Novos fósseis surpreendentes fornecem os primeiros vestígios conhecidos da evolução de nossas mandíbulas e membros

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Ilustração de reconstrução de nosso ancestral de mandíbula Fanjingshania renovata. (Créditos; Heming Zhang)

Traduzido por Julio Batista
Original de Tessa Koumoundouros para o ScienceAlert

Escavações de estradas na província chinesa de Guizhou desenterraram um tesouro de fósseis de peixes antigos. Como parte das camadas rochosas conhecidas como Formação Rongxi, o novo leito fóssil é preenchido com espécies nunca antes vistas que deixam as datas de nossos primeiros ancestrais animais com mandíbulas cerca de 15 milhões de anos mais antigas.

“Até este ponto, coletamos pistas de escamas fósseis de que a evolução dos peixes com mandíbula ocorreu muito antes no registro fóssil, mas não descobrimos nada definitivo na forma de dentes fósseis ou espinhas de barbatanas”, disse o paleobiólogo da Universidade de Birmingham Ivan Sansom.

Anteriormente, o primeiro animal com mandíbula conhecido era um peixe que viveu cerca de 423 milhões de anos atrás. Uma coleção de cerca de 20 dentes peneirados do leito rochoso pode ter até 439 milhões de anos. Deixados por uma antiga espécie de peixe chamada Qianodus duplicis, eles nos dão nossa primeira visão das origens de nossos próprios dentes e mandíbula.

O desenvolvimento das mandíbulas foi uma inovação fundamental na evolução dos vertebrados, dando a animais ​​como nós a capacidade de comer uma variedade muito maior de alimentos do que as bocas filtradoras de nossos ancestrais permitiriam. Isso ajudou os primeiros animais com coluna vertebral a se moverem para novos ambientes que continuaram a moldar sua anatomia, levando à enorme diversidade de formas corporais e diferentes comportamentos que vemos nos vertebrados hoje.

As mandíbulas são claramente uma das histórias de sucesso do reino animal. Pouco mais do que brânquias de peixes fortemente modificadas, elas ainda podem ser encontradas em mais de 99% dos vertebrados de hoje.

Parentes desse animal cheio de dentes recém-identificado dariam origem a dois dos principais grupos de peixes modernos – condríctios (tubarões e raias), bem como peixes ósseos, que incluem quase tudo, desde cavalos-marinhos e atuns até peixes pulmonados.

Com o tempo, descendentes desse segundo grupo dariam origem aos tetrápodes, que eventualmente dariam origem a mamíferos como nós.

Qianodus nos fornece a primeira evidência tangível de dentes e, por extensão, mandíbulas, deste período inicial crítico da evolução dos vertebrados”, disse o paleontólogo Qiang Li, da Universidade Normal de Qujing.

Embora os pesquisadores possam adivinhar os tipos de características que o Qianodus pode ter, há poucos dentes que podem lhe dizer sobre como um animal poderia ter sido.

Reconstrução de Qianodus duplicis. (Créditos: Heming Zhang)

Milhares de fragmentos de esqueletos também foram recuperados da Formação Rongxi. Desta vez, os pesquisadores puderam juntá-los meticulosamente para revelar mais de um corpo, um que pertencia a um ancestral tubarão antigo que eles chamaram de Fanjingshania renovata.

“Este é o peixe com mandíbula mais antigo com anatomia conhecida”, explicou o paleontólogo de vertebrados Min Zhu, da Academia Chinesa de Ciências. “Os novos dados nos permitiram colocar Fanjingshania na árvore filogenética dos primeiros vertebrados e obter informações muito necessárias sobre as etapas evolutivas que levaram à origem de importantes adaptações de vertebrados, como mandíbulas, sistemas sensoriais e apêndices emparelhados”.

Outro ancestral de tubarão Shenacanthus vermiformi e uma espécie de peixe mais ancestral Xiushanosteus mirabilis também foram descobertos, desta vez em um leito fóssil do sul da China datado do mesmo período chamado Formação Huixingshao.

Tradução da imagem: fósseis (fossils), abundância de peixes do Siluriano revelam a ascensão dos vertebrados com mandíbulas (plenty of silurian fish reveal the rise of jawed vertebrates), condríctio (chondrichthyan), um antigo parente do tubarão, cheio de espinhos, é o mais velho peixe com mandíbula com anatomia conhecida (an ancient shark relative, bristled with spines, is the oldest jawed fish with known anatomy), sua “espiral de dentes” é o dente de vertebrado mais primitivo conhecido (its “tooth whorl” is the earliest known vertebrate teeth), cerca de (about), o mais antigo fóssil completo de condríctio conhecido revela o ancestral encouraçado dos tubarões modernos (the earliest complete fossil chondrichtryan revealing the armored ancestry of modern sharks), galeaspida (galespid), a barbatana dobrando ao redor do seu corpo pode ser o antecessor dos pares de barbatanas (the fin fold along its body may be the predecessor of paired fins), placodermo (placoderm), um pequeno peixe encouraçado e com mandíbulas que revela um estágio chave na evolução dos crânios dos vertebrados (a small armored, jawed fish that reveals a key stage in the evolution of vertebrate skull) e esses fósseis fornecem evidências para a origem da mandíbula dos vertebrados, construindo uma ponte na lacuna da história da evolução dos peixes aos humanos (these fossils provide evidence for the origin of vertebrate jaw, bridging a gap in the history of the evolution from fish to human). (Créditos: NICE Tech/ScienceApe)

Essas descobertas alinham melhor o registro fóssil dos peixes com os dados do relógio molecular derivados dos genes de espécies ainda vivas e extintas, o que sugere que os animais com mandíbulas surgiram há cerca de 450 milhões de anos. Os fósseis de peixes fornecem evidências tangíveis de que essa importante característica, que acabou levando a rãs, dinossauros e nossa própria existência, já estava bem estabelecida durante o período Siluriano (cerca de 444 a 420 milhões de anos atrás).

“Estas são as primeiras criaturas que reconheceríamos hoje como peixes, evoluindo de criaturas muitas vezes chamadas de ‘mariscos com cauda’, do início do período Ordoviciano“, disse o paleontólogo Plamen Andreev, da Universidade de Birmingham.

Mas mesmo os peixes sem mandíbula encontrados nos locais de escavação de estradas na China revelaram mais algumas pistas sobre nossa própria evolução. Os pesquisadores também descobriram uma rocha de 436 milhões de anos com um peixe galeaspida (escudo de capacete) sem mandíbula. Para surpresa de Zhu e seus colegas, esse animal pré-histórico tinha barbatanas pareadas.

Reconstrução de Tujiaaspis vividus. (Créditos: Qiuyang Zheng)

Anteriormente, apenas cabeças fossilizadas desses Tujiaaspis vividus haviam sido encontradas, e pensava-se que não tinham barbatanas.

Essas primeiras nadadeiras não requerem estímulo muscular especializado, criando sustentação passiva a partir do movimento para frente, como um avião de papel impulsionado pelo ar. Isso sustenta uma hipótese longamente debatida de que um único par de membros surgiu primeiro em animais que eventualmente se separaram em barbatanas peitorais (braço) e pélvicas (pernas) ao longo do tempo evolutivo.

“Eventualmente, essas barbatanas primitivas desenvolveram a musculatura e o suporte esquelético, o que permitiu que nossos ancestrais peixes orientassem melhor sua natação e aumentassem a propulsão”, explicou o paleontólogo Joseph Keating, da Universidade de Bristol. “É incrível pensar que as inovações evolutivas vistas em Tujiaaspis sustentam a locomoção em animais tão diversos quanto pássaros, baleias, morcegos e humanos”.

Essas incríveis novas descobertas ajudam a preencher alguns pontos importantes durante nossa jornada evolutiva pré-histórica de peixes a humanos.

As pesquisas sobre as mandíbulas mais antigas dos peixes tubarões, as primeiras barbatanas e os dentes mais antigos foram todas publicadas na Nature.