Uso e Abuso do registro fóssil: o caso do “Peixíbio” – Parte II

Apresentação:

Para qualquer um que tenha se deparado com criacionistas, e discutido sobre as evidências em favor da evolução, talvez, um dos comportamentos mais irritantes, por parte deles, é a veemente negação de que existem fósseis de transição entre grandes grupos de seres vivos. Uma das estratégias que permite aos criacionistas incorrerem em tal atitude é a distorção do conceito de formas transicionais. Fazem isso ao exigir séries lineares de ancestrais e descentes, mas principalmente ao imaginar que estas criaturas transicionais seriam quimeras formadas pela amalgamação de membros modernos de um dado grupo. A paleontóloga Penny Higgings escreveu dois excelentes artigos para a iniciativa Intelligent Design Watch, mantida pelo CSICOP (atual CSI) em que desfaz muitas dessas confusões e distorções, ao mesmo que explica uma das mais conhecidas e bem documentadas transições, a que ocorreu entre peixes e tetrápodes. A primeira encontra-se aqui e esta é a segunda parte:

______________________________________________

Uso e Abuso do registro fóssil: o caso do “Peixíbio” – Parte II

 

Autora: Penny Higgins

Fonte: CSI – Intelligent Design Watch

Publicado em 9 de setembro de 2006.

 

Um argumento criacionista comum é nenhuma forma de transição entre os principais grupos de organismos (por exemplo, as classes de vertebrados: peixes, aves, mamíferos, etc) é vista no registro fóssil. No entanto, os paleontólogos descobriram uma grande riqueza de fósseis que são claramente formas de transição. Neste ensaio, vou abordar especificamente a transição dos peixes para anfíbios terrestres aquáticos. Em primeiro lugar, vamos rever o que é uma forma ‘transicional’ é, e como podemos reconhecê-la.


Uma filogenia simples para os vertebrados.

Acima está uma filogenia simples para os vertebrados. Todos os vertebrados são unidos por ter uma coluna vertebral. As linhas vermelhas são as relações evolutivas entre diferentes grupos de vertebrados. Ao se mover para cima ao longo de qualquer dessas linhas evolutiva, avança-se no tempo, em direção a espécie mais ‘moderna’ ou ‘avançada’ (veja minha discussão do do termo “avançado” na minha coluna anterior, aqui). A divisão entre os grupos ocorreu entre membros ‘primitivos’ dos grupos. Por exemplo, os primeiros anfíbios encontram-se na filogenia no ponto marcado como “2”, que representa a origem de locomoção terrestre. Estes primeiros anfíbios, embora classificados como anfíbios, são bastante diferentes das modernas rãs e salamandras que vemos hoje. Estes primeiros anfíbios evoluíram a partir de peixes primitivos, que também são diferentes de qualquer peixe que temos hoje.

Posições na filogenia onde as formas de transição ocorrem mais comumente.

Mostradas acima estão as posições na filogenia, onde as formas intermediárias entre as principais classes encontrar-se-iam. Note que estes não estão nas pontas das linhas evolutivas (formas modernas), mas em posições mais baixas na filogenia. Em outras palavras, a evolução se move na direção das setas azuis (veja abaixo) e não das setas vermelhas.

Um filograma cartunesco ilustrando como a evolução avança. As setas vermelhas indicam a direção da evolução em que as transições entre os grupos para ter ocorrido entre os membros dos grupos moderna. As setas azuis mostram como a evolução prossegue, onde as transições entre os grupos modernos ocorreram no passado remoto.

A transição dos peixes para os anfíbios

Existe (ou existiu) tal coisa como um “peixíbio” (O termo é emprestado de Huse, 1993, p. 60.) Se sim, qual seria a sua aparência? Como você sabe que o “peixíbio” não era nem um peixe nem um anfíbio, ou que era ambos? Se estivéssemos olhando para os mais familiar peixes e anfíbios modernos, poderíamos imaginar a forma de transição sendo metade de rã, metade truta:

Uma representação cartunesca do conceito da forma intermediária peixe-anfíbio, baseada em peixes e anfíbios modernos. Embora obviamente tola, estes “intermediários” são freqüentemente ilustrados nos livros didáticos da “ciência” cristã.

Este é o resultado de seguir as setas vermelhas. Mas a realidade é que a transição não ocorreu entre os peixes e anfíbios modernos, mas entre certos vertebrados muito antigos cerca de 375 milhões de anos atrás. Naquela época, a distinção entre peixes e anfíbios não era tão clara como é hoje.

Esquema de gêneros fósseis representando a transição dos peixes aos anfíbios, ocorrida no Devoniano. Tiktaalik é um novo gênero recentemente descrito e encaixa-se na lacuna temporal e morfológica entre peixes devonianos conhecidos e anfíbios do Devoniano.

Para colocar isso em um filograma, talvez pudesse ser algo assim:
Um esboço de como peixes e anfíbios modernos, e peixes e anfíbios do Devoniano localizariam-se em um filograma

Recentemente, um novo fóssil apresentado como uma forma de transição foi descoberto e descrito,  da ilha de Ellesmere nos territórios ao noroeste do Canadá. Esta nova espécie é chamada de Tiktaalik rosae (Daeschler et al, 2006;. Shubin et al, 2006). Para compreender completamente o status do Tiktaalik como uma forma de transição entre peixes e anfíbios, precisamos primeiro considerar o que é que define um “peixe” e o que define um “anfíbio”, e se ou não estas distinções serão visíveis no registro fóssil .

Termos:

A edição anterior desta coluna discutiram-se diversos termos utilizados, indevidamente utilizados, e abusados na discussão de fósseis transicionais. Para essa discussão, será útil ter os seguintes termos e definições à nossa disposição.

– Táxon (taxa): Um grupo de organismos classificados juntos. Ex.: “Primatas” é um táxon que inclui os humanos, macacos sem cauda* e macacos com cauda. A Ordem “Perissodactyla” inclui vários táxons de mamíferos com cascos.

– Definição: Um resumo das características que descrevem um táxon. Isso geralmente é uma  descrição frouxa, já que algumas características podem ou não estar presentes em todos os membros do táxon. Frequentemente a definição de um táxon fornece gamas de variação dentro e entre táxons ou indivíduos dentro do táxon.

O que é um “peixe”?

Definição: No sentido mais simples, um peixe é um vertebrado aquático que depende de água como meio principal para sua vida do dia-a-dia e reprodução. Os peixes respiram oxigênio dissolvido na água através das brânquias. Peixe possuem membros adaptados como nadadeiras para nadar, sem “dedos” ou “dedos do pé.” Peixes geralmente têm escamas ósseas cobrindo todo o seu corpo.

Como citado no site da Illinois State Museum:

  • Peixes têm espinha dorsal.
  • Peixes têm sangue frio.
  • Peixes respiram através de brânquias.
  • Peixes botam ovos.
  • Peixes têm escalas.
  • Peixes têm nadadeiras/aletas.

O que é um “anfíbio”?

Definição: Os anfíbios são animais vertebrados semi-aquáticos, que dividem seu tempo entre a água e a terra em sua vida diária. Os anfíbios dependem da água para a reprodução. Anfíbios tipicamente possuem membros pareados (braços e pernas) que incluem ‘dedos’ e ‘dedos dos pés’ para se locomoverem sobre a terra. Os anfíbios também têm cinturas peitoral e pélvica reforçadas adaptada para andar em terra. Os anfíbios começam a vida na água respirando através das brânquias e, mais tarde em uma transição em seu modo de vida, tornam-se capazes de respirar o ar através dos pulmões. Os anfíbios geralmente não têm escamas ósseas em seus corpos.

Como citado no site da Illinois State Museum:

  • Anfíbios têm colunas vertebrais.
  • Anfíbios têm sangue frio.
  • Anfíbios respiram primeiro através de brânquias e, em seguida eles respiram com pulmões. Eles passam por metamorfose.
  • Anfíbios botam ovos.
  • Anfíbios têm pele lisa, úmida.

Quais as características distintivas irão fossilizar?

Estas definições dependem muito de processos, comportamentos e características que não se fossilizam. Como paleontólogos, o que nos resta? O que é facilmente evidente no registro fóssil? E quais dessas características nos permitem distinguir entre peixes e anfíbios?

Os peixes são de sangue frio. 
Os anfíbios são de sangue frio. 
Mesmo 
Os peixes são de sangue frio. 
Os anfíbios são de sangue frio. 
Mesmo 
Os peixes respiram através de brânquias.  
Os anfíbios respiram através de brânquias primeiro, e depois com os pulmões.
Diferente do adulto   
Os peixes põem ovos na água.  
Os anfíbios botam ovos na água. 
Mesmo 
Os peixes têm escamas.  
Os anfíbios têm pele lisa, úmida. 
Diferentes  
Os peixes têm barbatanas. 
Os anfíbios têm pernas e pés para andar na terra. 
Diferentes 

Baseado nisto, vemos que as distinções primárias, que podem ser feitas entre os peixes e anfíbios, encontram-se no aparelho respiratório e no crânio (em adultos, especialmente), na estrutura da pele e escamas, e na estrutura dos membros.

O  Peixíbio:
Com base nas características acima, o que podemos prever sobre com o que o “Peixíbio” se assemelharia ?

  • Peixíbios tinham colunas vertebrais.
  • Peixíbios tinham a sangue frio.
  • Peixíbios respiravam com brânquias, mas podem ter usado pulmões em adultos.
  • Peixíbios punham ovos na água.
  • Peixíbios podem ou não ter tido escamas.
  • Peixíbios tinham membros adaptados para nadar em parte e em parte para se movendo sobre a terra.


O aparelho respiratório e a estrutura do crânio:

No Devoniano, o padrão geral de mudança dos peixes aos anfíbios foi a perda da cobertura de das brânquias (ossos operculares) e redução no tamanho dos ossos pós-parietais. A perda dos ossos operculares faz sentido quando se considera a mudança da respiração através de brânquias para a respiração com os pulmões. Também acontece que muitos dos ossos que antes compunham a cobertura das brânquias foram incorporados ao aparato dos ombros dos vertebrados terrestres.

A redução dos ossos de cobertura das brânquia proporciona ao animal a flexibilidade para levantar sua cabeça e olhar para cima sem ter que alterar a orientação de todo o corpo, que é uma enorme vantagem quando o corpo está assentado em terra firme, em vez de flutuando na água.

É importante perceber que os peixes modernos também têm uma grande redução nos ossos pós-parietais quando comparado com peixes fósseis. Este não é um boa característica distintiva entre peixes e anfíbios modernos.
Desenhos simplificados dos crânios de alguns peixes e anfíbios modernos e os crânios de peixes e anfíbios do Devoniano, destacando importantes mudanças associadas à transição da vida na água para a vida na terra.

A estrutura da pele e escamas:

Anfíbios modernos não possuem escamas. Eles utilizam sua pele macia úmida como um órgão respiratório. Uma vez que as escamas são muitas vezes perdidas ou deslocadas em fósseis, essa é uma característica difícil de investigar apenas com fósseis. Podemos afirmar apenas que as escamas podem ou não ter estado presentes nos primeiros anfíbios e não seriam surpreendentes em uma forma de transição entre os peixes e anfíbios.

Estrutura dos membros:

Talvez uma das diferenças mais marcantes entre peixes e anfíbios – pelo menos no Devoniano – estava na estrutura dos membros. Isso faz sentido porque uma nadadeira utilizada para ‘remar’ um peixe neutramente-flutuante na água não é capaz de levantar e transportar esse mesmo peixe sobre a terra seca.
Desenhos simplificados dos membros anteriores de alguns peixes e anfíbios modernos e os membros anteriores de peixes e anfíbios do Devoniano destacando importantes mudanças associadas com a transição da vida na água para a vida na terra

Uma característica que torna um peixe em um PEIXE é a presença de nadadeira raiadas ou lepidotriquia. Estes são os pequenos ossos que suportam a flexibilidade, quase como um pano, da membrana da nadadeira propriamente dita. Lepidotriquia são móveis, permitindo que o peixe altere  o formato das nadadeiras em exibições comportamentais ou na locomoção. Lepidotriquia são “ossos dérmicos”, o que significa que eles desenvolvem-se embriologicamente diretamente da camada dérmica da pele. Vertebrados de vida terrestre não possuem lepidotriquia, já que a a membrana da nadadeira foi perdida, para ser substituída por dedos ósseos. Ossos dos dedos, bem como todos os ossos do pulso e no braço, são chamados de “ossos endocondrais”, que são ossos  desenvolvidos a partir de um precursor cartilaginoso. Assim, lepidotríquios e falanges surgem a partir de diferentes origens embrionárias, apesar de ocuparem posições semelhantes nos membros.

O que é o Tiktaalik?

O crânio do Tiktaalik é semelhante ao de outros vertebrados do Devoniano, quer sejam considerados peixes ou anfíbios. Notadamente faltam os ossudos ossos operculares que caracterizam peixes devonianos como Eusthenopteron e Panderichthyes, e assemelha-se mais estreitamente vertebrados do Devoniano considerados anfíbios, tais como Acanthostega e Ichthyostega. Na ausência de outras informações, pode ser melhor classificar o Tiktaalik como um “anfíbio”.

O Tiktaalik é conhecido por possuir escamas na superfície externa de seu corpo. Com base nisso, pode ser mais apropriado classificar o Tiktaalik como um “peixe”.

Porque o Tiktaalik possui lepidotriquia, é melhor classificado como um “peixe”. No entanto, a sua estrutura membro inclui vários ossos endocondral (praticamente todos, mas as falanges), que são típicas apenas de vertebrados terrestres.

Baseado nestas características, os autores que descreveram o Tiktaalik (Daeschler et al., 2006) classificaram-no o como um “peixe”.

O diagnóstico do Tiktaalik – Ao estilo cladístico.

O que eu apresentei acima é apenas a forma mais simples de distinguir entre peixes e anfíbios. Abaixo está uma lista mais detalhada das diversas características usadas para distinguir o Tiktaalik de outros peixes e anfíbios (Dados de Daeschler et al, 2006;. Shubin et al, 2006). Com base nisto, o Tiktaalik parece ser mais semelhante a um anfíbio do que semelhante a um peixe.
Então, afinal, o que é o Tiktaalik?

Vamos voltar para as definições de “peixes” e “anfíbios” e as características de cada um, que podem se fossilizar.

Respiração: Os peixes têm brânquias – portanto, eles também têm os ossos operculares. Os anfíbios (adultos de qualquer maneira) não possuem ossos operculares. O Tiktalik também carece de ossos operculares, portanto, é mais como ANFÍBIO.

Escamas: Os peixes têm escamas que cobrem seus corpos. Anfíbios modernos carecem de escamas. O Tiktaalik tem escamas ao longo de suas costas, tornando-o mais parecido com um peixe. No entanto, não é certo que os primeiros anfíbios não tinham escamas, bem como a presença ou ausência de escamas não é considerado definitiva.

Estrutura dos membros: Os peixes têm nadadeiras com lepidotriquia usadas para a natação. Os peixe mais “primitivos” carecem dos ossos dos membros característicos dos vertebrados terrestres. No entanto, alguns peixes de nadadeiras lobadas têm ossos nos membros característicos como (nos braços) o úmero, rádio e ulna, bem como alguns dos ossos do carpo. Os ossos dos dedos (metacarpos e falanges) são escassos em peixes de nadadeiras lobadas, que, ao invés disso, têm lepidotriquia. Os anfíbios têm a conjunto completo de ossos dos membros necessários para a locomoção terrestre (do úmero às falanges), e não lepidotriquia. O Tiktaalik tem lepidotriquia, que é mais similar a um PEIXE. No entanto, ele também tem elaborações dos ossos do membro que pode ter sido precursores de metacarpos e falanges, tornando-o mais como um ANFÍBIO.

Parece que o Tiktaalik é tanto PEIXE quanto ANFÍBIO. É uma forma de transição entre peixes e anfíbios.

Como podemos classificar o Tiktaalik?

Esta é a parte difícil, e onde é importante lembrar a distinção entre a taxonomia (o sistema de classificação dos organismos) e filogenia (as reais relações entre os organismos). Os autores que descreveram o Tiktaalik (Daeschler et al., 2006) optaram por classificá-lo como um peixe tetrápode. Esta decisão foi tomada por várias razões, principalmente devido a pequenos detalhes na estrutura do crânio e dos membros. O resultado cumulativo de todos esses pequenos detalhes é que o Tiktaalik claramente NÃO é um vertebrado terrestre. Os anfíbios SÃO vertebrados terrestres. É claro a partir da forma do corpo do Tiktaalik e através das rochas de onde veio que ele, provavelmente, passou a maior parte de sua vida na água – como um PEIXE. Então, ele é classificado como tal.

Bibliografia e Leitura sugerida:

  • Ahlberg, P. E. and Clack, J. A., 2006, A firm step from water to land: Nature, v.440, p. 747—749.
  • Carroll, R. L., 1988, Vertebrate Paleontology and Evolution: W.H. Freeman and Company, New York, 698 pp.
  • Clack, J. A., 2002, Gaining Ground, The Origin and Evolution of Tetrapods: Indiana University Press, Bloomington, 369 pp.
  • Daeschler, E. B., Shubin, N. H., and Jenkins, F. A., Jr., 2006, A Devonian tetrapod-like fish and the evolution of the tetrapod body plan: Nature, v. 440, p. 757—763.
  • Huse, S. M., 1993, The Collapse of Evolution, Second Edition: Baker Books, Grand Rapids, MI, 208 pp.
  • Kent, G. C., 1992, Comparative Anatomy of the Vertebrates, Seventh Edition: Mosby – Year Book, St. Louis, MO, 681 pp.
  • Pough, F. H., Heiser, J. B., and McFarland, W. N., 1996, Vertebrate Life, Fourth Edition: Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ, 798 pp.
  • Radinsky, L. B., 1987, The Evolution of Vertebrate Design: University of Chicago Press, Chicago, 188 pp.
  • Shubin, N. H., Daeschler, E. B., and Jenkins, F. A., Jr., 2006, The pectoral fin of Tiktaalik roseae and the origin of the tetrapod limb: Nature, v. 440, p. 764—771.
  • Walker, W. F., 1987, Functional Anatomy of the Vertebrates, an Evolutionary Perspective: Saunders College Publishing, New York, 781 pp.

__________________________________________________________________________________

Higgins, P., 2006. Use and Abuse of the Fossil Record: The Case of the ‘Fish-ibian.’ Creation and Intelligent  Design Watch, hosted by the Committee for the Scientific Investigation of Claims of the Paranormal.

Penny Higgins

_________________________________________________

A Doutora Pennilyn (Penny) Higgins é uma Associada de Pesquisa no Departamento de Ciências da Terra e do Ambiente na Universidade de Rochester. Os interesses de pesquisa de Penny incluem: Geoquímica de isótopos estáveis ​​de apatita biogênica e de minerais carbonados; estudos em escala anual do clima antigo e fontes dietéticas de vertebrados fósseis  utilizando isótopos estáveis ​​de apatita dos dentes e óssea; concentração de CO2 atmosférico e os efeitos sobre o metabolismo das plantas através
do tempo  geológico; geoquímica do urânio e sua relação com a deposição de minério de urânio e
com a preservação dos fósseis; tafonomia de vertebrados, e aplicação do GIS a problemas em
paleontologia.

Leia também

13 comentários

  • Anônimo 28 de Maio de 2011  

    ¨ A ausência de informação implica em deficiências de imaginação ¨. Inspirado por esse pensamento imagino-me em um debate com um criacionista leigo em ciências propondo-lhe que faça uso de um gedankenexperiment, após adquirir conhecimentos básicos de termodinâmica, química, genética e evolução, olhando para o futuro ( uma vez que, por hipótese, os eventos macroevolutivos do passado lhe parecem absurdos injustificados ), e imaginando, por exemplo, os chineses em total isolamento reprodutivo do restante da humanidade durante 500.000 anos. Eu perguntaria então : Você acha que não vai acontecer absolutamente nada ? Mutações, recombinações, deriva genética, pressões de seleção, contingências históricas, modificações no ambiente, etc…,etc…, durante tanto tempo e você acha que, mesmo assim, uma nova espécie de humanóide ainda estaria ausente do jogo do possível ? Qual é, afinal, o problema ? Quando não dispomos de informação sobre o ritmo próprio dos eventos ao nível de átomos e moléculas nas condições termodinâmicas reinantes em nosso planeta as dificuldades de visualização apresentam-se de imediato ( só para citar um exemplo, a taxa média de colisões de uma molécula de oxigênio com as outras moléculas da atmosfera próximo a superfície é da ordem de bilhões por segundo ). E assim por diante. Só há uma maneira, no meu modo de ver, de superarmos o abismo entre visões de mundo tão afastadas umas das outras : mais informação através de mais divulgação ! Mais uma vez parabéns Rodrigo, pelo seu empenho. Grande abraço.

  • Obrigado Rodrigo e Luiz pelos comentários e pelos olhares atentos para tudo aquilo que se refere à biologia evolutiva. Enquanto houver pessoas apaixonadas pela ciência como vocês sempre teremos coisas novas para aprender. Aproveito para convidá-los a fazer uma visita ao blog Biorritmo, um espaço que criei na web para divulgar a ciência da vida em todos os seus aspectos. Confiram em http://www.profjabiorritmo.blogspot.com

Deixe um comentário