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Ao longo de 500 milhões de anos, a atmosfera, o oceano e a vida da Terra coevoluíram, melhorando as condições para os organismos. Cientistas descobriram que as algas oceânicas regulavam os níveis de dióxido de carbono e oxigênio, melhorando a fotossíntese e a habitabilidade. Pesquisas futuras mapearão os padrões de oxigênio oceânico e os biomarcadores de fotossíntese em registros fósseis. Crédito: SciTechDaily.com
Um estudo científico recente traça a coevolução da atmosfera, dos oceanos e da vida da Terra ao longo de 500 milhões de anos, revelando como organismos como algas se modificaram e se adaptaram às mudanças nas condições ambientais, melhorando, em última análise, a habitabilidade da Terra.
Nos últimos 500 milhões de anos, as interações entre a atmosfera, o oceano e a vida na Terra criaram condições que permitiram que os primeiros organismos prosperassem. Uma equipe interdisciplinar de cientistas publicou agora um artigo de perspectiva sobre essa história coevolutiva no periódico multidisciplinar de acesso aberto Revista Nacional de Ciências.
“Uma das nossas tarefas era resumir as descobertas mais importantes sobre dióxido de carbono e oxigênio na atmosfera e no oceano nos últimos 500 milhões de anos”, diz o professor de geoquímica da Universidade de Syracuse, Zunli Lu, autor principal do artigo. “Revisamos como essas mudanças físicas afetaram a evolução da vida no oceano. Mas é uma via de mão dupla. A evolução da vida também impactou o ambiente químico. Não é uma tarefa trivial entender como construir uma Terra habitável em longas escalas de tempo”
A equipe da Universidade de Syracuse, Universidade de Oxford e Universidade de Stanford explorou os intrincados feedbacks entre formas de vida antigas, incluindo plantas e animais, e o ambiente químico no atual Éon Fanerozóico, que começou há aproximadamente 540 milhões de anos.
Feedback ambiental e vida precoce
No início do Fanerozóico, os níveis de dióxido de carbono na atmosfera eram altos e os níveis de oxigênio eram baixos. Tal condição seria difícil para muitos organismos modernos prosperarem. Mas as algas oceânicas mudaram isso. Elas absorveram dióxido de carbono da atmosfera, o prenderam em matéria orgânica e produziram oxigênio por meio de fotossíntese.
A capacidade dos animais de viver em um ambiente oceânico foi afetada pelos níveis de oxigênio. Lu está estudando onde e quando os níveis de oxigênio no oceano podem ter subido ou caído durante o Fanerozóico usando proxies geoquímicos e simulações de modelos. O coautor Jonathan Payne, professor de ciências da Terra e planetárias na Universidade de Stanford, compara os requisitos metabólicos estimados de um animal antigo com os lugares onde ele sobreviveu ou desapareceu no registro fóssil.
Resposta evolutiva das algas
À medida que as algas fotossintéticas removiam o carbono atmosférico para as rochas sedimentares para reduzir o dióxido de carbono e aumentar os níveis de oxigênio, as enzimas das algas se tornavam menos eficientes na fixação de carbono. Portanto, as algas tiveram que descobrir maneiras mais complicadas de fazer fotossíntese em níveis mais baixos de dióxido de carbono e mais altos de oxigênio. Elas conseguiram isso criando compartimentos internos para fotossíntese com controle sobre a química.
“Para algas, são as mudanças na proporção ambiental de O2/CO2 que parecem ser a chave para impulsionar a eficiência fotossintética melhorada”, diz a coautora Rosalind Rickaby, que é professora de geologia em Oxford. “O que é realmente intrigante é que essas melhorias na eficiência fotossintética podem ter expandido o envelope químico de habitabilidade para muitas formas de vida.”
Os antigos fotossintetizadores tiveram que se adaptar às mudanças no ambiente físico que eles mesmos criaram, observa Lu. “A primeira parte da história do Fanerozóico é aumentar a habitabilidade para a vida, e então a segunda parte é a adaptação.”
Se os cientistas quiserem entender melhor essa interação entre a vida e o ambiente físico, bem como os fatores determinantes e limites da habitabilidade, os autores sugerem que mapear os padrões espaciais de oxigênio oceânico, biomarcadores para fotossíntese e tolerância metabólica de animais mostrados em registros fósseis será uma direção fundamental para pesquisas futuras.
Referência: “Coevolução fanerozóica de O2-CO2 e habitabilidade oceânica” por Zunli Lu, Rosalind EM Rickaby, Jonathan L Payne e Ashley N Prow, 15 de março de 2024, Revista Nacional de Ciências.
DOI: 10.1093/nsr/nwae099