Pequenos fósseis de 500 milhões de anos podem ajudar a explicar a evolução das aranhas

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Créditos: Ortega-Hernández et al., Nature Communications, 2022.

Por Nicoletta Lanese
Publicado na Live Science

Dois fósseis minúsculos, cada um menor que uma pílula de aspirina, contêm tecido nervoso fossilizado de 508 milhões de anos. As criaturas cambrianas semelhantes a insetos podem ajudar os cientistas a decifrar a história evolutiva das aranhas e escorpiões modernos.

Ainda assim, não está claro exatamente onde esses fósseis – ambos espécimes da espécie Mollisonia symmetrica – se encaixam na árvore evolutiva dos artrópodes, disse Nicholas Strausfeld, professor regente do Departamento de Neurociência da Universidade do Arizona (EUA), que não esteve envolvido no estudo.

Isso porque algumas características, como os olhos e os cordões nervosos dos animais, podem ser claramente identificadas nos fósseis, mas outras partes do sistema nervoso não podem ser identificadas tão facilmente.

Em particular, não está claro se os animais carregam ou não um grupo de nervos semelhante ao cérebro chamado singânglio e, sem essa evidência chave, sua relação com outros animais permanece confusa, disse Strausfeld.

No lugar onde o singânglio se localizaria, em vez disso, há “essa bagunça no meio da cabeça”, disse o autor principal Javier Ortega-Hernández, paleobiólogo de invertebrados da Universidade de Harvard e curador do Museu de Zoologia Comparada de Harvard. Os pesquisadores podem dizer que essa bagunça é tecido nervoso, mas não conseguem discernir sua organização exata.

“É verdade que não temos todas as características do sistema nervoso deste animal mapeadas, porque os fósseis não revelam tudo”, disse Ortega-Hernández.

Os pesquisadores reconhecem essa incerteza em seu novo relatório, publicado em 20 de janeiro na revista Nature Communications, e apresentam algumas ideias diferentes sobre como esses fósseis se relacionam com criaturas antigas e modernas. Se mais M. symmetrica fossilizados forem descobertos no futuro, o lugar da espécie na árvore da vida pode eventualmente ser resolvido.

‘Um golpe de sorte’

Encontrar tecido nervoso fossilizado do período cambriano, que ocorreu entre cerca de 543 milhões e 490 milhões de anos atrás, é uma “raridade”, disse Ortega-Hernández. “É realmente um golpe de sorte”.

Os cientistas descobriram a primeira evidência de um cérebro de artrópode fossilizado do período Cambriano há cerca de uma década, de acordo com um relatório de 2012 da revista Nature Communications; os artrópodes são animais invertebrados do filo Arthropoda, um grupo que inclui insetos modernos, crustáceos e aracnídeos, como aranhas.

Desde essa descoberta inicial, há 10 anos, tecido nervoso preservado foi encontrado em mais de uma dúzia de fósseis cambrianos, a maioria deles artrópodes, disse Ortega-Hernández.

Os fósseis apresentados no novo estudo foram encontrados não em um local de estudo de campo, mas nas profundezas das coleções do museu no Museu de Zoologia Comparativa da Universidade de Harvard em Cambridge, Massachusetts, e na Smithsonian Institution em Washington, DC. Ambos os espécimes foram descobertos em depósitos de xisto de Burgess de meados do Cambriano da Colúmbia Britânica.

O fóssil de Harvard mede cerca de 13 milímetros de comprimento e 3,5 mm de largura em seu ponto mais largo; o fóssil é orientado de tal forma que você olha para o artrópode de cima.

O fóssil do Smithsonian, por outro lado, oferece uma visão lateral de M. symmetrica; este espécime mede apenas 7,5 mm de comprimento e 1,7 mm de altura.

Uma vista lateral do fóssil de M. symmetrica do Smithsonian. Créditos: Ortega-Hernández et al., Nature Communications, 2022.

A olho nu, nenhum dos fósseis parece particularmente empolgante, disse Ortega-Hernández. Em relação ao minúsculo fóssil do Smithsonian, em particular, “superficialmente, é extremamente normal”, disse ele.

M. symmetrica tem um exoesqueleto simples, composto por uma carapaça na cabeça, tronco segmentado e uma carapaça posterior – algo parecido com o exoesqueleto de um percevejo, mas longo e magro.

Os pesquisadores suspeitam que o artrópode também tinha sete pares de pequenos apêndices, duas presas e seis pares de pequenos membros; isso é baseado em um estudo de 2019, publicado na revista Nature, que descreveu um fóssil de uma espécie diferente do gênero Mollisonia que continha tais apêndices.

No entanto, é altamente incomum encontrar fósseis de Mollisonia com membros intactos, e ambos os fósseis usados ​​no novo estudo não possuem apêndices, observou Ortega-Hernández.

Apesar da aparência mundana dos fósseis, quando ele colocou o fóssil de M. symmetrica do Smithsonian sob um microscópio, ele viu algo intrigante, disse Ortega-Hernández. “Percebi: ‘Oh, há algo estranho dentro deste animal, dentro deste fóssil'”, disse ele.

Ele descobriu que dentro desses dois artrópodes insuspeitos havia sistemas nervosos bem preservados. Os nervos fossilizados parecem manchas pretas como tinta, porque o processo de fossilização transformou o tecido em películas de carbono orgânico.

No fóssil do Smithsonian, um olho bulboso pode ser visto na cabeça do artrópode e um cordão nervoso pode ser visto claramente ao longo de seu abdômen, com alguns nervos saindo de sua parte inferior. No espécime de Harvard, pode-se ver dois enormes olhos semelhantes a bolinhas na cabeça e um pedaço do cordão nervoso espreitando por baixo do trato digestivo do animal, o que obscurece o resto do cordão.

Em ambos os fósseis, os autores do estudo relataram ter visto nervos ópticos que se estendem dos olhos dos artrópodes para o corpo principal, mas Strausfeld disse que a evidência desses nervos é “ambígua” e, idealmente, essas características seriam mais claras. E em ambos os espécimes, os autores observaram que há algum tipo de tecido nervoso presente na cabeça, mas não está claro se essa estrutura é um singânglio semelhante ao cérebro ou algo completamente diferente.

“Podemos ver que há algo lá, mas não temos resolução suficiente para poder dizer: ‘Ah, definitivamente está organizado desta ou daquela maneira'”, disse Ortega-Hernández.

Incerteza nos dados

Essa incerteza no registro fóssil significa que a relação precisa de M. symmetrica com outros animais também permanece obscura, disse Ortega-Hernández. Mas com base nas características presentes nos artrópodes, a equipe construiu duas árvores evolutivas.

Ambas as árvores indicam que M. symmetrica e quelicerados modernos compartilham um ancestral comum, sugerindo que o sistema nervoso relativamente simples do animal antigo deu origem ao cérebro altamente condensado visto em membros modernos deste grupo, como escorpiões, aranhas, caranguejos-ferradura, e carrapatos.

No entanto, as árvores diferem na localização de outros importantes grupos de artrópodes do Cambriano, incluindo um conhecido como megacheiranos; esses grupos têm sistemas nervosos semelhantes aos quelicerados modernos.

Uma visão de cima para baixo do fóssil de M. symmetrica de Harvard. Créditos: Ortega-Hernández et al., Nature Communications, 2022.

Dependendo de onde esses vários grupos se situam em sua árvore evolutiva, sua posição mostra que os cérebros semelhantes aos quelicerados evoluíram de maneira gradual ao longo do tempo, ou sugere que esses sistemas nervosos evoluíram independentemente e em momentos diferentes em alguns artrópodes cambrianos e quelicerados modernos, através da evolução convergente, disse Ortega-Hernández.

Com os dados em mãos, Strausfeld disse que seria “cauteloso” ao tentar colocar M. symmetrica em qualquer lugar em uma árvore evolutiva. Para fazer isso, ele disse que precisaria de evidências mais claras de como os nervos ópticos e o singânglio dos artrópodes (ou a falta deles) são estruturados, bem como evidências de nervos que se estendem até as raízes dos membros do animal.

“Acho que é preciso uma preparação melhor, um espécime melhor” do que os examinados até agora, disse Strausfeld. “Talvez haja outro espécime em algum lugar em algum museu”.