Todos os posts de Flavia Callefo

Sobre Flavia Callefo

Possui graduação em Licenciatura em Ciências Biológicas pela Universidade Estadual de Campinas (2011). Possui Mestrado em Geociências pelo Instituto de Geociências da Unicamp. Atualmente é doutoranda em Geociências na Universidade Estadual de Campinas. Tem experiência na área de Geociências, com ênfase em Paleontologia.

Compostos org√Ęnicos extraterrestres e a origem da vida na Terra

Como a vida se iniciou na Terra ainda √© um mist√©rio que intriga diversos cientistas e curiosos por muito tempo na nossa hist√≥ria. Na d√©cada de 20, Aleksandr Ivanovich Oparin, bioqu√≠mico russo, criou uma teoria do surgimento dos primeiros compostos org√Ęnicos nos prim√≥rdios da evolu√ß√£o do nosso planeta, per√≠odo no qual quase n√£o existia oxig√™nio livre na atmosfera, que contava com os gases di√≥xido de carbono (CO2), nitrog√™nio (N2), vapor de √°gua (H2O), am√īnio (NH3) e metano (CH4). Neste contexto, com a influ√™ncia da energia liberada por rel√Ęmpagos, estas mol√©culas foram desintegradas dando origem a compostos org√Ęnicos um pouco mais complexos. A teoria de Oparin foi testada experimentalmente na d√©cada de 50 por Stanley Miller, qu√≠mico americano, que conseguiu formar amino√°cidos simples a partir de descargas el√©tricas em ambiente simulando as condi√ß√Ķes da teoria de Oparin.
Os compostos org√Ęnicos previamente formados, com a a√ß√£o das descargas el√©tricas e raios UV provenientes do Sol, foram desencadeando rea√ß√Ķes qu√≠micas que deram origem a mol√©culas como √°lcoois, a√ß√ļcares, amino√°cidos e cadeias de carbono. Posteriormente surgiram prote√≠nas e polissacar√≠deos. Mais tarde estas mol√©culas, que ficaram concentradas nos mares, deram origem √†s formas mais primitivas do que se podia chamar de vida, os chamados coacervados.

Perspectiva art√≠stica de como era a atmosfera primitiva da Terra, ambiente no qual teriam se formado os primeiros compostos org√Ęnicos (fonte: autor desconhecido).

Enquanto isso, fora da Terra…

J√° faz um bom tempo que se √© conhecido que no espa√ßo s√£o encontrados diversos compostos org√Ęnicos, como pares de bases e amino√°cidos. Em 2011, por exemplo, alguns astr√īnomos da Universidade de Hong Kong encontraram compostos org√Ęnicos complexos (comparados at√© com carv√£o e petr√≥leo) em v√°rias partes do Universo, e sugeriram que esse tipo de composto pode n√£o ser exclusividade de formas biol√≥gicas, podendo ser espontaneamente criados por estrelas.
Em setembro de 2016, a NASA divulgou a detec√ß√£o de um bilh√£o de pares de bases de DNA (provindas de amostras levadas da Terra) em apenas uma semana, pela utiliza√ß√£o de um mini-sequenciador de biomol√©culas em uma esta√ß√£o espacial, provando que √© poss√≠vel o sequenciamento de material gen√©tico em condi√ß√Ķes fora da Terra. Isto significa mais um importante passo para a possibilidade de detectar estes tipos de compostos em exoplanetas, por exemplo.
Mas uma not√≠cia recente, de fevereiro de 2017, foi ainda mais animadora: foram detectados diversos compostos org√Ęnicos, carbonatos e argilas em Ceres, o maior corpo entre o cintur√£o de asteroides que fica entre Marte e J√ļpiter, tamb√©m considerado um planeta an√£o. Estes compostos, detectados por espectroscopia na regi√£o do infravermelho e do vis√≠vel, foram mapeados em torno de uma cratera localizada no hemisf√©rio Norte do pequeno planeta. Os compostos org√Ęnicos encontrados possuem comprimentos de onda caracter√≠sticos de grupos metil (CH3-) e metileno (-CH2-).

Imagem da cratera mapeada na superf√≠cie do planeta an√£o Ceres, onde a colora√ß√£o vermelha alcan√ßada pela utiliza√ß√£o de filtros espectrais combinados se refere √† mat√©ria org√Ęnica. Fonte: NASA.

E como podemos relacionar esta descoberta com a origem da vida na Terra?

Em outubro de 2003, um trabalho publicado na revista Science mostrou que um experimento envolvendo a utiliza√ß√£o de argila (no caso, montmorillonita) aumentou a tend√™ncia de √°cidos graxos (que comp√Ķem os lip√≠dios que formam as membranas das c√©lulas) de formar membrana de camada dupla, al√©m de induzir a forma√ß√£o de cadeias de RNA, mol√©culas que cont√©m informa√ß√£o gen√©tica para a transcri√ß√£o de prote√≠nas. De acordo com o qu√≠mico Alexander Graham Cairns-Smith, da Universidade de Glasgow (Esc√≥cia), autor do trabalho, na argila √© onde podem ter surgido as primeiras mol√©culas que deram origem √† vida. Isto porque as superf√≠cies argilosas podem ter servido como um agente organizador de padr√Ķes, assim como os nossos genes atuam. Al√©m disso, nas argilas os compostos org√Ęnicos podem ter sido mantidos juntos e com condi√ß√Ķes ideais para o acontecimento de algumas rea√ß√Ķes qu√≠micas que seriam substanciais para a forma√ß√£o de prote√≠nas, por exemplo. Em outras palavras, as part√≠culas de argila serviriam como substratos para a uni√£o de amino√°cidos para a forma√ß√£o de prote√≠nas, al√©m de favorecer a forma√ß√£o de dupla camada lip√≠dica que posteriormente dariam origem √†s membranas celulares.
Um ambiente ideal para a evolu√ß√£o da vida pr√©-bacteriana no nosso planeta seriam as hot springs e fontes hidrotermais, regi√Ķes onde a √°gua subterr√Ęnea aquecida geotermicamente emerge, no continente ou no assoalho oce√Ęnico, respectivamente. Estes ambientes possuem v√°rios requerimentos que poderiam ser essenciais para as rea√ß√Ķes que deram origem √† vida, al√©m da presen√ßa de argila, como uma ampla gama de temperaturas (no qual uma deles seria √≥tima); presen√ßa de compostos org√Ęnicos dissolvidos; grande disponibilidade de f√≥sforo, zinco e n√≠quel, etc.

Hot spring (esquerda), no parque Yellowstone, EUA. Fonte: Enciclop√©dia Brit√Ęnica. Fonte hidrotermal em fundo oce√Ęnico (Fonte: Wikipedia).

Os carbonatos e argilas que foram encontrados no planeta an√£o Ceres podem fornecer evid√™ncias de que l√° um dia aconteceram rea√ß√Ķes qu√≠micas na presen√ßa de √°gua e calor, o que pode significar que os compostos org√Ęnicos mapeados no planeta puderam ter uma origem semelhante aos primeiros compostos org√Ęnicos mais complexos na Terra.

Museu de História Natural de Berlim, uma experiência inesquecível!

Toda pessoa que tem um m√≠nimo de curiosidade sobre algum tema relacionado √† Hist√≥ria, Natureza e Ci√™ncias em geral tem um lugar certo onde pode se divertir: museu. Museu n√£o √© coisa para ‚Äúnerd‚ÄĚ n√£o, muito menos exclusivo para pessoas envolvidas no meio acad√™mico. Museu √© lugar para gente curiosa! E os museus mundo a fora (aqueles que recebem um m√≠nimo de incentivo financeiro, claro) hoje em dia est√£o cada vez mais interativos e mais diversos, com exposi√ß√Ķes din√Ęmicas e itinerantes, sempre se renovando para o p√ļblico n√£o visitar somente uma vez, mas sim querer voltar a cada temporada para ver coisas novas.

Em 2015 tive a oportunidade que eu achei que n√£o teria t√£o cedo: visitar o Museu de Hist√≥ria Natural de Berlim (Museum f√ľr Naturkunde Berlin). Jamais vou esquecer a emo√ß√£o ao entrar (sozinha) pelo sal√£o principal e ver as gigantescas ossadas de braquiossauros, aqueles pesco√ßudos, sabe? O guarda da entrada riu de mim, pois eu fiquei t√£o abestada ao ver tudo aquilo que chorei.

Museu de História Natural de Berlim
Braquiossauros no sagu√£o principal

O Museu de Hist√≥ria Natural de Berlim surgiu em meados de 1810, resultante da fus√£o de 3 museus: de Anatomia,¬† Zoologia e Mineral√≥gico. A cole√ß√£o, que hoje conta com mais de 30 milh√Ķes de itens, foi adquirida atrav√©s de doa√ß√Ķes, compra e coleta em expedi√ß√Ķes. Inclusive conta com muitos f√≥sseis brasileiros, como peixes e invertebrados do Araripe (cuja proced√™ncia n√£o ser√° aqui discutida para n√£o quebrar o encanto da mat√©ria).

Em 1889, o imperador Wilhelm II inaugurou oficialmente o museu no local onde se encontra at√© hoje. Durante o per√≠odo da Segunda Guerra Mundial, uma parte do museu foi destru√≠da, perdendo-se 25% da cole√ß√£o, permanecendo fechado ao p√ļblico at√© 1945, quando ent√£o foi reinaugurado. Depois da queda do Muro de Berlim e reunifica√ß√£o em 1989-1990, o museu foi reestruturado, foram criados novos laborat√≥rios e foi dividido em tr√™s institutos: Paleontologia, Mineralogia e Zoologia Sistem√°tica.

Em 2006, novamente foi reestruturado, criando-se departamentos de pesquisa, de cole√ß√Ķes, exposi√ß√£o e de Educa√ß√£o. Foi considerado uma funda√ß√£o de direito p√ļblico em 2009, devido a sua grande import√Ęncia na regi√£o. Em 2010 completou 200 anos e desde 2012 seu pessoal t√™m colocado em pr√°tica a miss√£o de auxiliar na compreens√£o p√ļblica da Ci√™ncia, tornando seu conte√ļdo cient√≠fico e pesquisas mais acess√≠veis para o p√ļblico em geral, bem como v√™m tendo uma crescente participa√ß√£o em eventos de Educa√ß√£o.

Felicidade é tirar selfie com o Archaeopterix!

Com sua integra√ß√£o √† Institui√ß√£o Leibniz para a Evolu√ß√£o e Ci√™ncia da Biodiversidade, o Museu de Hist√≥ria Natural de Berlim se tornou uma das institui√ß√Ķes de pesquisa na √°rea de evolu√ß√£o biol√≥gica, geol√≥gica e de biodiversidade mais importantes do mundo, alcan√ßando um p√ļblico de mais de 500.000 visitantes por ano.

Enfim, os esforços de toda sua equipe valeram muito a pena! A visita ao Museu de História Natural de Berlim é uma atividade muito mais que recomendada, não só para professores e estudantes, mas para todas as pessoas que tiverem a chance de passear por Berlim. Só não chore aos pés do pescoçudo e vire piada como eu!

Para saber mais:

https://www.naturkundemuseum.berlin/

 

 

20 de novembro e a Origem dos Hominídeos

Domingo passado foi o Dia da Consciência Negra, 20 de Novembro. Neste dia, além de ser relembrada a morte de Zumbi dos Palmares, líder do Quilombo dos Palmares e símbolo da luta contra a escravidão dos negros no Brasil, também é o dia de refletirmos o valor da cultura do povo africano no país e seus legados. Eu estava procurando algum tema para escrever para o blog quando, a partir de uma reflexão a respeito de alguns questionamentos por parte de pessoas quanto a manutenção ou não desta data como feriado, me fez chegar à conclusão de que seria oportuno e ideal aproveitar para escrever sobre algo muito importante: a Evolução dos Hominídeos e o quanto o racismo pesou na pesquisa científica a respeito.

Uma breve história da evolução dos hominídios

Ao contr√°rio do que o senso comum tende a levarmos a crer, a hist√≥ria evolutiva humana n√£o segue uma evolu√ß√£o linear, partindo de um primata ancestral e chegando no ser humano atual. Muitas descobertas f√≥sseis revelaram que v√°rias esp√©cies de homin√≠deos tiveram sua origem e chegaram a coexistir. √Č estimado que entre 6 a 8 milh√Ķes de anos atr√°s surgiram os primeiros homin√≠deos, grupo geral a qual as esp√©cies que divergiram dos macacos se encontram. Os mais antigos homin√≠deos pertencem ao g√™nero Ardipithecus, grupo ainda muito semelhante aos macacos, principalmente com rela√ß√£o √† postura n√£o ereta. Em seguida, surgiram os Australopithecus aferensis, esp√©cie a qual pertence a famosa Lucy, o f√≥ssil mais completo e bem preservado j√° encontrado at√© agora. As esp√©cies pertencentes ao g√™nero Australopitecus, em compara√ß√£o com os Ardipithecus, possu√≠am a postura mais ereta e a caixa craniana um pouco maior. Seguindo estas modifica√ß√Ķes fenot√≠picas, segue o g√™nero Homo, sendo a esp√©cie mais antiga a Homo habilis, da qual, sim, linearmente se seguiu at√© chegar a n√≥s diretamente (ou seja, s√£o nossos ancestrais diretos). O Homo habilis, de cerca de 2,5 milh√Ķes de anos atr√°s, alcan√ßou dois grandes feitos para a linhagem: o uso de ferramentas e a conquista de novos continentes (foi o primeiro que saiu da √Āfrica). Seu sucessor, o Homo erectus, de sobrecenho mais protuberante e cr√Ęnio menor do que o atual, j√° possu√≠a maior habilidade manual, trabalhava com utens√≠lios utilizando o que encontrava na natureza, fazia uso do fogo e alcan√ßou continentes como √Āsia e Europa. Estudos revelaram a coexist√™ncia entre o Homo habilis e o Homo erectus. Mais para o final do Pleistoceno, surgiram os Homo neanderthalensis, os neandertais, cujas caracter√≠sticas f√≠sicas se aproximavam ainda mais do homem atual, por√©m ainda possu√≠am membros mais curtos e sobrecenho protuberante. Os Homo sapiens surgiram na √Āfrica e logo alcan√ßaram a Europa e a √Āsia, e quando foi poss√≠vel atrav√©s da diminui√ß√£o do n√≠vel do mar, atravessaram o estreito de Bering e alcan√ßaram o continente americano.

√Ārvore filogen√©tica dos homin√≠deos (Museu de Hist√≥ria Natural de Londres)
√Ārvore filogen√©tica dos homin√≠deos (Museu de Hist√≥ria Natural de Londres)

Existe raça?

Por muitos anos, principalmente no s√©culo passado, a ci√™ncia era bastante influenciada por pol√≠ticas e ideologias dominantes na sociedade. O pensamento racista tinha forte influ√™ncia em pesquisas com rela√ß√£o √† evolu√ß√£o do homem, existindo desde vertentes que negavam a origem comum africana at√© estudos que tentavam comprovar por meios emp√≠ricos a ‚Äúsuperioridade da ra√ßa branca‚ÄĚ. Exemplos variam desde o franc√™s Joseph-Arthur Gobineau, com sua obra Ensaio sobre a Desigualdade das Ra√ßas Humanas, que se aproveitou equivocadamente da classifica√ß√£o hier√°rquica das esp√©cies de Carlos Lineu (em Portugu√™s) para inaugurar o ‚Äúracismo cient√≠fico‚ÄĚ; desde aqueles que se aproveitavam da hip√≥tese multirregionalista da evolu√ß√£o humana para tentar justificar que o homem branco teria uma origem diferente dos outros. Hoje, gra√ßas aos avan√ßos tecnol√≥gicos, as pesquisas paleoantropol√≥gicas s√£o muito bem respaldadas por evid√™ncias moleculares e gen√©ticas, que geraram provas por enquanto irrefut√°veis para a origem da esp√©cie humana, que est√° se tornando cada vez mais refinada. O que se sabe hoje, gra√ßas √†s an√°lises de DNA mitocondrial de esp√©cimes f√≥sseis, por exemplo, √© que, sim, tivemos a mesma origem comum: na √Āfrica, entre 140 a 300 mil anos atr√°s.

Systema Naturae, de Carlos Lineu (Carolus Linnaeus), no qual as espécies são classificadas hierarquicamente.
Systema Naturae, de Carlos Lineu (Carolus Linnaeus), no qual as espécies são classificadas hierarquicamente.

Por√©m, a descoberta da origem comum n√£o foi suficiente para conter debates a respeito da separa√ß√£o do ser humano em ra√ßas. √Č importante salientar e valorizar os estudos gen√©ticos, principalmente a respeito das muta√ß√Ķes que geram fen√≥tipos t√£o variados e conferem a adapta√ß√£o a condi√ß√Ķes ambientais diferentes. A variabilidade gen√©tica entre popula√ß√Ķes √© o que faz com que o ser humano tenha caracter√≠sticas t√£o diferentes entre si em v√°rias regi√Ķes do mundo, mas n√£o tem significado biol√≥gico para a separa√ß√£o em ra√ßas. Uma das mais recentes tentativas est√° no best-seller¬†A Troublesome Inheritance¬†(Uma Heran√ßa Inc√īmoda), do brit√Ęnico Nicholas Wade, publicado em 2014, no qual o autor utiliza dos estudos de Lineu e at√© de avan√ßados estudos de varia√ß√£o gen√©tica para defender a separa√ß√£o dos humanos em ra√ßas, defendendo at√© que a desigualdade entre os humanos, inclusive no √Ęmbito socioecon√īmico, se daria por conta de uma sele√ß√£o natural nos genes. √Č claro que esta obra tamb√©m foi recebida com cautela e descr√©dito por uma grande parte da comunidade cient√≠fica, mas a quest√£o √© que ainda √© necess√°rio quebrar correntes como estas.

Aproveitando as reflex√Ķes do dia 20 de Novembro, uma das conclus√Ķes que consigo tirar √© que, mesmo com tantos avan√ßos na Ci√™ncia, √© necess√°rio tamb√©m termos avan√ßos no senso de humanidade e na maneira com que lidamos com o conhecimento. Numa sociedade moderna onde haja bom senso para se lidar com a Ci√™ncia, n√£o pode haver espa√ßo para confundir o pensamento cient√≠fico com a defesa de posi√ß√Ķes pessoais, sejam pol√≠ticas, ideol√≥gicas ou mesmo de religi√£o, para tentar impor na sociedade ideologias de determinados grupos. Isto n√£o deixa de ser uma tentativa de se perpetuar a pseudoci√™ncia e o preconceito. Por essas e outras quest√Ķes que acho mais do que justo dias como o da Consci√™ncia Negra, para que um dia, quem sabe, haja avan√ßos na consci√™ncia humana.

Vamos deixar o mamute extinto

H√° poucos anos se v√™m noticiando mundo a fora tentativas mirabolantes de trazer animais j√° extintos de volta √† vida, como o grandioso mamute. Este grande animal pleistoc√™nico √© o maior alvo desta ideia por raz√Ķes diferenciadas, dentre elas, a facilidade de encontrar seus corpos mumificados extremamente bem preservados devido ao aparecimento de diversos esp√©cimes por conta do derretimento do gelo em regi√Ķes como a Sib√©ria. N√£o √© de se estranhar que, vendo-os assim t√£o bem preservados, a ideia de ‚Äúreviv√™-los‚ÄĚ fica extremamente atraente, seja pelo fasc√≠nio que estes grandes animais despertam, seja pela ambi√ß√£o de ser dono de um grande feito como este.

Bebê mamute mumificado. Créditos: Martin Meissner
Bebê mamute mumificado. Créditos: Martin Meissner

Mas será que a interferência nos caminhos que foram traçados naturalmente pela história do nosso planeta seria realmente uma boa ideia? O que seria do pobre mamute, que fora adaptado para os períodos glaciais da Terra, a habitar grandes espaços, correr atrás de suas presas e se defender de seus predadores, bem ao modo da Era do Gelo? Os tempos eram outros, as características físicas e ambientais de nosso planeta eram outras.

O surgimento de novas tecnologias na √°rea da biologia molecular tende a agu√ßar a mente dos pesquisadores mais ambiciosos, o que √© excelente para novas descobertas, chances de desenvolvimento de cura e tratamento de doen√ßas, e principalmente, um maior dom√≠nio e possibilidade de manipula√ß√£o do genoma de in√ļmeras esp√©cies, incluindo o ser humano. E por que n√£o os mamutes?

Em meados de 2015, o geneticista George Church, de Harvard, e seus colaboradores, anunciaram que utilizaram uma t√©cnica de ‚Äúedi√ß√£o de genes chamada CRISPR (do ingl√™s¬†Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, ou seja, Repeti√ß√Ķes¬†Palindr√īmicas¬†Curtas Agrupadas e Regularmente Interespa√ßadas) para inserir genes de mamute em elefantes. Estes genes inseridos seriam os respons√°veis pela express√£o de alguns caracteres dos mamutes, como tamanho das orelhas mais reduzido, cor e comprimento dos pelos e a presen√ßa de gordura subcut√Ęnea. √Č claro que pesquisadores como estes t√™m em mente que, apesar da ideia soar simples, h√° muitas quest√Ķes em jogo, como a rea√ß√£o das c√©lulas √† express√£o desses genes, se de fato conseguiriam dar origem √† tecidos especializados, etc.

Pensando em um futuro n√£o muito distante, e se por acaso um experimento como este tivesse sucesso? E se nascesse um mamute de um elefante vivo? Outra quest√£o importante a se pensar √© com rela√ß√£o aos efeitos do meio externo ao fen√≥tipo (caracter√≠sticas f√≠sicas do organismo que t√™m origem da express√£o dos genes). Seria um h√≠brido com caracter√≠sticas t√£o semelhantes assim aos mamutes pleistoc√™nicos? S√£o in√ļmeras quest√Ķes a serem pensadas al√©m do experimento em laborat√≥rio. Pensando em um sucesso ainda maior (que √© com rela√ß√£o √† sobreviv√™ncia desses h√≠bridos), at√© quanto tempo viveriam? Ou seriam saud√°veis por quanto tempo? E penando na manuten√ß√£o desses animais, teriam eles, obviamente, que ficarem restritos √† ambientes polares, com alimenta√ß√£o fornecida e especializada, etc.

Quero deixar claro que n√£o estou querendo levantar somente os aspectos negativos deste tipo de pesquisa, at√© por que acho que a ousadia √© um est√≠mulo para mover a Ci√™ncia, e nela h√° espa√ßo para qualquer experimento, desde que esteja de acordo com as quest√Ķes √©ticas. Mas o objetivo deste post √© levantar as implica√ß√Ķes √† longo prazo e gerar uma reflex√£o do quanto valeria a pena realizar tal fa√ßanha. Apenas sou mais adepta da ideia de se utilizar t√©cnicas como esta, por enquanto, para tentar auxiliar na luta contra a extin√ß√£o de esp√©cies atuais devido √†s a√ß√Ķes antr√≥picas, por exemplo.

Como diz a famosa express√£o, a natureza sabe o que faz. ¬†Os eventos de extin√ß√£o que ocorreram ao longo da hist√≥ria da vida na Terra, sejam eles por causa da pr√≥pria evolu√ß√£o da geosfera (por exemplo, o movimento das placas tect√īnicas e vulcanismo, que expeliram enormes quantidades de gases na atmosfera), ou por intera√ß√Ķes ecol√≥gicas (competi√ß√£o entre esp√©cies, preda√ß√£o, etc), ou como obra do acaso (como os impactos de corpos celestes), apesar de terem sido catastr√≥ficos para os seres que viviam nestes per√≠odos, foram respons√°veis pela ‚Äúreciclagem‚ÄĚ da vida na Terra, ou seja, possibilitaram o surgimento de novos organismos, de novos nichos, at√© a vida se moldar ao que conhecemos hoje. Estamos aqui devido √†s extin√ß√Ķes ocorridas? Provavelmente elas t√™m grande parte nisso.

A evolu√ß√£o da vida tende a acompanhar as mudan√ßas que a Terra vai sofrendo com o passar do tempo geol√≥gico, mas o tempo sentido pelo homem √© curto demais, tem uma escala muito, mas muito menor. Ent√£o tendemos a n√£o enxergar os benef√≠cios causados por eventos catastr√≥ficos ou mudan√ßas naturais, quanto menos ainda perceber os efeitos que o ambiente causa, √† longo prazo, no sucesso ou ‚Äúfracasso‚ÄĚ da sobreviv√™ncia de uma esp√©cie. Pensando desta maneira, apesar de tamb√©m sermos agentes causadores de mudan√ßas, nossas a√ß√Ķes est√£o causando um preju√≠zo √† biodiversidade do planeta muito mais al√©m da conta para a recupera√ß√£o natural dessas extin√ß√Ķes provocadas. Mas isto seria uma discuss√£o para outro post.

Quanto aos mamutes? Por mim é melhor deixá-los extintos, para o bem deles, e para o bem do nosso planeta. Sim, a natureza sabe o que faz, e às vezes o acaso faz bem também!

Do gelo √† biodiversidade ‚Äď Snowball Earth

Os per√≠odos de glacia√ß√Ķes pelos quais a Terra passou que s√£o mais famosos aos olhos da popula√ß√£o, gra√ßas a filmes bem populares, s√£o as que ocorreram durante o Quatern√°rio, as chamadas ‚ÄúEras do Gelo‚ÄĚ. Neste cen√°rio, podemos exemplificar a megafauna que reinava, como os mamutes e pregui√ßas gigantes. Todo mundo deve imaginar que nesses per√≠odos, onde a temperatura diminu√≠a consideravelmente e o gelo cobria extensas √°reas do globo, deveria ter efeitos devastadores para a vida no planeta. E de fato tinha, pois a oferta de alimentos e ref√ļgios diminu√≠a, assim como a luminosidade e calor nos oceanos e continentes. De um modo geral, a produtividade prim√°ria era consideravelmente prejudicada. Mas eventos como essas glacia√ß√Ķes foram cruciais para grandes passos na evolu√ß√£o e diversifica√ß√£o da vida em um certo per√≠odo da hist√≥ria da Terra. E este per√≠odo foi h√° aproximadamente 540 milh√Ķes de anos atr√°s, que marca o fim do Pr√©-Cambriano, onde a vida era dominada por microrganismos e restrita aos oceanos.

Sabe-se que antes do per√≠odo Cambriano (540 milh√Ķes de anos atr√°s), a vida surgiu de forma unicelular e permaneceu relativamente simples at√© ocorrer a chamada Explos√£o da Vida Cambriana, na qual houve uma verdadeira multiplica√ß√£o e diversifica√ß√£o da vida multicelular, inclusive o surgimento de partes duras como exo e endoesqueletos. Mas o que poderia ter sido o gatilho para essa repentina (do ponto de vista do tempo geol√≥gico) diversidade da vida? E o que isso tem haver com as glacia√ß√Ķes?

Figura 1: Snowball Earth (Terra Bola de Neve) ‚Äď perspectiva art√≠stica de como a Terra ficou coberta por gelo no Pr√©-Cambriano. Fonte: desconhecido.
Figura 1: Snowball Earth (Terra Bola de Neve) ‚Äď perspectiva art√≠stica de como a Terra ficou coberta por gelo no Pr√©-Cambriano. Fonte: desconhecido.

Bom, para responder a estas perguntas, precisamos primeiro nos atentar a duas evid√™ncias curiosas desse intervalo de tempo (Pr√©-Cambriano ‚Äď Cambriano). A primeira delas s√£o dep√≥sitos de tilitos encontrados em diversos locais do mundo. Essas rochas s√£o relativas √† deposi√ß√£o por a√ß√£o de geleiras, e s√£o datadas de 800 a 600 milh√Ķes de anos, ou seja, pertencem ao final do Pr√©-Cambriano. Seriam evid√™ncias de glacia√ß√Ķes que ocorreram neste per√≠odo. H√° algumas teorias que apontam que as causas dessas glacia√ß√Ķes no Pr√©-Cambriano teriam sido geradas pelo aumento do sequestro de carbono da atmosfera por maior fixa√ß√£o de CO2 pelo solo no supercontinente Rod√≠nia, o que diminuiu o efeito estufa da Terra, tendo como consequ√™ncia a diminui√ß√£o da temperatura. Com isto, houve uma expans√£o das calotas polares e, consequentemente, um aumento no albedo (quando os raios solares refletem ao atingem a superf√≠cie da Terra). Esta intensifica√ß√£o do albedo teria aumentado mais ainda a expans√£o das calotas polares, que atingiram latitudes pr√≥ximas ao Equador, dando o significado literal para a express√£o Snowball Earth (Terra Bola de Neve).

A segunda evid√™ncia consiste de camadas de carbonatos (rochas que se formam a temperaturas mais quentes e muitas vezes s√£o associadas √† precipita√ß√£o org√Ęnica), encontradas depositadas logo acima das camadas de tilitos (depositadas em ambientes de geleiras). O fato curioso √© que isto representaria uma mudan√ßa brusca de significados paleoambientais: de um ambiente glacial a um ambiente quente em um intervalo muito curto de tempo. O que poderia explicar essa sucess√£o de dep√≥sitos inusitada √© que, por mais que a Terra estivesse coberta por gelo, o movimento dos continentes continuava. Sendo assim, o rifteamento do supercontinente Rod√≠nia ocasionou intensa atividade vulc√Ęnica, o que aumentou as concentra√ß√Ķes de CO2 na atmosfera, gerando novamente um efeito estufa, o qual auxiliou no derretimento das geleiras.

Figura 2: reconstituição paleoartística do que seria a Fauna de Ediacara. Vitrine do Smithsonian Museum, Washington, DC.
Figura 2: reconstituição paleoartística do que seria a Fauna de Ediacara. Vitrine do Smithsonian Museum, Washington, DC.

Entendendo esta hist√≥ria toda, podemos agora tratar da explos√£o da vida ocorrida no Cambriano. Como dito anteriormente, um per√≠odo glacial n√£o √© t√£o favor√°vel √† manuten√ß√£o da vida na Terra, ainda mais os tipos de vida reinantes nos mares do Pr√©-Cambriano, que eram menos complexas. N√£o s√≥ a temperatura diminuiu, mas tamb√©m a luminosidade nos oceanos devido ao recobrimento pelo gelo. Com isto, a vida ficou restrita a por√ß√Ķes de ref√ļgio, como fontes hidrotermais, zonas de rifteamento e lugares onde a espessura do gelo que recobria as √°guas era menor. As formas de vida que n√£o resistiram a esta mudan√ßa ambiental extrema morreram e acabaram enriquecendo as √°guas dos oceanos com mat√©ria org√Ęnica. Quando a temperatura da Terra voltou a subir, houve condi√ß√Ķes para a prolifera√ß√£o da vida novamente, de maneira mais intensa e muito mais diversificada. Hip√≥teses que defendem o aumento da oxigena√ß√£o nos mares sustentam que isto pode ter sido um dos gatilhos para eventos evolutivos que deram origem a toda aquela diversidade.

Enfim, com tantas hipóteses e incertezas acerca da teoria do Snowball Earth, que até hoje é muito controversa, não se pode negar que houve benefícios para a vida na Terra após este período. Desta explosão de vida que ocorreu no Cambriano é que teve origem os ancestrais de diversos filos que conhecemos hoje, que fazem parte da grande biodiversidade do nosso planeta.

Figura 3: Explos√£o da vida cambriana. Fonte: Burgess Shale Fauna, de Carel Brest van Kempen, 1989.
Figura 3: Explos√£o da vida cambriana. Fonte: Burgess Shale Fauna, de Carel Brest van Kempen, 1989.

O Hadeano ‚Äď prim√≥rdios do nosso planeta

Perspectiva artística da Terra no Hadeano.
Perspectiva artística da Terra no Hadeano.

Se cont√°ssemos a hist√≥ria do planeta Terra num di√°rio, em detalhes, provavelmente n√£o haveria papel ou armazenamento digital suficiente para guardar tanta informa√ß√£o. Talvez se resum√≠ssemos bastante, e divid√≠ssemos em etapas os principais acontecimentos desde o ‚Äúnascimento‚ÄĚ do nosso planeta, a tarefa ficaria mais vi√°vel. Uma maneira que o ser humano inventou para se visualizar melhor o que seria a hist√≥ria do nosso planeta √© a chamada Escala do Tempo Geol√≥gico, a qual divide e classifica com nomes e idades os principais eventos do planeta desde a sua forma√ß√£o h√° aproximadamente 4,6 bilh√Ķes de anos atr√°s (Ga).

Digamos que o primeiro cap√≠tulo desse enorme di√°rio seria como se faltassem muitas informa√ß√Ķes e, portanto, seria escrito com base em poucas evid√™ncias palp√°veis e muitas suposi√ß√Ķes. Isto porque nos prim√≥rdios do nosso planeta, ainda quando a superf√≠cie n√£o estava suficientemente consolidada, tudo parecia um grande mar de lava incandescente, com a constante ‚Äúdestrui√ß√£o‚ÄĚ das rochas que eram formadas. A este verdadeiro inferno que reinava, deu-se o nome de Hadeano (do deus grego Hades, o deus do mundo inferior). Os √©ons s√£o as maiores divis√Ķes do tempo geol√≥gico, nos quais s√£o alocadas as eras. O Hadeano, por ser um momento muito obscuro da hist√≥ria do planeta, n√£o √© considerado oficialmente um √©on, e tampouco cont√©m eras oficiais na escala do tempo geol√≥gico, apesar de serem sugeridas subdivis√Ķes.

No princ√≠pio, a Terra era extremamente quente devido ao processo de acre√ß√£o planet√°ria. Formou-se um n√ļcleo pesado e denso de ferro, o n√ļcleo da Terra, e ao redor uma massa de material menos denso e rico em silicatos, como um mar de magma. O material que ficou entre o n√ļcleo e a superf√≠cie gerou o manto. O magma que se esfriava na superf√≠cie dava origem √† crosta, que ainda n√£o era muito bem estabelecida, principalmente devido ao intenso vulcanismo e bombardeio de meteoritos e aster√≥ides. Apesar de o Sol, que neste tempo tamb√©m estava em seus prim√≥rdios, n√£o ter a capacidade de aquecer a Terra, o efeito estufa gerado pela atividade vulc√Ęnica no planeta era muito intenso. Os registros mais antigos datam de 4,28 Ga, de rochas que foram encontradas na ba√≠a de Hudson, ao norte de Quebec, no Canad√° [1]; e de 4,4 Ga, de zirc√Ķes encontrados na Austr√°lia [2].

Zirc√£o de 4,4 Ga.
Zirc√£o de 4,4 Ga.

O Hadeano engloba desde a forma√ß√£o da Terra, h√° 4,6 Ga, at√© mais ou menos 3,8 Ga, ou seja, engloba cerca de 800 milh√Ķes de anos (Ma). Ent√£o, por 800 Ma, podemos dizer que a Terra era imposs√≠vel de ser habitada por seres vivos que conhecemos hoje. At√© mesmo porque, al√©m da superf√≠cie inconsolidada, explos√Ķes vulc√Ęnicas constantes e temperaturas extremamente altas, o bombardeio de corpos celestes errantes que atingiam a superf√≠cie da Terra era muito mais intenso, e muitas vezes estes corpos tinham o tamanho de quil√īmetros de di√Ęmetro. Estes, ao atingirem a Terra, destru√≠am tudo com o impacto e liberava-se enormes quantidades de energia. Portanto, era muito dif√≠cil se preservar registros, tanto rochosos, quanto mais ainda de alguma poss√≠vel mol√©cula org√Ęnica que poderia ter se formado. Pouco material foi preservado deste momento da hist√≥ria da Terra.

Mas nem tudo tinha somente um significado devastador. Al√©m de a Terra estar, naquele momento, em processo de evolu√ß√£o e consolida√ß√£o de sua superf√≠cie, os impactos que sofria tiveram um importante papel na diferencia√ß√£o e retrabalhamento de sua crosta e manto superior [3]. Al√©m do mais, foi no Hadeano que se formou a nossa atmosfera (com uma composi√ß√£o diferente, rica em gases como enxofre, am√īnio e metano, e aus√™ncia de oxig√™nio) e os primeiros mares pela precipita√ß√£o de mol√©culas de √°gua produzidas por atividade vulc√Ęnica ap√≥s a diminui√ß√£o da frequ√™ncia dos impactos dos meteoritos e aster√≥ides, quando enfim come√ßa a contar o pr√≥ximo √©on, o Arqueano.

Referências:

[1] O’Neil1, J. , Richard W. Carlson, R.W., Francis, D., Stevenson, R.K. 2008. Neodymium-142 Evidence for Hadean Mafic Crust. Science, v.321, pp. 1828-1831.DOI: 10.1126/science.1161925

[2]Bowring, S. 2014. Early Earth: Closing the gap. Nature Geoscience, 7, 169‚Äď170. DOI:10.1038/ngeo2100

[3]Fairchild, T.R. 2000. A Terra: Passado, Presente e Futuro. In: TEIXEIRA, W.; FAIRCHILD, T.R.; TOLEDO, M.C.; TAIOLI, F. ed. Decifrando a Terra (capítulo 23). São Paulo, Oficina de Textos. p.493-516.

 

 

Microbialitos Рfósseis mais persistentes

Os f√≥sseis s√£o importantes ferramentas para se entender o passado da Terra e a evolu√ß√£o da vida nela. Chamam a aten√ß√£o por muitas vezes serem bonitos, por apresentarem formatos e esp√©cies n√£o mais existentes que causam curiosidade e agu√ßam o interesse de pessoas de todas as idades. Por√©m, nem todos os f√≥sseis s√£o vis√≠veis ou mostram claramente um organismo preservado. Os seres vivos s√£o capazes de deixar seu registro de uma maneira indireta, como se fosse uma assinatura escrito: ‚Äúpassei por aqui‚ÄĚ.¬† F√≥sseis como estes s√£o chamados de icnof√≥sseis (icno = marca) e podem ser um produto do metabolismo de algum organismo (coc√ī e xixi, por exemplo), pegadas, bioconstru√ß√Ķes,¬†etc.

Figura 1 ‚Äď Estromat√≥lito de Vazante/MG, Brasil. Este exemplar possui cerca de 1,2 bilh√Ķes de anos.
Figura 1 ‚Äď Estromat√≥lito de Vazante/MG, Brasil. Este exemplar possui cerca de 1,2 bilh√Ķes de anos.

Os microrganismos foram os primeiros seres a conseguirem deixar no registro geol√≥gico sua marca. Desde os prim√≥rdios da vida na Terra, eles foram capazes de deixar bioconstru√ß√Ķes chamadas de microbialitos. Estes s√£o formados atrav√©s do aglutinamento de gr√£os de sedimento, como areia, na subst√Ęncia mucilaginosa secretada pelas bact√©rias, o EPS (subst√Ęncia extracelular polim√©rica), e pela indu√ß√£o da precipita√ß√£o de carbonato de c√°lcio devido ao metabolismo delas. Descomplicando um pouquinho, √© como se as bact√©rias constru√≠ssem estruturas que mais tarde litificam (viram rocha!). Com o passar do tempo, os microrganismos que ali viviam deixam de existir, ficando somente o registro de sua atividade metab√≥lica, os microbialitos.

Figura 2 ‚Äď Estromat√≥litos gigantes de Santa Rosa de Viterbo/SP, Brasil.
Figura 2 ‚Äď Estromat√≥litos gigantes de Santa Rosa de Viterbo/SP, Brasil.

Um microbialito pode ser desde um simples biofilme preservado em um substrato (as chamadas MISS ‚Äď estruturas sedimentares microbialmente induzidas); esteiras microbianas, que s√£o comunidades de microrganismos diferentes vivendo em associa√ß√£o; ou bioconstru√ß√Ķes chamadas estromat√≥litos (figura 1), que podem alcan√ßar at√© mais de dois metros de altura (figura 2).

Os microbialitos s√£o importantes por diversas raz√Ķes, al√©m do pioneirismo em quest√£o de registro fossil√≠fero. Eles s√£o excelentes reservat√≥rios de petr√≥leo (vide o petr√≥leo das camadas do Pr√©-Sal, que est√£o alojados em estromat√≥litos), fornecem informa√ß√Ķes a respeito do ambiente em que foram formados e podem at√© serem associados ao que se espera encontrar como sinais de vida fora da Terra, como as estruturas ‚Äúsuspeitas‚ÄĚ registradas pela sonda Curiosity, em Marte (figura 3), muito semelhantes √†s MISS observadas em variados lugares da Terra (Noffke, 2015). Salvo a sua diminui√ß√£o em abund√Ęncia a partir de 540 milh√Ķes de anos atr√°s, quando os organismos multicelulares encontraram em seus microrganismos formadores uma fonte de alimento, os microbialitos abrangem um grande intervalo no tempo geol√≥gico, extendendo sua exist√™ncia mesmo ap√≥s todos os eventos de extin√ß√£o, estando presentes at√© os dias de hoje.

Figura 3: Comparação de estruturas encontradas em Marte com MISS da Terra.
Figura 3: Comparação de estruturas encontradas em Marte com MISS da Terra.

Referências

Noffke, N. 2015. Ancient Sedimentary Structures in the <3.7 Ga Gillespie Lake Member, Mars, That Resemble Macroscopic Morphology, Spatial Associations, and Temporal Succession in Terrestrial Microbialites. Astrobiology, 15(2): 169-192.