Nas cadeias de calcário da região de Kimberley, na Austrália Ocidental, perto da cidade de Fitzroy Crossing, você encontrará um dos complexos de recifes antigos mais bem preservados do mundo.
Aqui estão os restos de uma miríade de animais marinhos pré-históricos, incluindo placodermes, uma classe pré-histórica de peixes que representa alguns de nossos primeiros ancestrais com mandíbulas.

Os placodermes eram os governantes dos antigos mares, rios e lagos. Eles foram os peixes mais abundantes e diversificados do Período Devoniano (419–359 milhões de anos atrás) – mas morreram no final em um evento de extinção em massa.

Estudar os placodermes é importante, pois eles fornecem informações sobre as origens do plano corporal dos vertebrados com mandíbula (vertebrados são animais com coluna vertebral). Por exemplo, os placodermes revelaram quando os primeiros maxilares, dentes, ossos do crânio emparelhados e membros emparelhados evoluíram. Eles também nos ensinaram sobre as origens da fertilização interna e nascidos vivos na evolução dos vertebrados.

Agora, em um artigo publicado na Science , detalhamos nossas descobertas do coração tridimensional preservado mais antigo de um vertebrado - neste caso, um vertebrado com mandíbula. Este coração de placoderme tem cerca de 380 milhões de anos e 250 milhões de anos mais velho que o coração de vertebrado mais antigo anterior.

Como fizemos isso?

Fósseis de peixes de perto de Fitzroy Crossing foram relatados pela primeira vez na Estação Gogo na década de 1940. Mas não foi até a década de 1960 que belas preservações em 3D foram reveladas, usando uma técnica que remove rochas de ossos com ácido acético fraco.

No entanto, esta técnica provou ser uma faca de dois gumes. Enquanto os detalhes do esqueleto ósseo eram descobertos, os tecidos moles dos fósseis se dissolviam. Não foi até 2000 que os primeiros pedaços de músculo fossilizado foram identificados em placodermes.

Com o advento de um método de raios-X chamado "microtomografia síncrotron" - usado pela primeira vez nos fósseis de Gogo em 2010 - mais músculos foram revelados dos placodermes de Gogo, incluindo músculos do pescoço e abdominais.

Nosso trabalho usou essa mesma tecnologia para mostrar, pela primeira vez, a presença de fígado, estômago e intestinos em um peixe do Devoniano. Alguns dos espécimes ainda mostraram restos de sua última refeição:um crustáceo.

Encontramos os órgãos moles fossilizados em uma ordem de placodermes chamados artrodires. Estes foram os mais comuns e diversos de todos os placodermes conhecidos, caracterizados por uma articulação única entre a armadura da cabeça e do tronco.

O coração do placoderme

A descoberta mais emocionante para nós foi o coração. Encontramos nosso primeiro coração placodermico usando imaginação síncrotron.

Então, enquanto experimentávamos uma tecnologia chamada imagem de nêutrons, descobrimos um segundo coração dentro de um espécime diferente.

A vida deve ter sido estressante nos mares do Devoniano, porque os placodermes literalmente tinham o coração na boca!

Neste ponto da evolução dos vertebrados, o pescoço era tão curto que o coração estava localizado na parte posterior da garganta e sob as brânquias.

Peixes ainda mais primitivos que os artródilos, como a lampreia sem mandíbula, têm o coração próximo ao fígado. E as câmaras do coração (chamadas átrio e ventrículo) ficam lado a lado.

Por outro lado, os placodermes artrodires tinham o coração mais para frente (anterior), na parte posterior da garganta. E o átrio ficava em cima do ventrículo – semelhante aos tubarões e peixes ósseos de hoje.

Hoje, 99% de todos os vertebrados vivos têm mandíbulas. Arthrodires fornecem a primeira evidência anatômica para apoiar a hipótese de que, em vertebrados com mandíbula, o reposicionamento do coração para uma posição mais avançada estava ligado à evolução da mandíbula e do pescoço.

Mas isso não é tudo. Esse movimento do coração também abriria espaço para o desenvolvimento dos pulmões.

Então os placodermes tinham pulmões?

Uma das questões evolutivas mais desafiadoras hoje é se os pulmões estavam presentes nos primeiros vertebrados com mandíbulas. Embora os peixes tenham guelras, a presença de pulmões em alguns peixes pode ajudar na flutuabilidade, que é necessária para afundar e subir na água.

Hoje, os pulmões estão presentes apenas em peixes ósseos primitivos, como peixes pulmonados e peixes de caniço africanos.

Peixes ósseos mais avançados (como os teleósteos) ficam à tona usando uma bexiga natatória, enquanto os tubarões não têm pulmões nem bexiga natatória e, em vez disso, usam um grande fígado gorduroso para ajudar na flutuabilidade.

Mas e os antigos placodermes? Estudos anteriores (que foram um tanto controversos) sugeriram que os pulmões estavam presentes em um placoderme primitivo chamado Bothriolepis.

Nossa análise dos artrodires de Gogo revela que as estruturas que se acredita serem pulmões em Bothriolepis são na verdade um fígado com dois lobos, então agora acredita-se que os pulmões estejam ausentes dos placodermes.

Nossa descoberta, portanto, mostra uma única origem para pulmões em peixes ósseos (osteíctios). O movimento do coração para uma posição avançada de peixes sem mandíbula (Cyclostomata) teria permitido espaço para os pulmões se desenvolverem em linhagens posteriores.

A ausência de pulmões em placodermes sugere que esses peixes dependiam de seu fígado para flutuar, como os tubarões modernos.

Um site crucial

A preservação de órgãos é uma corrida contra o tempo. Em alguns casos, a decomposição de um animal ajudará na preservação dos tecidos moles, mas muita decomposição e os tecidos moles se decompõem. Para uma preservação excelente, o equilíbrio precisa ser perfeito.

No coração fossilizado que encontramos o átrio e os ventrículos são mostrados claramente, enquanto o cone arterioso – uma seção do coração que direciona o sangue do ventrículo para as artérias – não está tão bem preservado.

Ser capaz de fazer essas descobertas antes que elas se percam para sempre é crucial se quisermos entender completamente a evolução inicial dos vertebrados, incluindo as origens do plano do corpo humano.

Portanto, além de nossas descobertas imediatas, nosso trabalho reforçou a importância do local Gogo em Kimberley como um dos locais mais importantes do mundo para a realização deste trabalho. + Explorar mais

Coração de 380 milhões de anos ilumina a história evolutiva

Este artigo é republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.