Centenas de milhões de anos antes que houvesse uma galinha ou um ovo para debater, os primeiros animais complexos estavam evoluindo em paralelo com os níveis crescentes de oxigênio da Terra.

Mas o que veio primeiro - animais ou oxigênio?

Essa questão é o tema central de uma edição especial da Tópicos emergentes em ciências da vida publicado em 28 de setembro pela Portland Press. Intitulado "Terra primitiva e a ascensão da vida complexa, "a edição foi editada por Timothy Lyons, da UC Riverside, um distinto professor de biogeoquímica, junto com a professora da UCR Mary Droser e a pesquisadora de pós-doutorado Kimberly Lau, e Susannah Porter, professor da UC Santa Barbara. Vários dos 18 artigos incluídos na coleção foram de autoria ou coautoria de pesquisadores da UCR.

Embora os registros geológicos e fósseis sugiram que a formação de vida complexa e a oxigenação do planeta progrediram de mãos dadas, os detalhes sobre a possível relação de causa e efeito ainda são obscuros e debatidos. O aumento dos níveis de oxigênio nos oceanos e na atmosfera levou à formação de vida complexa, eles eram independentes, ou o eventual surgimento e proliferação de vida complexa, em vez disso, causou um aumento no oxigênio?

"Embora essas perguntas permaneçam sem resposta neste momento, esta coleção com curadoria oferece um olhar atualizado sobre a relação entre os primeiros organismos e seus ambientes através das lentes de um grupo diversificado de cientistas usando uma variedade de métodos de ponta, "Lyons disse.

O oxigênio começou a se acumular nos oceanos e na atmosfera 2,3-2,4 bilhões de anos atrás, durante o Grande Evento de Oxidação. Por 1,8 bilhões de anos atrás, os níveis de oxigênio caíram para níveis intermediários, onde permaneceram estáveis ​​por mais um bilhão de anos - apelidado de 'o bilhão enfadonho' pelos cientistas. Cerca de 800 milhões de anos atrás, os níveis provavelmente aumentaram novamente, e os primeiros animais evoluíram logo depois.

Um artigo de Scott Evans, um estudante de graduação no laboratório de Droser, apresenta evidências que sugerem outro aumento da inovação catalisada pelo oxigênio na vida animal. Ao estudar animais fósseis entre 550-560 milhões de anos atrás, durante a chamada era ediacarana, Evans mostrou que os primeiros animais da Terra, que eram criaturas que viviam no oceano que "respiravam" por difusão, evoluiu para ser maior. Isso significava que uma fração menor de suas células entrou em contato com as águas circundantes durante um período de aumento de oxigênio e tornou-se menor novamente durante uma diminuição transitória.

"Essa relação sugere que um aumento nos níveis de oxigênio pode ter fornecido o ambiente necessário para a diversificação de planos corporais complexos e ecologias energeticamente exigentes, "Lyons disse.

Nem todos na série concordam que um aumento no oxigênio foi a chave para o sucesso de nossos primeiros ancestrais. Daniel Mills, da University of Southern Denmark, alerta que a relação entre a evolução da vida complexa e o aumento da oxigenação permanece em aberto. Possivelmente, ele sugere, o surgimento de animais pode ter sido baseado em "restrições internas de desenvolvimento, "significando o tempo que levou para animais com maquinaria celular sofisticada governada por genética complexa evoluírem independentemente das mudanças ambientais.

"Os leitores não sairão desta coleção com uma única resposta clara, "Lyons disse." Em vez disso, nosso objetivo era dar a eles uma visão atualizada dos principais debates sobre a evolução da vida complexa no início da vida e as mudanças ambientais, todo o contexto que está por trás das questões e incertezas, e o trabalho que falta fazer. "