Um cérebro fóssil com três olhos mudou a compreensão da evolução dos insetos

Empoleirada a mais de 1.500 metros acima do nível do mar, é difícil imaginar uma época em que a Walcott Quarry, no Canadá – o primeiro local de escavação dentro do Burgess Shale – foi submersa pelo oceano. E, no entanto, é por isso que se tornou um dos locais de fósseis mais famosos e únicos do mundo. 

Com informações de Science Alert.

Espécime fóssil de Stanleycaris hirpex. (Jean-Bernard Caron, © Royal Ontario Museum)

508 milhões de anos atrás, milhares de criaturas bizarras foram mortas instantaneamente por um repentino deslizamento de terra subaquático que se tornaria o Burgess Shale, criando uma cápsula do tempo para os cientistas observarem o período cambriano médio. 

Naquela época, as águas do oceano estavam quentes e repletas de novas formas de vida, e uma ordem de animais chamada radiodontes prosperava com sua capacidade de nadar e caçar presas. Os radiodontes compartilham um ancestral comum com animais artrópodes modernos, como insetos, aracnídeos e crustáceos, e é uma das criaturas icônicas do Cambriano descobertas no Burgess Shale.

E, no entanto, a quantidade de fósseis do local é tão grande que os cientistas levaram mais de duas décadas para documentar adequadamente os espécimes mais completos de radiodontes já vistos. 

Fósseis de radiodontes são raros e muitas vezes fragmentados, o que levou a disputas científicas sobre como eles são interpretados. Mas uma nova pesquisa – na qual os cientistas analisaram um esconderijo de 268 espécimes de Stanleycaris hirpex que estão na coleção do Museu Real de Ontário há mais de duas décadas – começou a juntar as peças da evolução do radiodonte.

Alguns dos espécimes do estudo foram preservados inteiros, o que ofereceu aos pesquisadores uma visão completa de seu plano corporal. 

Stanleycaris é o menor de todos os radiodontes conhecidos: seus corpos no registro fóssil variam de 10 a 83 milímetros de comprimento. 

E, no entanto, esses espécimes ofereceram uma visão nunca antes vista do cérebro de Stanleycaris, que em 84 dos fósseis foi preservado com “qualidade surpreendente”. 

“Podemos até distinguir detalhes finos, como centros de processamento visual que atendem aos olhos grandes e traços de nervos que entram nos apêndices”, disse o principal autor do estudo, Joseph Moysiuk. 

Moysiuk, candidato a doutorado em ecologia e biologia evolutiva da Universidade de Toronto, disse que os detalhes eram tão claros que era “como se estivéssemos olhando para um animal que morreu ontem”.

Os fósseis revelaram dois segmentos cerebrais: um protocérebro (uma seção ligada aos olhos compostos em artrópodes modernos) e um deutocérebro (que, em artrópodes vivos, controla os nervos nas antenas e tem um papel em sua versão de ‘cheiro’). Em Stanleycaris , esses segmentos estão conectados aos olhos e garras frontais, respectivamente.

Os cientistas acreditam que o cérebro fossilizado de Stanleycaris fornece evidências para a diferenciação precoce entre os segmentos da cabeça e do tronco em artrópodes. 

“Concluímos que uma cabeça e um cérebro de dois segmentos têm raízes profundas na linhagem dos artrópodes e que sua evolução provavelmente precedeu o cérebro de três segmentos que caracteriza todos os membros vivos desse filo animal diversificado”, disse Moysiuk

Este terceiro segmento cerebral do artrópode, o tritocérebro, que geralmente pode estar associado às peças bucais dos artrópodes e à extremidade frontal do sistema digestivo do animal, estava ausente em Stanleycaris .

Reconstrução de S. hirpex nadando sobre espécime fóssil. (Sabrina Cappelli © Royal Ontario Museum)

Mas o que Stanleycaris poderia ter faltado em cérebros, mais do que compensava em olhos.

“A presença de um enorme terceiro olho em Stanleycaris foi inesperada”, disse Jean-Bernard Caron, supervisor de doutorado de Moysiuk e coautor do artigo.

Essa característica, nunca antes observada em um radiodonte, levou os pesquisadores a reavaliar outros panartrópodes cambrianos, onde encontraram evidências de olhos medianos semelhantes. 

Sua descoberta apóia a teoria de que os olhos medianos fazem parte do ‘plano básico’ dos artrópodes, juntamente com o par mais familiar de olhos laterais que vemos em criaturas como caranguejos. 

Os cientistas também notaram que as abas de natação dos radiodontes surgiram na mesma época que essas características oculares mais complexas, que eles acham que podem ter evoluído para apoiar o estilo de vida mais ativo do predador.

“Esses animais tinham uma aparência ainda mais bizarra do que pensávamos, mas também nos mostra que os primeiros artrópodes já desenvolveram uma variedade de sistemas visuais complexos, como muitos de seus parentes modernos”, disse Caron.

Os cientistas também disseram que os espécimes de radiodontes estão posicionados de forma única para fornecer informações sobre a evolução dos artrópodes de outros parentes vivos próximos, como vermes de veludo e tardígrados.

“Esses fósseis são como uma Pedra de Roseta, ajudando a vincular características em radiodontes e outros artrópodes fósseis primitivos com suas contrapartes em grupos sobreviventes”, disse Moysiuk.

Este artigo foi publicado na Current Biology.



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