Flutuações extremas nos níveis de oxigênio atmosférico corresponderam a surtos evolutivos e extinções na biodiversidade animal durante a explosão cambriana, encontra novo estudo liderado pela UCL e pela Universidade de Leeds.

A explosão cambriana foi um período crucial de rápida evolução em animais complexos que começou há cerca de 540 milhões de anos. O gatilho para esta fase fundamental no início da história da vida animal é um assunto de debate biológico contínuo.

O estudo, publicado hoje em Nature Geoscience por cientistas do Reino Unido, China e Rússia, dá forte apoio à teoria de que o conteúdo de oxigênio na atmosfera foi um importante fator de controle na evolução animal.

O estudo é o primeiro a mostrar que durante a explosão cambriana houve correlação significativa entre picos nos níveis de oxigênio e picos na evolução animal e biodiversidade, bem como eventos de extinção durante períodos de baixo oxigênio.

Dr. Tianchen He, autor principal do estudo e pesquisador de pós-doutorado na University of Leeds, começou esta pesquisa enquanto estava na UCL. Ele disse:"As criaturas complexas que surgiram durante a explosão do Cambriano foram os precursores de muitos dos animais modernos que vemos hoje. Mas, como não há registro direto do oxigênio atmosférico durante este período de tempo, foi difícil determinar quais fatores podem deram o pontapé inicial neste ponto crucial da evolução.

"Ao analisar os isótopos de carbono e enxofre encontrados em rochas antigas, somos capazes de rastrear as variações do oxigênio na atmosfera da Terra e nos oceanos rasos durante a Explosão Cambriana. Quando comparados aos animais fossilizados da mesma época, podemos ver claramente que as radiações evolutivas seguem um padrão de 'expansão e queda' em conjunto com os níveis de oxigênio.

"Isso sugere fortemente que o oxigênio desempenhou um papel vital no surgimento da vida animal inicial."

O co-autor do estudo, Professor Graham Shields, da UCL Earth Sciences, disse:"Este é o primeiro estudo a mostrar claramente que nossos primeiros ancestrais animais experimentaram uma série de radiações evolutivas e gargalos causados ​​por mudanças extremas nos níveis de oxigênio atmosférico.

“O resultado foi uma verdadeira explosão de novas formas animais durante mais de 13 milhões de anos do Período Cambriano. A Terra deixou de ser povoada por simples, organismos unicelulares e imóveis para hospedar a maravilhosa variedade de intrincados, formas de vida energética que vemos hoje. "

A equipe analisou os isótopos de carbono e enxofre de amostras de carbonato marinho coletadas em seções ao longo dos rios Aldan e Lena na Sibéria. Durante a época da explosão cambriana, esta área teria sido um mar raso e o lar da maior parte da vida animal na Terra.

As camadas inferiores do Cambriano na Sibéria são compostas de calcário contínuo com ricos registros fósseis e restrições de idade confiáveis, fornecendo amostras adequadas para as análises geoquímicas. As assinaturas de isótopos nas rochas se relacionam com a produção global de oxigênio, permitindo que a equipe determine os níveis de oxigênio presentes no oceano raso e na atmosfera durante o Período Cambriano.

Coautor do estudo, Dr. Benjamin Mills, da Escola da Terra e Meio Ambiente de Leeds, disse:"A Plataforma Siberiana nos dá uma janela única para os primeiros ecossistemas marinhos. Esta área contém mais da metade de toda a diversidade fossilizada atualmente conhecida da explosão do Cambriano.

"Combinar nossas medições de isótopos com um modelo matemático nos permite rastrear os pulsos de carbono e enxofre que entram nos sedimentos neste berço evolutivo crítico. Nosso modelo usa essas informações para estimar o equilíbrio global da produção e destruição de oxigênio, dando-nos uma nova visão sobre como o oxigênio moldou a vida que temos no planeta hoje. "

Co-autor do estudo Maoyan Zhu do Instituto de Geologia e Paleontologia de Nanjing, Academia Chinesa de Ciências, disse:"Entender o que desencadeou a explosão cambriana requer um estudo multidisciplinar. É por isso que, com Graham Shields, organizamos juntos uma equipe multidisciplinar financiada pelo NERC e pelo NSFC nos últimos anos. Estou muito animado com os resultados deste projeto colaborativo."

"Por outro lado, demorou muito para obter este resultado. Já recebemos amostras da Sibéria em 2008. Os trechos da Sibéria são de difícil acesso. Demoramos para organizar a expedição e coletar as amostras lá. Sem o apoio de colegas russos, não poderíamos fazer o projeto. "

O coautor do estudo, Andrey Yu Zhuravlev, da Lomonosov Moscow State University, disse:"Este foi um estudo conjunto incrivelmente bem-sucedido e empolgante. A questão do gatilho da explosão cambriana intrigou os cientistas por anos. Agora, os resultados nos fornecem evidências convincentes para vincular o rápido aparecimento de animais, bem como a extinção em massa durante o início do Cambriano, com o oxigênio. "

O artigo Possíveis ligações entre as perturbações extremas do oxigênio e a radiação cambriana de animais foi publicado em Nature Geoscience 06 de maio de 2019.