O planeta Terra depois da vida

Os ecossistemas do planeta Terra às vezes parecem engrenagens perfeitas que trabalham em conjunto para que toda forma de vida possa continuar existindo. Mas como é possível que o tudo funcione tão bem e abrigue essa enorme diversidade que conhecemos? Os seres vivos são influenciados pelas mudanças do ambiente, entretanto, pode-se afirmar que o ambiente também é modificado pelos seres vivos.

Já se perguntou por que o oceano é salgado? Apesar de muitos outros elementos serem bem abundantes na Terra antes de haverem formas de vida, existem elementos como o cálcio que é aproveitado por determinados organismos para produzir carapaças calcárias, conchas, ossos, placas ósseas e até em processos metabólicos vitais. Basicamente, é possível afirmar que os compostos utilizados pelos organismos de um ambiente, influenciam na disponibilidade desse composto naquele lugar. Pensando assim é fácil compreender que o cloreto de sódio, um dos responsáveis por “salgar” os mares, não possui muita utilidade metabólica para os seres vivos em sua forma bruta. Por não ser tão utilizado, encontra-se em maior quantidade no ambiente.

A forma com a qual um ambiente é habitado pelos seres vivos também molda o planeta. Se pensarmos em um relevo inclinado, sem nenhum tipo de vegetação, a chuva escoa forte pelo lugar, levando parte do solo que dá aquela forma. Se fizermos um comparativo com outro cenário em que o relevo íngreme possui diversas árvores, com raízes profundas e bem ramificadas, a chuva escoará devagar e levará mais tempo para que ela modifique o relevo. Isso ocorre porque a vegetação, além de utilizar grande parte da água recebida pelo solo, também gera certo amortecimento do impacto da chuva no solo, barrando o escoamento que seria bem mais intenso no cenário em que as plantas não aparecem.

As camadas de solo podem ser divididas em diferentes categorias, sendo que as mais superficiais, ou seja, as que são habitadas por seres vivos, possuem aspecto físico e químico bem diferente das camadas mais profundas. É interessante que as mudanças, causadas no ambiente por influência dos organismos, acontece o tempo todo e tem efeito em escala de milhões de anos.

A presença de petróleo em camadas mais profundas da crosta terrestre, por exemplo, é mais uma prova de que a biota modifica a geografia. O petróleo é resultado da decomposição de matéria orgânica em milhares de anos, com ação de bactérias. Se não existisse vida no planeta, essa camada de petróleo não existiria. A atmosfera terrestre também sofreu modificações devido às formas de vida que surgiram com o tempo. Boa parte dos organismos hoje utiliza oxigênio durante a respiração, mas nem sempre foi assim.

Os ciclos dos elementos incluem a participação do elemento no metabolismo dos seres vivos, um exemplo bem claro é todo o processo de fotossíntese durante o qual o gás carbônico é consumido enquanto o oxigênio é liberado. Basta observar o aumento de gases do efeito estufa por ação dos humanos para concluir que o papel da vida na Terra é importante na evolução do planeta.

Existem eventos que são chamados de extinções em massa, em poucas palavras, significa a extinção de várias espécies diferentes em escala global. Conclui-se, através de análise do registro fóssil, que durante a história da vida a presença de determinados organismos em um ambiente causou a extinção de outra espécie. Na atualidade acredita-se que os seres humanos sejam responsáveis por dar o pontapé inicial para uma sexta extinção em massa, já que os gases lançados na atmosfera com queima de combustível fóssil, levam à mudanças climáticas que prejudicam a sobrevivência de muitos outros seres vivos. Entender o papel dos seres vivos nas formações dos ambientes presentes na Terra é importante nos estudos de paleontologia, geografia e evolução, mas o conhecimento vai além e vale como importante lembrete de que nossas ações no presente é que define qual é o futuro do mundo onde as próximas gerações viverão.

Fonte: https://blogdoenem.com.br/biologia-enem-ciclos/

Letícia Fainé Gomes cursa Ciências Biológicas na Universidade Federal de Viçosa.

Referências: Gross, M. 2015, How life shaped Earth.

A Explosão do Cambriano: a maior diversificação da vida na Terra

O evento conhecido como a Explosão do Cambriano é um episódio único na história da vida na Terra, pois ele caracteriza a maior diversificação de animais marinhos até hoje, onde originou a maioria das formas corporais conhecidas atualmente. Todos os filos de animais identificados no registro fóssil surgiram no Cambriano, período datado como entre 542 milhões de anos atrás (M.a.) e cerca de 488 M.a.. No período Cambriano, havia uma vasta extensão de mares rasos que estavam sobre grandes áreas continentais, o então recém-formado megacontinente da Gondwana se posicionava onde hoje chamamos de polo sul.

O termo “explosão” pode dar uma impressão errônea sobre a diversidade e surgimento da vida na Terra. A vida não apareceu do nada, como em um estalo de dedos, ela foi se desenvolvendo ao longo de milhões de anos através da evolução proposta por Charles Darwin e Alfred Wallace, onde vários filos se diversificaram ao longo de diferentes eras. Muitos fósseis de animais já foram encontrados datando de antes do Cambriano, como por exemplo, a “estranha” fauna que viveu nos oceanos do período Ediacarano há cerca de 575 milhões de anos atrás. Muitas dos ancestrais das linhagens Cambrianas podem ser pertencentes à fauna Ediacarana.

Antes da “explosão” do Cambriano ocorrer, no período Ediacarano, os ecossistemas no fundo do mar raso eram dominados por recifes de pináculos formados por cianobactérias. Nesse período, os mares que sustentavam uma fauna quase “alienígena”, tinham tão pouco oxigênio que nenhum peixe moderno seria capaz de sobreviver ali. Um tapete de microorganismos cobria o fundo oceânico, onde os animais de planos corporais exóticos sobreviviam. A maioria desses animais era séssil (fixo no solo ou outro substrato), mas alguns eram capazes de se locomover cegamente sobre os tapetes microbianos. A vida animal era bastante simples e não havia a presença de predadores especializados.

O surgimento de um novo ecossistema mais complexo tomou o lugar do anterior, culminando em um mundo governado por animais extremamente móveis e cheios de características anatômicas inovadoras. Havia vermes com brânquias e com agilidade suficiente para esmagar suas presas, móveis ou imóveis com a força de suas mandíbulas, grandes artrópodes com olhos e pernas compostos também apareceram nesse período.

Há muito se especula sobre o que ocasionou essa grande “explosão” evolutiva da vida. Alguns estudiosos argumentam sobre o aumento do oxigênio nos oceanos, que colocando mais energia no ecossistema teria provocado tal explosão. Outros argumentam sobre as novidades evolutivas, como a visão e nova habilidade de forrageio (como o organismo procura e captura sua presa), que teriam surgido e impulsionado a diversificação dos grupos numa corrida presa/predador. Atualmente, através de estudos, sabe-se mais sobre as características físicas e químicas daquele período e com isso, muitas teorias sobre o que ocasionou esse evento se mostram bastante simplistas. Com isso, sabe-se hoje que o que realmente ocasionou essa diversificação foi não só uma, mas várias pequenas mudanças no ambiente e consequentemente nos organismos, desencadeando uma alta pressão seletiva que culminou em um grande evento evolutivo. De fato, o surgimento de predadores foi o grande passo evolutivo que cruzou limites ecológicos, impulsionando a diversificação dos mais diversos seres devido à necessidade de sobrevivência na relação predador-presa. A ascensão dos predadores levou à explosão de diferentes formas corporais e comportamentos que foram capazes então de encher os ecossistemas oceânicos da época.

Em resumo, muitos cientistas dizem que a “explosão Cambriana” é, sem dúvidas, o evento mais significativo da evolução e diversificação da vida na Terra, devido à grande quantidade de novidades evolutivas que apareceram em um “curto” período de tempo.

Gabriella Katlheen Leles cursa Ciências Biológicas na Universidade Federal de Viçosa.

Fontes: 1. Fox D (2016) What sparked the Cambrian explosion? Nature, 530(7590), 268–270. doi:10.1038/530268a Marshall CR (2006) EXPLAINING THE CAMBRIAN “EXPLOSION” OF ANIMALS. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 34(1), 355–384.

A biota de Ediacara: organismos diferentes de tudo que conhecemos

O planeta terra é cheio de formas de vida adaptadas a quase todos os ambientes e modos de sobrevivência. Isso não é só de agora, afinal, a vida apareceu pela primeira vez na Terra há pelo menos 3,5 bilhões de anos atrás, onde era predominantemente microscópica durante os primeiros 3 bilhões de anos mas segue sobrevivendo desde então.

Há cerca de 575 Milhões de anos atrás, no final do Proterozóico, surgiram no planeta grandes organismos com formatos complexos totalmente diferentes dos que existem hoje, com formato de discos, tubos e até folhas. Esse grande grupo de organismos chamados de biota ediacariana, já foi considerado como sendo de águas-vivas, vermes marinhos, artrópodes, fungos e até plantas. Alguns paleontologistas sugerem que estes organismos representam linhagens completamente extintas que não se assemelham a nenhum ser vivo atual, onde poderia até ser pertencer a reinos extintos diferentes dos atuais.

Todos os fósseis ediacarianos, assim chamados, pois foram encontrados pela primeira vez numa região da Ediacara na Austrália, eram mais semelhantes entre si do que com qualquer outro animal vivo da história. Suas características indicam que a maioria desses organismos estava fixa no fundo do mar, com alguns móveis pelo oceano onde se alimentavam de material em suspensão na água. Mais ou menos como as esponjas e outros filtradores marinhos fazem.

Os fósseis de Ediacara apresentavam quase que exclusivamente organismos de corpo mole, sendo criaturas delicadas que foram preservadas sob (ou raramente dentro de) leitos de areia ou cinzas vulcânicas. Geralmente esses fósseis exibem alto relevo e carece de carbonização ou mineralização, o que indica que eram organismos de corpo mole, porém, extremamente rígidos. Suas impressões fósseis eram deixadas quando as cinzas vulcânicas ou sedimentos depositados por tempestades cobriam instantaneamente os organismos e colônias, onde ficavam aprisionados contra a lama ou tapetes microbianos, deixando assim camadas de marcas conservadas entre as eras.

Os Ediacarianos eram muito diversos e foram agrupados em três tipos principais de acordo com o nome de onde eram encontrados. Algumas superfícies fósseis ediacaranas possuíam densidades de 3.000 a 4.000 indivíduos por metro quadrado, comparáveis aos ecossistemas marinhos modernos mais produtivos atualmente. Esses grupos eram: Avalon, o mais antigo, encontrado apenas em ambientes vulcânicos e de águas muito profundas; Mar Branco, que viviam em ambientes de águas pouco profundas; e Nama que viviam em ambos ambientes.

A biota Ediacara desapareceu de repente há 542 milhões de anos, provavelmente como consequência de uma extinção em massa. Essa extinção pode ter ocorrido devido ao surgimento de predadores, já que a maioria dos organismos era imóvel e sem esqueleto onde eram facilmente predados, ou pela mudança de condições do planeta, onde suas populações não conseguiram se adaptar.

O que pode ter acontecido com esse grupo tão diverso de organismos, envolto em mistérios, desde sua ascensão até sua queda na história da vida? Esse é um grande mistério para os paleontólogos, já que as comunidades fósseis primitivas desapareceram do registro no final do Proterozóico, onde a biota Cambriana, totalmente nova, substituiu completamente os organismos de Ediacara.

Nikolas Daves dos Santos cursa Ciências Biológicas na Universidade Federal de Viçosa.

Referências: NARBONNE, Guy M. The Ediacara biota: Neoproterozoic origin of animals and their ecosystems. Annu. Rev. Earth Planet. Sci., v. 33, p. 421-442, 2005.

Quando a Terra quase virou uma “bola de neve”

Sabemos hoje, que algumas dificuldades assolaram nossos ancestrais humanos: há mais ou menos 20 mil anos atrás (o que, no tempo geológico, não é muito) os humanos conviviam cotidianamente com muitas ameaças. Podemos citar os tigres-dente-de-sabre, mamutes e outros grandes animais da megafauna do Pleistoceno. Uma das maiores preocupações era, sem dúvidas, o clima severo daquele período, também conhecido como a Era do Gelo. Esse clima sem dúvidas foi uma grande barreira para a vida da época, aliás, nos últimos milhões de anos, houve uma era do gelo após a outra, algumas destas atingiram todo o hemisfério norte (América do Norte e Europa).

Por mais drástico que este clima pareça, alguns microorganismos passaram por climas ainda piores, como um congelamento total do planeta. Temos registros de dois congelamentos totais da Terra, sendo um deles há cerca de 2,4 bilhões de anos e o outro há cerca de 600 milhões de anos atrás, que de fato refletiu sobre a biodiversidade no planeta.

Antes do surgimento da vida animal e dos organismos maiores que já ouvimos falar, houve um período conhecido como Neoproterozóico em que o clima frio foi tão intenso que mesmo os trópicos congelaram. Imagine: toda a Terra congelada (lembre-se que nas eras do gelo mais recentes, apenas o hemisfério norte congelou), pairando pelo espaço por um período de, no mínimo, 10 milhões de anos!

Apesar desse frio intenso e duradouro, é importante ressaltar que o calor do magma proveniente do núcleo da Terra impediu o congelamento da terra até o fundo dos oceanos, ou seja, apenas a superfície congelou. A espessura estimada do gelo era de 1Km e uma temperatura de cerca de -50ºC.

Em meio à esse pesadelo congelante, ainda haviam vulcões liberando magma do centro da Terra, aos poucos isso aumentaria o calor do planeta por causa da liberação de uma molécula: o dióxido de carbono. Como sabemos, o CO2 emitido atualmente por nós através da queima de combustíveis fósseis, é o maior responsável pelo efeito estufa atual, que agrava o aquecimento global, e naquele tempo, não foi diferente. O CO2 dos vulcões foi então responsável por reaquecer o planeta.

Por mais que o derretimento do gelo tenha sido “rápido”, levando apenas algumas centenas de anos, o grande acúmulo de CO2 na atmosfera levou à um efeito estufa brutal que assolou o planeta. Todos esses aqueles organismos microscópicos que foram capazes de suportar o frio intenso, agora também precisariam suportar um enorme efeito estufa.

Segundo vários estudos científicos, essas mudanças muito drásticas na temperatura da Terra, ocorreram quatro vezes entre 750 milhões e 580 milhões de anos atrás. É fato que o clima na Terra nunca foi tão severo quanto nesses eventos de “Terra bola de neve”. Mudanças severas deste tipo já são conhecidas em outros planetas, como Vênus, não sendo uma exclusividade nossa.

Ainda existem muitas questões a serem respondidas pela ciência e o processo de aceite de todos esses estudos é lento mesmo dentro da comunidade científica. Geólogos, biólogos, paleontólogos e climatólogos continuam à realizar diversos estudos para dar mais embasamento às teorias da “Terra Bola-de-neve” e entender sua influência para a diversificação e evolução da vida na Terra.

Gabriella Katlheen Leles é aluna de Biologia na Universidade Federal de Viçosa.

Fonte: Hoff man PF & Schrag DP (2000) Snowball Earth. Scientifi c American, 282(1), 68–75. doi:10.1038/ scientifi camerican0100-68.

O início da vida! As primeiras células

Você já olhou para a nossa complexidade biológica e imaginou que tudo poderia ser diferente no início? Como será que surgiu a vida? E as primeiras células? Há cerca de 4 BILHÕES de anos atrás, a Terra era uma gigante bola de fogo com tempestades de raios que fornecia energia diversas reações químicas. O planeta também era constantemente bombardeado por meteoritos, cometas e outros corpos celestiais, que traziam consigo muitos compostos, resíduos do ciclo de nascimento e morte de estrelas (provavelmente, metade da água da Terra é de origem extraterrestre). De todos os reagentes presentes na atmosfera daquele período, os CHNOPS (carbono [C], hidrogênio (H), nitrogênio [N], oxigênio [O], fósforo [P] e enxofre [S]), sob o intenso calor e descargas elétricas, eram os principais responsáveis para a formação de substâncias químicas orgânicas como aminoácidos, açúcares simples e bases de ácidos nucléicos.

Após anos de resfriamento da Terra, a presença de água líquida foi possível, formando os primeiros oceanos, que nessa época eram lagoas dispersas pelo planeta. Com os ingredientes mínimos (os CHNOPS) e água líquida, a vida começou a surgir. Na água líquida, as estruturas químicas estão constantemente interagindo e reagindo por causa de suas características físicas.

Alguns compostos, como os anfifílicos, possuem uma parte hidrofílica (que se “atrai” pela água) e uma parte hidrofóbica (é repelido pela água), onde associam entre si e formam micelas. Essas micelas são formadas de forma parecida à daquelas gotículas de óleo em mistura com a água. As primeiras membranas (Fig.1) diferenciando um ambiente externo e um ambiente interno provavelmente surgiram assim. Essas membranas não tinham a mesma estrutura das membranas celulares atuais, suas moléculas eram mais simples e a importante permeabilidade seletiva, não era tão seletiva assim. A seleção de moléculas adequadas se dava por meio de tentativas e erros das combinações, da estabilidade das vesículas formadas, da temperatura e da composição das moléculas. De qualquer forma, a membrana criava um microambiente que permitia reações de estabilização de carboidratos, peptídeos e ácidos graxos de forma isolada do ambiente externo. Assim foram se formando moléculas mais complexas como os primeiros polímeros. Com o aumento das moléculas, a membrana também foi aumentando, modificando a composição e formando canais de comunicação, que promoveram a seleção de produtos que podiam entrar para o interior da membrana e jogar para fora as que não eram importantes para a sua manutenção.

Com as primeiras membranas e polímeros auto-replicantes (como o RNA e o DNA), as primeiras formas de vida celular foram se desenvolvendo e evoluindo, através da seleção natural Darwiniana e da Deriva Genética. Assim a vida conquistou ambientes bastantes adversos e até mesmo extremos, com altas temperaturas, salinidade e ausência de oxigênio. Na atmosfera primitiva não havia oxigênio e as células consumiam energia das fontes orgânicas presentes onde, com o passar do tempo, foram modificando a propriedades químicas e física da litosfera e da atmosfera do planeta.

Figura 1. Esquema demonstrativo sobre a composição das substâncias anfi fílicas e a
como era a formação das membranas.

Com os primeiros organismos fotossintetizantes, que passaram a liberar oxigênio na Terra, foi possível o surgimento dos organismos aeróbicos, eucariontes, pluricelulares e a vida foi se moldando. Considerando os 4 bilhões de anos da Terra, o surgimento das primeiras células apareceu relativamente cedo, há cerca de 3,5 bilhões de anos atrás, ou seja, no primeiro bilhão de anos do planeta. A presença de água líquida, dos compostos orgânicos Terrestres e extraterrestres e das intensas atividades geofisicoquímicas da Terra primitiva, foram os passos iniciais para a vida!

Camila Ohanna de Souza Queiroz é aluna de Biologia na Universidade Federal de Viçosa.

Nem tudo é o que parece ser!

No século passado, Estados Unidos e União Soviética travaram uma disputa política e econômica pela conquista do poder, o que levou essas potências a usarem diversas táticas de guerra. Uma delas foi o uso de espiões que tinham a capacidade de se infiltrar e ganhar a confiança dos inimigos em território adversário para obter informações confidenciais que poderiam trazer alguma vantagem para seu país de origem. Diversos filmes retratam esse período, mas não precisamos ficar apenas na TV! No mundo animal há diversos exemplos como esse, basta apenas olharmos para a natureza!

A partir disso, podemos citar o caso de algumas borboletas, sapos, cobras e diversos outros animais que, por meio do processo de seleção natural ao longo de várias gerações, acabaram por adquirir características similares às de outras espécies, o que conferiu algumas vantagens para viver nos habitats em que estão inseridos. Essa tática pode conferir uma maior chance de sobrevivência no mundo animal e recebe o nome de mimetismo.

Existem alguns tipos distintos de mimetismo, mas abordaremos aqui apenas o conceito introduzido pelo naturalista inglês Henry Walter Bates e que foi batizado em sua homenagem de mimetismo Bartesiano. Ele ocorre quando uma espécie exibe as características físicas de outras espécies, como o padrão de cor, mas não necessariamente possui sua verdadeira nocividade. Ou seja, o organismo modelo (aquele que é copiado) é o que apresenta perigo, enquanto o mímico (aquele que copia) apenas utiliza dessas características como forma de defesa contra potenciais predadores. Para fixar melhor esse conceito, utilizaremos as cobras corais.

Um exemplo muito interessante de mimetismo é o das cobras-coral, da ordem Squamata. Quando falamos em cobras-coral estamos abordando tanto as falsas-corais quanto as corais verdadeiras. O que chamamos de falsas-corais são diversas espécies pertencentes à família Colubridae e que “imitam” as corais verdadeiras, pertencentes à família Elapidae.

As corais verdadeiras são peçonhentas, donas de um dos venenos mais potentes entre as cobras da América. São bastante conhecidas pelas cores fortes, geralmente preto, amarelo e vermelho, que são percebidas por possíveis predadores (especialmente as aves) como indicação de perigo. Já as falsas-corais não apresentam peçonha mas possuem um padrão de coloração muito similar àquele observado nas corais verdadeiras, ao ponto de ser difícil de seu predador distinguir bem entre as duas espécies e preferir não tentar a sorte. Assim, as falsas-corais se “disfarçam” de corais verdadeiras e conseguem evitar que sejam comidas, mesmo não apresentando real perigo.

O medo de ser picado ou atacado por animais peçonhentos justifica a ação, muitas vezes involuntária, do humano de matar uma cobra no momento que a vê. Baseando nessa premissa, a Funed e a Universidade Federal de Minas Gerais lançaram um aplicativo chamado “O mundo dos venenos” e “Cobra Coral” que de forma lúdica e em duas histórias diretas, desmistifica mitos sobre esses animais e conscientiza o que deve ser feito em diferentes situações. Ademais, esse último aplicativo ensina como não especialistas podem diferenciar uma cobra coral verdadeira da falsa, evitando assim fadigas para a pessoa e o animal.

Aline de Sousa Goes cursa Ciências Biológicas na UFMG.

Álvaro Drumond Araújo cursa Ciências Biológicas na UFMG.

Larissa Pinheiro Marques cursa Ciências Biológicas na UFMG.

Marcos Vinícius B. Santos cursa Ciências Biológicas na UFMG.

Nicolas Arthur A. Leal cursa Ciências Biológicas na UFMG.

Samuel Alexandre P. Carvalho cursa Ciências Biológicas na UFMG