seu ancestral comum.

Tomemos um exemplo. Humanos e chimpanzés separaram-se há 6 milhões de anos. Suponhamos que um gene de chimpanzé apresenta seis diferenças genéticas face ao gene equivalente em humanos. Se os “tiques” do relógio molecular forem regulares, isso indicaria que uma diferença genética entre duas espécies corresponde a um milhão de anos.

Em teoria, o relógio molecular deveria permitir situar acontecimentos evolutivos no tempo geológico ao longo de toda a árvore da vida.

Quando os zoólogos começaram a aplicar relógios moleculares desta forma, chegaram a uma conclusão extraordinária: o ancestral de todos os animais complexos teria vivido há até 1,2 mil milhões de anos. Com melhorias posteriores, surgiram estimativas muito mais razoáveis, apontando agora para uma idade em torno de 570 milhões de anos para esse ancestral animal.

Ainda assim, este valor continua a ser cerca de 30 milhões de anos mais antigo do que os primeiros fósseis.

O “intervalo” de 30 milhões de anos e o dilema de Darwin

Este intervalo de 30 milhões de anos até pode ser útil para Darwin. Significaria que houve tempo de sobra para o ancestral dos animais complexos evoluir sem pressa, dividindo-se em novas espécies que a seleção natural poderia transformar gradualmente em formas tão distintas como peixes, caranguejos, caracóis e estrelas-do-mar.

O problema é que uma data tão recuada implica que muitos animais antigos teriam nadado, rastejado e deslizado nesses mares durante 30 milhões de anos sem deixar um único fóssil. Os investigadores aceitam falhas no registo fóssil - mas esta seria gigantesca.

Uma explicação muito difundida para a ausência de fósseis é que, durante 30 milhões de anos, os animais complexos teriam sido pequenos e moles, o que dificultaria a fossilização. Depois, por volta de 540 milhões de anos atrás, esses animais ter-se-iam tornado maiores - possivelmente devido ao aumento dos níveis de oxigénio.

É este crescimento de tamanho que alguns cientistas usam para justificar o aparecimento súbito de animais complexos no registo fóssil.

Um relógio molecular que acelera?

O novo artigo, assinado pelo paleontólogo Graham Budd e pelo matemático Richard Mann, propõe outra forma de explicar o fosso entre o ancestral antigo previsto pelo relógio molecular e o aparecimento mais tardio - e aparentemente repentino - de fósseis complexos. Budd e Mann sugerem que o relógio molecular pode não “bater” com a regularidade que pensávamos.

A ideia central é a seguinte: quando um grande grupo de organismos aparece pela primeira vez, a evolução acelera.

Voltando ao exemplo anterior, durante alguns milhões de anos, o nosso relógio imaginário poderia ter “ticado” não uma vez por milhão de anos, mas duas. Se o relógio bater mais depressa, parecerá que passou mais tempo - como carregar no avanço rápido de um vídeo - e isso empurraria a idade do ancestral dos animais para mais longe no passado.

Além disso, genes a mudar mais rapidamente também permitiriam que o aspeto dos animais se alterasse mais depressa. Assim, o dilema de Darwin fica atenuado, porque se torna mais fácil que os vários ramos da árvore dos animais se diferenciem entre si. O primeiro ancestral animal poderia diversificar-se rapidamente em vertebrados, moluscos, artrópodes e estrelas-do-mar.

No conjunto, este novo mecanismo aproximaria bastante a idade do ancestral dos animais complexos da data em que os seus descendentes imediatos começam a aparecer no registo fóssil.

Embora a hipótese do relógio acelerado ainda precise de ser testada, pode também esclarecer outras discrepâncias entre relógios moleculares e o registo fóssil. Talvez as primeiras plantas com flor tenham existido durante dezenas de milhões de anos antes de deixarem finalmente um fóssil. E talvez ajude a resolver debates sobre se primatas, carnívoros e roedores iniciais viveram realmente ao lado dos últimos dinossauros.

Pelo menos no que toca à origem dos animais, sinto-me confiante de que Darwin aprovaria.

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Max Telford, Professor Jodrell de Zoologia e Anatomia Comparada, UCL

Este artigo é republicado da The Conversation ao abrigo de uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.