Surgimento e radiação dos Tetrápoda

A origem e evolução dos tetrapoda é bastante evidenciada no registro fóssil e apresenta uma enorme corrida evolutiva. A diversificação conhecida como transição peixe-tetrápode ocorreu do meio para o final do Devoniano há cerca de 380 milhões de anos atrás, começando mais especificamente durante o Givetiano. O grupo basal mais antigo conhecido são os Osteolepidídeos e parece improvável que mais tetrapomorfos ocorreram antes deles. O processo entre a origem e radiação de novas espécies levou cerca de 10 milhões de anos e novas descobertas acerca dos grupos fósseis achados ajudam cada vez mais na estruturação teórica sobre eventos que proporcionaram a radiação dos tetrápodes.

Entre os tetrapodomorfos, os aspectos da morfologia importantes são: região do espiráculo, arco hióide e os membros anteriores. A região espiracular está intimamente relacionada à respiração aérea, enquanto os membros anteriores foram sugeridos como apoio para a porção anterior do corpo quando os animais emergiram parcialmente da água. O ato de respirar ar atmosférico e com os membros oferecendo maior suporte, foi o necessário para que eles pudessem explorar o ambiente terrestre, e depois, radiar e se diversificar no grupo tetrápode que conhecemos hoje.

Informações a respeito do ambiente e estudos sobre a composição geológica predominante no período explicaram alguns eventos que levaram à adaptação da respiração atmosférica. A temperatura diminuiu, em média, 5°C desde o início do Devoniano até meados do Carbonífero. Os níveis de CO2 na atmosfera eram mais elevados, enquanto os níveis de gás oxigênio eram relativamente baixos nesse período. Assim, pensando que o oxigênio é muito menos solúvel em água do que no ar, qualquer animal que pudesse explorar a vida fora da água possuía uma vantagem adaptativa.

A origem dos tetrápodes coincide com a segunda fase de expansão entre as plantas do Devoniano. Respirar o ar e ter membros capazes de suporte o peso do corpo permitiam que esses animais explorassem a vegetação. Os primeiros tetrápodes viveram na Laurásia (supercontinente da época da Pangeia que corresponde a atual América do Norte, Europa e Ásia), onde o clima continental era árido, sazonal e seco. Porém, estes animais viviam ao longo das margens continentais, onde o clima provavelmente era melhor em questões de umidade e temperatura.

Após a conquista do ambiente terrestre e a radiação dos tetrápodes, houve uma grande quantidade de evoluções morfológica e filéticas, resultando em uma diversidade com uma ampla gama de tamanhos, formas, especializações, hábitos, etc. Entretanto, faltam informações para compreender o caminho da evolução que nos trouxe até aqui, já que existe uma enorme lacuna de registros fósseis entre 15-20 milhões de anos, período após o fim do Devoniano.

Tetrápodes do período Devoniano. Ilustração: Maggie Newman

Júlia Beatriz Palhares é graduanda em Ciências Biológicas pela Universidade Federal de Viçosa – Campus Rio Paranaíba.

Um legítimo rioparanaibano, a resiliência de uma recém descrita espécie

Na grande área das ciências biológicas uma das tarefas mais difíceis, e recorrentes, que um cientista tem é delimitar espécies. Mas afinal, o que é uma espécie? O que parece ser uma pergunta fácil de ser respondida geralmente causa um verdadeiro nó na cabeça dos biólogos. O motivo disso é que os organismos vivos se diferenciam mais ou menos uns dos outros, e essa variação acontece tanto acima quanto abaixo do nível de espécie. Desta forma, “espécie” nada mais é do que um termo criado por nós humanos para delimitar organismos que são suficientemente diferentes entre si. A grande dificuldade fica em se determinar quão diferente um organismo precisa ser do outro para serem considerados de diferentes espécies, ou em outras palavras, onde termina uma espécie e onde começa outra.

Diferentes conceitos foram propostos ao longo dos anos para auxiliar neste dilema, levando em consideração aspectos como reprodução, genética, morfologia, história evolutiva, nicho ecológico e etc. Cada um desses conceitos apresenta seus méritos e suas falhas, mas no geral os pesquisadores concordam que usar diferentes métodos e fontes de informação biológica é a melhor solução. Uma última questão que devemos discutir é a distribuição geográfica das espécies, já que algumas, como a nossa, ocorrem em todo planeta, enquanto outras podem ter uma distribuição mais restrita, podendo até serem encontradas em um único local, sendo chamadas de espécies endêmicas. Agora já imaginou que legal seria ter uma espécie que ocorre apenas em sua cidade? Pois esse é um orgulho que os cidadãos do município de Rio Paranaíba-MG podem ter.

No ano de 2020, pesquisadores da Universidade Federal de Viçosa – Campus Rio Paranaíba descreveram uma pequena espécie de peixe endêmica do córrego Rita, um
pequeno afluente na cidade de Rio Paranaíba. Os pesquisadores estavam investigando a diversidade genética e morfológica de uma espécie de piaba já conhecida pela ciência chamada Psalidodon paranae, que ocorre na bacia do Alto rio Paraná, da qual o rio Paranaíba faz parte. A amostragem ocorreu em oito afluentes da bacia do rio Paranaíba, e em sete os espécimes coletados foram identificados como P. paranae. Porém os pesquisadores perceberam que os espécimes do córrego Rita eram bem diferentes dos coletados em outros pontos, tanto em questões genéticas quanto morfométricas, isto é, analisando a forma corporal dos espécimes. Desta forma, chegaram à conclusão de que se tratava de uma nova espécie e homenagearam a cidade nomeando o peixe como P. rioparanaibanus.

Infelizmente essa história quase teve um final precoce e triste. Devido a um empreendimento imobiliário próximo ao córrego Rita e as fortes chuvas que atingiram a região entre o final de 2021 e início de 2022 uma enorme quantidade de lama atingiu o córrego após o rompimento de uma bacia de retenção. Além de colocar a nova espécie em risco de extinção, é muito importante lembrar que o córrego Rita é usado no abastecimento de água da cidade de Rio Paranaíba. Felizmente em uma nova visita ao local no início de abril de 2022 os pesquisadores da UFV constataram que a população dos peixes sobreviveu ao acidente, mas o ocorrido acende mais uma vez o alerta sobre os riscos que os impactos dos empreendimentos humanos representam não só a fauna e ao ambiente local, mas a nossa própria subsistência.

Imagem: Igor Henrique Rodrigues Oliveira

Igor Henrique Rodrigues Oliveira é graduado em Ciências Biológicas pela Universidade Federal de Viçosa – Campus Rio Paranaíba, mestre em Manejo e Conservação de Ecossistemas Naturais e Agrários pela Universidade Federal de Viçosa – Campus Florestal e doutorando em Zoologia pela Universidade Federal de Minas Gerais.

Como os seres humanos tem descarregado a bateria do planeta Terra

Desde a explosão da biodiversidade que ocorreu no Cambriano, a biosfera terrestre adquiriu enormes bancos de biomassa viva. E a partir dos episódios de extinção surgiram enormes reservas de combustíveis fósseis por todo planeta. Assim, a Terra obteve um balanço energético que, embora seja frequentemente perturbada por alguns episódios como glaciações, atividades tectônicas e asteroides, mantém uma flutuação média de taxas de entrada e perda de calor.

Entre o surgimento da nossa espécie e a subsequente colonização de todo o globo, tivemos diversos marcos ao longo da história humana. Nos primórdios, aprendemos a obter calor a partir da queima de materiais. Logo depois houve o desenvolvimento agrícola e posteriormente à revolução industrial. Assim, viemos alterando o planeta em prol da nossa civilização. Mas como todo bônus tem seu ônus, com as grandes demandas da civilização atual, nossa espécie vem gastando todos os estoques de energia química disponíveis. Nossos bancos de combustíveis fósseis são limitados e sua queima causa liberação de elementos retidos no solo, como carbono, hidrogênio, enxofre, entre outros, para a atmosfera.

Para ilustrar isso, pensemos em uma bateria. Onde o nosso planeta é o cátodo, ou seja, o polo positivo da bateria, e o espaço é o ânodo, polo negativo. O gradiente de energia obtido nessa bateria sustenta toda a biosfera, incluindo nossa espécie. Porém, essa bateria foi carregada apenas uma vez. Pense em uma casa onde o sistema elétrico funciona como uma grande bateria que recebeu apenas uma única carga. A princípio, tudo funcionaria perfeitamente, mas com o passar do tempo, a família cresce e consequentemente cresce também a demanda por energia.

Cientistas estudam sobre isso desde então, sempre fascinados pela beleza do azul na natureza, que não é tão azul assim.

Caso isso não fosse bem administrado, a bateria perderia sua carga. A princípio algumas coisas parariam de funcionar perfeitamente, até que a bateria se esgote e essa casa se torne inabitável. No caso da bateria espaço-terra, o esgotamento tem ocorrido principalmente por mudanças na vegetação, através do desmatamento, que tem levado a processos de desertificação e também pela transformação da vegetação nativa em paisagens antrópicas. Entre algumas outras causas, podemos citar também a poluição, a silvicultura e a pesca insustentável. Apesar de termos desenvolvido uma civilização de maneira ímpar, ainda como qualquer outra espécie existente, precisamos que uma série de condições se mantenha em níveis bem específicos para sobrevivermos. Ainda não há tecnologia que exerça, por exemplo, a função das árvores ou que retire o excesso de gases lançados a nossa atmosfera. Por tanto, é necessário que a humanidade repense seus hábitos e consumos.

Caso não haja esse freio, nosso destino está fadado a epidemias, secas, falta de recursos para sustento e isso tudo levará ao colapso da civilização, desencadeando agitação social e até mesmo guerras. Nesse possível colapso, caso não formos extintos como espécie, podemos esperar que a população humana seja drasticamente reduzida, e os sobreviventes viverão como nos primórdios, através da caça e horticultura.

Adaptado de Schramski, J. R., Gattie, D. K., & Brown, J. H. (2015). Human domination of the biosphere: Rapid discharge of the earth-space battery foretells the future of humankind. Proceedings of the National Academy of Sciences, 112(31), 9511-9517.

Júlia Beatriz Palhares é graduanda em Ciências Biológicas pela Universidade Federal de Viçosa – Campus Rio Paranaíba.

Serpentes brasileiras de importância médica: Como identificá-las?

As Serpentes são répteis, da Ordem Squamata, que estão no planeta há muito tempo. Estima-se que o fóssil da serpente mais antiga tenha 90 milhões de anos, pertencendo ao período Cretáceo. As Serpentes são organismo muito conhecidos e temidos. O que muita gente não sabe, é que das 405 espécies de serpentes brasileiras apenas cerca de 15% delas possuem venenos letais ao ser humano. São essas, as chamadas “serpentes de importância médica” e, no Brasil, elas pertencem a basicamente duas famílias: Viperidae e Elapidae.

A família dos Viperídeos abrange a maioria das serpentes de importância médica do país e é composta por três gêneros: Bothrops, Crotalus e Lachesis. O Bothrops, representado pelas Jararacas, é o grupo de serpentes que mais causa acidentes com seres humanos, sendo responsáveis por cerca de 86,2 % deles. Já o Crotalus, representado pelas famosas Cascavéis, é responsável por 9,2% dos acidentes. Por fim, o Lachesis, onde estão inseridas as Surucucus, é responsável por 3,7% dos acidentes ofídicos. Para identificarmos um Viperídeo devemos verificar a presença da “fosseta loreal”, que é um pequeno orifício localizado entre o olho e a narina, que funciona como um termorreceptor permitindo que elas tenham uma “visão térmica”, facilitando assim a identificação de uma presa ou de um predador. Portanto, diante dos nossos olhos, essa é a característica mais marcante desse grupo de serpentes, e é uma característica exclusiva da família Viperidae.

Já a família dos Elapídeos, representada pelas corais-verdadeiras (com veneno), é responsável por apenas 0,86% dos acidentes e os principais casos são com crianças e pessoas embriagadas. Existem as corais-falsas (sem veneno). Mas, para diferenciar uma da outra, é necessário analisar o tipo de dentição do animal, e isso deve ser feito por um especialista. Portanto, se encontrar uma serpente com anéis de cores vermelhas, pretas, brancas ou amarelas, considere-a como potencialmente perigosa.

Caso ocorra um acidente, é importante procurar manter a calma, lavar o local da picada com água e sabão, manter o corpo hidratado e, se puder, mantenha o local acidentado elevado para evitar ou diminuir o inchaço. Em hipótese alguma amarre o local da picada, pois isso pode agravar a situação. Vá imediatamente ao hospital mais próximo para tomar o soro antiofídico. Vale lembrar que o soro é o único tratamento eficiente para picadas de cobras.

Mas como prevenir os acidentes? Ao andar nas matas, usem vestimentas adequadas, calçados , botas, perneiras e ande sempre prestando atenção no ambiente ao redor. Caso encontre uma serpente, procure não manuseá-la, deixando-a seguir o seu caminho. Sendo em área urbana, deve-se ligar para o corpo de bombeiros que deverá remover a serpente do local com segurança.

O desmatamento das florestas é um dos principais fatores que causa acidentes com “serpentes de importância médica”. Quando se destrói o habitat natural das serpentes, elas se aproximam de áreas urbanas, e, principalmente das propriedades rurais. Atualmente as taxas de desmatamento estão elevadas, e isso gera um risco potencial capaz de agravar os casos de acidentes ofídicos no país. Portanto, é preciso ter em mente a importância da preservação e a defenda o “habitat” dessas serpentes, assim como de todos outros organismos vivos existente no Planeta terra.

Créditos da imagem: Marcus Buononato

Beatriz de Faria Alonso é graduanda em Ciências Biológicas pela Universidade Federal de Viçosa – Campus Rio Paranaíba.


Lucas de Oliveira Ribeiro é graduando em Ciências Biológicas pela Universidade Federal de Viçosa – Campus Rio Paranaíba.

Cromossomo Y, como ele surgiu?

Provavelmente você já estudou ou ouviu falar sobre cromossomos¹ sexuais e sabe que eles são os responsáveis por determinar o sexo de um indivíduo. Os seres humanos e mamíferos em geral apresentam o que chamamos de sistema sexual XX/XY, onde a fêmea possui as duas cópias do cromossomo X, sendo classificada como homogamética (em grego, homo=igual) e o macho possui uma cópia do X e outra do Y, sendo assim heterogamético (em grego, hetero=diferente).

Mas o que diferencia o Y do X? Como o Y é responsável por determinar o sexo masculino?

Em relação as suas diferenças é possível identificar que o cromossomo Y possui um gene² exclusivo chamado SRY, situado em uma região responsável pelas características masculinas e diferenciação do sexo. Porém, o Y também possui uma região chamada Região Pseudoautossomal, e esta se encontra em homologia³ com o X, o que nos indica que o Y provavelmente surgiu do cromossomo X.

Então como surgiu o Y? E por que o X não possui o gene SRY?

Sabemos que há milhões de anos atrás não existiam cromossomos sexuais em mamíferos e esse grupo apresentava somente cromossomos autossomos⁴. Um desses pares homólogos de cromossomos autossomos apresentava um gene chamado S0X3 e em determinado momento na história evolutiva houve um evento de quebra sobre esse par. Em função disso o gene S0X3 se fusionou com outro gene que era responsável pela expressão bipotencial das gônadas⁵, surgindo assim o gene SRY com sua nova função de determinação dos testículos.

Anos mais tarde, o cromossomo Y acabou sofrendo inversões, processo em que parte do cromossomo se separa e se reorganiza de forma invertida, o que fez com que ele parasse
de se recombinar com o X e, assim, evoluísse de forma independente. Porém uma pequena parcela desse cromossomo Y ainda se recombinava com o X, surgindo então à região pseudoautossomal. Devido a essa evolução independente, o cromossomo Y acabou sofrendo outros eventos, como a perda de seu material genético, ficando assim menor que o X, característica pela qual o reconhecemos hoje. Essa perda do seu material genético fez com que ele se especializasse somente na determinação do sexo.

Inicialmente uma primeira teoria fez-se acreditar que esse evento do surgimento do Y aconteceu somente uma vez na história evolutiva dos mamíferos. Mas, estudos recentes mostram que o cromossomo sexual Y surgiu de forma independente na subclasse Theria (mamíferos placentários e marsupiais) e em Prototheria (mamíferos que colocam ovos, como os ornitorrincos, por exemplo). Ou seja, o Y apareceu duas vezes de forma independente na história evolutiva dos mamíferos. Isso foi descoberto graças às pesquisas que perceberam que os Prototheria possuem um gene AMH para a determinação sexual ao invés do gene SRY presentes no grupo dos marsupiais e placentários.

Em resumo, acredita-se que o cromossomo Y tenha surgido há 180 milhões de anos atrás em Theria com seu gene SRY e há 170 milhões de anos atrás em Prototheria, com seu gene AMH, e desde então prevaleceu no reino animal.

Glossário:
Cromossomo¹: Estrutura altamente organizada de uma célula, que contém o material genético de um organismo;
Gene²: uma sequência específica do DNA que contém as instruções necessárias para a síntese de uma proteína ou molécula de RNA.
Homologia³: estruturas biológicas que podem apresentam diferentes funções, porém possuem origem embrionária semelhantes. ex: Nadadeiras anteriores de baleias e braços de seres humanos são estruturas homólogas;
Cromossomos autossomos⁴: Cromossomo que não estão ligados ao sexo e fazem parte do patrimônio genético da espécie, junto com os cromossomas sexuais. ex: O ser humano possui 44 autossomos que formam 22 pares de cromossomas e mais um par de cromossomos sexuais.
Gônodas⁵: designação genérica das glândulas sexuais (ovário e testículo) que produzem os gametas (óvulos e espermatozoides).

Graves, Jennifer AM. “Did sex chromosome turnover promote divergence of the major mammal groups? De novo sex chromosomes and drastic rearrangements may have posed reproductive barriers between monotremes, marsupials and placental mammals.” Bioessays 38.8 (2016): 734-743.

Priscila Martins de Assis é graduanda em Ciências biológicas pela Universidade Federal de Viçosa – Campus Rio Paranaíba.

Por que o azul é a cor mais rara da natureza?

Você já viu felinos azuis? Ratos azuis? Cachorros azuis? Quando penso em animais azuis consigo me lembrar de pouquíssimos animais que apresentam essa coloração. Até a chamada baleia azul não é realmente azul, né?

Animais no geral não produzem seus pigmentos do nada, eles são produzidos através dos alimentos que são consumidos. Os flamingos são um exemplo disso, pois a coloração rosa que apresentam é devido às concentrações de carotenoides encontrados nos crustáceos que eles ingerem. Então basicamente, você é o que você come, exceto quando se trata do azul. O fato é que embora essa cor seja uma das cores primárias, ela é a cor mais rara de se encontrar na natureza e quando encontrada, ela se destaca no meio de todas as outras.

Sobre esse tema vamos analisar as borboletas que, no geral, apresentam os padrões mais diversos que podem ser encontrados na natureza, como asas de todas as formas e cores. A razão pela qual essas estruturas são tão diferenciadas é justamente para mandar algumas mensagens para outros animais como “eu sou tóxica”. De acordo com o Doutor Bob Robins, curador de Lepidópteros no Museu Nacional de História Natural da Universidade de Washington D. C., as borboletas são seres incríveis cuja evolução permitiu que fossem ativos durante o dia possibilitando a grande vantagem da comunicação através da luz. Acontece que, podemos perceber nas asas das borboletas estruturas minúsculas que refletem a luz. Essas estruturas são escamas e podem apresentar diversas cores provenientes de pigmentos orgânicos que absorvem todas as cores, exceto aquelas que conseguimos ver.

Já o azul encontrado em suas asas é resultado da reflexão da luz em minúsculas estruturas contidas nas escamas, muito parecido com uma sala de espelhos, onde todas as cores ficam presas exceto a luz azul com seu comprimento de onda menor. Por isso geralmente a cor muda de acordo com a posição que estamos observando o animal. Nos pássaros azuis, a coloração também é resultado de como a luz branca é filtrada por minúsculas estruturas. Assim como os olhos azuis em humanos também são coloridos por estruturas e não pigmentos. O fato é que não existe nenhum animal que produza pigmento azul, exceto por uma borboleta específica, a Nessaea obrinus.

Se pararmos para analisar nem mesmo o céu é azul, ele também é resultado da luz que bate nas moléculas de oxigênio e nitrogênio da atmosfera onde apenas a luz com menor comprimento atravessa. O mar também é azul devido à absorção de todos os outros comprimentos de onda exceto a luz azul.

Mas porque essa cor é proveniente de estruturas da engenharia da natureza, e não de pigmentos? A teoria mais aceita é que há um grande tempo evolutivo atrás, pássaros e borboletas desenvolveram a habilidade de enxergar a luz azul, mas não havia uma maneira de fabricar a coloração em seus corpos. Contudo, se houvesse a coloração azul em seus corpos, seria uma tremenda vantagem de comunicação e sobrevivência. Para criar novos pigmentos azuis, seria necessária uma química totalmente diferente da existente naturalmente, então, como a evolução sempre pega o atalho, foi muito mais fácil modificar
algumas estruturas corporais para que a luz azul refletisse em seus corpos. Esses dilemas das cores, fascinam os seres humanos há muitos séculos.

Isaac Newton, um dos cientistas mais importantes do mundo, conhecido principalmente pelas leis de Newton no âmbito da mecânica, publicou um manuscrito em 1666 chamado Of Colours (Sobre as Cores, em português) onde apresentava ideias sobre a luz e cores dos corpos. Nesse mesmo trabalho, ele percebeu que havia algo diferente sobre a cor azul.
Cientistas estudam sobre isso desde então, sempre fascinados pela beleza do azul na natureza, que não é tão azul assim.

Créditos da imagem: Nessaea Obrinus, Pamsai //flickr.com/photos/39386629@N06

Gabriella Katlheen Leles é Bióloga formada pela Universidade Federal de Viçosa – Campus Rio Paranaíba.