Proteínas enzimas
AMOR E UMA DADIVA DOS DEUSES.
41 Yoshiyuki Sakaki e Asao Fujiyama, DNA sequence and comparative analysis of chimpanzee chromosome22, Nature 429,27 de maio de 2004, p 382-388.
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co — espécies (livros transm itindo uma mesma informação com pequenas variações — tipos básicos se especializando, formando espécies).
O exemplo do livro, por ser análogo ao sistema genético, nos esclarece o porquê do design existente nas formas de vida.
Richard Dawkins, Francis Crick e outros afirmam que a natureza tem a aparência de um design intencional.
Pelo que tudo indica, a natureza possui apenas a aparência da evolução
de um único ancestral comum. Mas como foi visto, isto é só aparência!
§ Â
C A P I T U L O
5
A O
r i g e m
DOS FÓSSEIS:
Pa l e o n t o l o g i a
e G
e o l o g i a
" Po r q u e. e n t ã o, c a d a f o r m a ç ã o g e o l ó g i c a e c a d a c a m a d a N Ã O EST Á R E P L E T A D E E L O S I N T E R M E D I Á R I O S ? " Ch a r l e s Da r w i n “Se N Ã O É O R E G I S T R O F Ó S S I L Q U E ESTÁ I N C O M P L E T O . E N T Ã O D E V E S E R A T E O R I A [ E V O L U C I O N T S T A ] . ” Th e Wa s h i n g t o n Po s t W e e k l y138 C 0 T u d
C 5 M
Fóssil, do latim
fossilis que significa
obtido por escavação.
Microfóssil de uma pequena mosca (scanning electron microscope) Fóssil de formiga (âmbar) Fóssil humano (turfeira) Fó sseis, Pa leo n t o lo g ia e Ev o lu ç ã o
Um fóssil é um a am ostra contendo evidência, direta ou indireta, da existência de um organismo que viveu num tempo passado. Em outras pa lavras, a vida no passado deixou marcas através do chamado registro fóssil. Cada fóssil tem, embora de m aneira limitada, informação sobre a vida no passado. Mas como compreendê-la e interpretá-la corretam ente?
Este é o trabalho da paleontologia, a qual estuda a vida que existiu no planeta Terra no passado, através dos organismos fossilizados.
Como já vimos no capítulo anterior, Darwin apresentou quase todos os indícios supostam ente comprobatórios da teoria da evolução basean do-se em quatro disciplinas: biogeografia, embriologia, m orfologia e a paleontologia. Mas na paleontologia residia a sua proposta central. Nela, a evidência da evolução da vida deveria aflorar, trazendo consigo as muitas formas de transição entre as espécies, preenchendo as supostas lacunas deixadas pelo tempo.
Através da datação dos fósseis, um a possível cronologia, demonstrando um sucessivo aparecimento e desaparecimento da vida no nosso planeta, poderia ser feita. Portanto, a paleontologia seria a chave para que fosse aberto o grande livro sobre o desenvolvimento da vida no nosso planeta.
Dentro desta percepção comum entre as pessoas e tam bém entre m ui tos estudiosos, a paleontologia deveria m ostrar claram ente a evolução da vida. Comecemos por dizer que, se esta afirmação fosse verdadeira, parte do que já foi dito até aqui, e rnuilo do que há para ser dito, não faria o menor sentido, pois, seria como tentar desdizer o óbvio.
Portanto, precisamos rever o que os estudos científicos dos fósseis têm revelado sobre a história da vida no planeta Terra e a evolução.
T
i p o s d eF
ó s s e i sSabemos que os processos de fossilização dependem totalm ente dos diferentes tipos de tecidos orgânicos e das diferentes condições associadas ao processo. Comecemos o nosso estudo com as quatro categorias principais relacionadas aos processos de formação de fósseis.
1. Fósseis com partes inalteradas 2. Fósseis com partes alteradas
3. Fósseis moldados e de preenchim ento 4. Fósseis vestigiais
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(ou partes dele) é preservado na sua composição original. O material orgâ nico permanece praticamente completo e inalterado (águas-vivas, conchas), havendo preservação dos constituintes macios (folhas, tentáculos) ou dos constituintes duros (dentes, ossos).
Na preservação inalterada de fósseis “macios”, os elementos químicos do m aterial orgânico perm anecem inalterados. Este processo se dá em
âmbar (insetos, rãs, salamandras, folhas, pólem), em turfeira (seres hum a
nos, animais e plantas), em alcatrão (aves, mamíferos e répteis), através
da mumiãcação ou dessecação (remoção da água dos tecidos) e através do congelamento (tecidos, m amutes, rinocerontes, etc.).
Já a preservação de fósseis “duros” se dá em aragonita (CaC03) (moluscos,
mariscos, etc.), em apatita (Ca5(P04)3(F,Cl,0H)) (dentes de tubarões, de arraias,
etc.), em sílica (Si02*H20) (esponjas, algas unicelulares, pequenos protozoá
rios, etc.) e emparedes orgânicas (pólem, esporas, protistas unicelulares, etc.). 2. Fósseis com partes alteradas são aqueles em que existe um a
reposição dos elementos químicos originais por outros, para formar uma estrutura mais estável. Este tipo de preservação ocorre tanto em fósseis “macios” quanto “duros”. Existem vários processos de formação de fósseis deste tipo. Vamos m encionar aqui apenas cinco.
A reposição é o processo de remoção do material estrutural original
do organismo e sim ultaneam ente a sua reposição, átomo por átomo, por um outro mineral. Neste processo a m icroestrutura interna original é ge ralm ente preservada. Alguns exemplos comuns de reposição são:
calcita (CaC03) ■=> sílica (Si02) calcita (CaC03) O pirita (FeS2)
calcita (CaC03) ^ gesso (CaS04#H20) calcita (CaC03) ,z> dolomita (CaMg(C03)2)
Um exemplo comum e dramático deste tipo de fossilização é o chamado
piritização, em que o material original orgânico é substituído ou coberto
com pirita durante a fossilização.
A permineralização é o processo através do qual espaços porosos
como os de conchas, madeira ou ossos são preenchidos com minerais. Os minerais que preenchem os espaços vazios são geralmente transportados em soluções aquosas. Este processo é com um nos fósseis encontrados em rochas sedimentares. Muitos ossos de dinossauros e partes de árvores foram fossilizados através deste processo.
Um processo sem elhante aos da permineralização e reposição, m uito comum em madeira é o á&petrificação. Nele, o material orgânico soterrado
é reposto com m inerais (geralmente sílica e quartzo) que se cristalizam nos espaços deixados pela decomposição da celulose.
Fóssil de mamute (congelamento) Fóssil de peixe (reposição) Fóssil de árvore (permineralização) Fóssil de árvore (petrificação)
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Folha fossilizada
A carbonização é o processo pelo qual o tecido macio é preservado
como um a película de carbono através da evaporação (volatização) do hidrogênio, oxigênio e nitrogênio. Geralmente são encontrados peixes, crustáceos e folhas fossilizados por carbonização.
A recristalização é o processo em que um a forma instável de material
existente na estru tu ra do organismo é recristalizada em um a forma mais estável do mineral ou em cristais maiores do m esmo mineral. Durante o processo, a forma externa do organismo perm anece inalterada enquanto (carbonização) as m icroestruturas internas são destruídas ou obscurecidas. Este processo
é acentuado com o tempo, pressão e aum ento de tem peratura.
3. Fósseis moldados e de preenchimentosão fósseis em que apenas a
forma do organismo foi preservada. Nos fósseis moldados, as cavidades são deixadas pela superfície exterior ou pela interior do fóssil. Moldes externos são chamados de relevo negativo, ao passo que os internos são chamados de relevo positivo. Os fósseis de preenchim ento são um a réplica idêntica do original, preenchendo com sedimentos ou m inerais o relevo negativo de um fóssil moldado.
4. Fósseis vestigiais (icnofóssil) são impressões deixadas por animais
tais como pegadas, rastos, ovos, tocas, esconderijos, resíduos e fezes. Este tipo de fóssil fornece informação sobre o com portam ento do animal, tal como com portam ento alimentício, capacidade de movimentação e loco moção, habitação e até alguns hábitos peculiares.
Existem outras categorias de fósseis que estão relacionadas não ao processo de formação propriam ente dito, mas com algum a característica peculiar. Vejamos as principais.
Microfóssilé o term o utilizado pela ciência da micropaleontologia que
estuda fósseis de plantas e animais cujo tam anho é pequeno demais para um a análise a olho nu. Norm alm ente, fósseis com m enos de um milíme tro são colocados dentro dessa categoria. Os microfósseis são geralmente de organismo completos, quase completos ou de partes pequenas de um organismo. Exemplos são os fósseis de planktons (completos) e os fósseis de pólem (partes). Alguns microfósseis guardam informações que podem auxiliar na compreensão do clima do passado.
Fóssil vivo é a term inologia utilizada para seres vivos que são encon
trados também no registro fóssil. Alguns dos fósseis vivos são representantes vivos de espécies conhecidas apenas dos fósseis. Outros são de um a única espécie viva hoje, que no passado apresentava um a grande variação apenas conhecida através do registro fóssil. Temos nos fósseis vivos um a grande abundância de informação sobre um a espécie, informação esta tanto do presente quanto do passado.
Fóssil de concha (recristalização) Habitantes de Pompéia (fóssil moldado) Pegada de dinossauro (fóssil vestigial)
A 0 s I 0 F 141
Muito sobre os fósseis vivos não é discutido. Contudo, devido a sua im portância para a compreensão do aparecimento da vida e da biodiversidade, tratarem os, mais adiante e com mais detalhes, a quantidade e a variedade dos fósseis vivos.
Pseudofósseis são padrões visuais encontrados em rochas que são
produzidos por processos geológicos e não por processos biológicos. Um exemplo m uito comum são os padrões que ocorrem naturalm ente em fis
suras das rochas que são preenchidas pela infiltração de minerais. Um tipo Ginkgo adiantoides de pseudofóssil m uito conhecido é “Ágata de m usgo”, m uito parecido com (fóssil vivo) as folhas das plantas.
F
o r m a ç ã o d eF
ó s s e i sMuitos conceitos errôneos sobre a formação dos fósseis ainda per manecem como parte da discussão sobre as evidências do registro fóssil. Estas idéias influenciam diretam ente as interpretações que são dadas aos achados paleontológicos. Portanto, para que um fóssil possa ser formado, devem existir fatores que possibilitem a preservação do organismo contra fatores que possam inibir a sua preservação.
Um dos principais fatores que precisa ser inibido rapidamente é o da decomposição orgânica. Fósseis de animais aquáticos (como a água-viva) que apresentam um a grande quantidade de detalhes na sua estrutura macia aparecem extrem am ente bem preservados,1 m ostrando que a fossilização foi rápida. Para que animais como a água-m arinha sejam fossilizados rapi damente, há necessidade de um soterram ento (sepultamento) rápido, para que o processo de decomposição possa ser desacelerado e inibido.
Contudo, apenas isto não seria suficiente. Um am biente anóxico (com pouco oxigênio) seria um outro fator im portante para a preservação do material orgânico até que o processo de fossilização fosse finalizado.
Ainda um terceiro fator im portante é o enclausuram ento em sedimen tos que impossibilitariam a dissolução do organismo.
Estes três fatores são necessários para contrapor os mecanismos de intemperismo e erosão (processos mecânicos), a oxidação e a dissolução (processos químicos) e atividade microbial e de animais predadores (processos biológicos). Todos estes fatores juntos demonstram que a formação de um fóssil ocorre num a situação anormal. Um animal ou planta que tenha uma morte natural (normal) dificilmente passaria pelo processo de fossilização.
1 Preston Cloud e Martin F. Glaessner, The Ediacarian Period and System: Metazoa Inherit the Earth, Science, Vol. 217, 27 agosto de 1982, p. 783-792, e Donal G. Mikulic et al„ A Silurian Soft-Bodied Biota, Science, Vol. 228,10 de maio de 1985, p. 715-717.
Ginkgo biloba (fóssil vivo)
Ágata de musgo (pseudofóssil)
Fóssil de uma água-viva (datada com 570 milhões de anos)
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Considerando o que já vimos até aqui, três conclusões importantes sobre os fósseis podem ser traçadas então:
1. A abundância de fósseis demonstra a fragilidade da vida em relação a situações anormais do meio ambiente e também atesta a quantidade destas situações anormais que ocorreram no passado (possíveis causas serão abordadas no Capítulo VII).
2. Os fatores mencionados para a formação dos fósseis, salientando o bom estado de preservação em que os mesmos são geralmente encontrados, demonstram que a grande maioria encontrada no registro fóssil passou por um processo rápido de sepultamento.
3. As informações contidas nos fósseis estão geralmente ligadas à história da morte do organismo e não necessariamente sobre como ele teria vivido.
A Es t r a t i g r a f i a
North Rim
(Encantadora Point) Grand Canyon, EUA
Nicolas Steno, um cientista dinamarquês do século XVII, propôs que no passado as rochas e os minerais foram sedimentos encontrados na água. Baseado neste raciocínio, ele conclui que partículas (sedimentos) num líqui do (água) afundariam formando uma camada horizontal, como as camadas de rochas que formam a estratigrafia da coluna geológica. Este princípio ficou conhecido como o Princípio da Horizontalidade inicial. Ele também
concluiu que no passado essas camadas (estratos) continuavam lateralmente muito além dos limites encontrados hoje. Assim foi formulado outro prin cípio que ficou conhecido como o Princípio da Continuidade dos Estratos.
Baseado nestes dois princípios e aplicando-os em função do tempo, Steno propôs o que hoje é conhecido como a Princípio da Superposição, que na
sua forma mais simples diz:
As camadas de rochas aparecem organizadas numa seqüência em função do tempo, sendo que as mais antigas encontram-se no fundo e as mais recentes nas proximidades da superfície, a menos que tenha havido algum processo que viesse a causar um distúrbio desta organização.
Estes três princípios utilizados pela geologia, arqueologia e paleonto- ia fornecem a base sobre a qual a “Coluna Geológica” foi estabelecida. É importante notarmos que estes princípios foram estabelecidos como sendo auto-evidentes, sem quaisquer dados expe
rimentais para confirmá-los.
Portanto, a veracidade do conceito da “Coluna Geológica” baseia-se na confir mação da formação horizontal de estratos
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Considerando o que já vimos até aqui, três conclusões importantes sobre os fósseis podem ser traçadas então:
1. A abundância de fósseis demonstra a fragilidade da vida em relação a situações anormais do meio ambiente e também atesta a quantidade destas situações anormais que ocorreram no passado (possíveis causas serão abordadas no Capítulo VII).
2. Os fatores mencionados para a formação dos fósseis, salientando o bom estado de preservação em que os mesmos são geralmente encontrados, demonstram que a grande maioria encontrada no registro fóssil passou por um processo rápido de sepultamento.
3. As informações contidas nos fósseis estão geralmente ligadas à história da morte do organismo e não necessariamente sobre como ele teria vivido.
A ESTRATIGRAFIA
Nicolas Steno, um cientista dinamarquês do século XVII, propôs que no passado as rochas e os minerais foram sedimentos encontrados na água. Baseado neste raciocínio, ele conclui que partículas (sedimentos) num líqui do (água) afundariam formando uma camada horizontal, como as camadas de rochas que formam a estratigrafia da coluna geológica. Este princípio ficou conhecido como o Princípio da Horizontalidade Inicial. Ele também
concluiu que no passado essas camadas (estratos) continuavam lateralmente muito além dos limites encontrados hoje. Assim foi formulado outro prin cípio que ficou conhecido como o Princípio da Continuidade dos Estratos.
Baseado nestes dois princípios e aplicando-os em função do tempo, Steno propôs o que hoje é conhecido como a Princípio da Superposição, que na
sua forma mais simples diz:
As camadas de rochas aparecem organizadas numa seqüência em função do tempo, sendo que as mais antigas encontram-se no fundo e as
North Rjm mais recentes nas proximidades da superfície, a menos que tenha havido
(Encantadora Point) algum processo que viesse a causar um distúrbio desta organização.
Estes três princípios utilizados pela geologia, arqueologia e paleonto- irnecem a base sobre a qual a “Coluna Geológica” foi estabelecida. É importante notarmos que estes princípios foram estabelecidos como sendo auto-evidentes, sem quaisquer dados expe
rimentais para confirmá-los.
Portanto, a veracidade do conceito da “Coluna Geológica” baseia-se na confir mação da formação horizontal de estratos
A O !•: ! ■ :,i 143
individuais e sobrepostos em função do tempo. Em outras palavras, se for possível que duas ou mais camadas sobrepostas se formem simultaneamente, a interpretação cronológica da coluna geológica estaria equivocada. Para tal, vamos em busca das evidências científicas, que podem ser encontradas nas áreas da sedimentologia, hidrodinâmica e da própria paleontologia.
Estudos nas áreas de sedimentologia e hidrodinâmica mostram que os estratos formam-se lateral e verticalmente, ao mesmo tempo, contrariando a interpretação cronológica.
Na década de 60, o rio Bijou Creek que fica no estado do Colorado, EUA, produziu um depósito de sedimentos de 3,5 metros, num a única enchente, resultante de 48 horas de chuvas torrenciais na sua cabeceira.
Este depósito produzido pelo transbordamento do rio foi estudado mi- nunciosamente pelo geólogo americano Edward McKee. Ele observou que o depósito era um sistema de camadas formadas simultaneamente, onde os sedimentos haviam sido depositados na mesma forma estratigráfica encontra da nas rochas da coluna geológica.2 Dr. Guy Berthault realizou experimentos confirmando o que havia sido observado por McKee. Os experimentos foram feitos em grandes canaletas com paredes de vidro, por onde passava água con tendo sedimentos. Assim a deposição dos sedimentos podia ser observada.3-4’3
Os experimentos dem onstraram que o escoamento da água produz a segregação dos sedimentos de acordo com o tam anho das partículas, sendo as mesmas desaceleradas pelos sedimentos já depositados, dando origem a lâminas superpostas que se formam na direção do escoamento. Estes experimentos dem onstraram a natureza mecânica da estratificação.
A descoberta de que os estratos formam-se lateral e verticalmente, ao mesmo tempo, demonstrou que os Princípios da Estratificação não se aplicam quando há escoamento. Esta descoberta também demonstrou que os estratos em seqüência não se sucedem cronologicamente. Pesquisas similares apresentaram os mesmos resultados: a estratificação é resultante da sedimentação produzida pelo escoamento da água.6’7
2 E. D. McKee, E. J. Crosby e H. L. Berryhill Jr., Flood deposits, Bijou Creek, Colorado, 1965, Journal of Sedimentary Petrology, 1967, 37,829-851.
3 G. Berthault, Experiments on lamination of sediments. Compte Rendus Académie des Sciences Paris, 1986, t.303, Série II, N° 17:1569-1574.
4 G. Berthault, Sedimentation of a heterogranular mixture: experimental lamination in still and running water. Compte Rendus Académie des Sciences Paris, 1988, t. 306, Série ll:717-724. 5 P. Y. Julien, Y. Lan e G. Berthault, Experiments on stratification of heterogeneous sand mixtures,
Bulletin of the Geological Society of France, 199,3,164(5):649-660.
6 L. A. Boguchwal e J. B. Southard, 8ed configurations in steady unidirectional water flows. Part 1. Scale model study using fine sand, Journal of Sedimentary Petrology, 1990, 60:649-657. 7 J. B. Southard e A. L. Boguchwal, Bed configurations in steady unidirectional water flows. Part