Peixes fossilizados revelam o primeiro prequel conhecido de ‘Tubarão’

Mencione o oceano, e é difícil não pensar em mandíbulas. As águas profundas contêm muitas bocas revestidas de dentes: as bocas de armadilhas de ursos de tubarões e golfinhos, os lábios frouxos de cardumes e peixes de recife, a boca de barbatanas de enormes baleias. Os peixes com mandíbulas eventualmente rastejaram para fora dos mares há milhões de anos e deram origem aos vertebrados de mandíbulas que somos hoje.

Mas quando surgiu tal inovação evolutiva? Um par de leitos fósseis descobertos no sul da China sugere que a resposta pode estar dezenas de milhões de anos mais profundamente no passado do que se pensava anteriormente. As descobertas – que incluem novas espécies de peixes primitivos lindamente preservadas, os dentes de vertebrados mais antigos conhecidos e muitos peixes com armaduras – foram publicadas na quarta-feira em quatro papéis na natureza.

“Esta é uma mudança radical em onde estamos pensando sobre esses eventos na cronologia da evolução dos vertebrados”, disse Matt Friedman, paleontólogo da Universidade de Michigan que não esteve envolvido na pesquisa, mas escreveu um artigo de perspectiva que acompanhou os artigos da Nature.

Peixes com mandíbula explodiram no registro fóssil de 419 a 359 milhões de anos atrás, durante um período conhecido como a idade dos peixes, ou Devoniano. Todos os peixes desta época têm “suas identidades claramente escritas em seus corpos”, disse Michael Coates, paleobiólogo da Universidade de Chicago que não esteve envolvido nos novos artigos. Eles incluem grupos antigos como peixes sem mandíbulas, linhagens de peixes com mandíbulas primitivos chamados placodermes, recém-chegados ascendentes como peixes cartilaginosos e ósseos e os primeiros peixes a saltar para a terra.

Essa súbita diversidade de peixes com mandíbulas – também chamados de gnatostomados – há muito leva os cientistas a suspeitar que suas origens devem estar mais profundas no registro fóssil, um período conhecido como Siluriano, disse Per Ahlberg, paleontólogo da Universidade de Uppsala, na Suécia, e autor de um dos papéis. Mas até recentemente, o número de fósseis gnatostômios do Siluriano úteis podia ser contado em uma mão.

Há uma década, pesquisadores começaram a pesquisar sistematicamente as rochas de 425 milhões de anos do final do período Siluriano na China, disse Gai Zhikun, paleontólogo da Academia Chinesa de Ciências e autor de um dos artigos. Eles foram recompensados ​​com fósseis completos dos primeiros peixes de mandíbula.

Encorajados, eles mergulharam em rochas mais antigas. Em 2020, essas expedições de pesca ganharam uma mordida: um par de depósitos fora de Chongqing.

Os dois leitos fósseis estão separados por alguns milhões de anos, cada um com um conjunto diferente de espécies.

A cama de 436 milhões de anos contém “peixinhos do tamanho de aquários”, disse Ahlberg, com apenas alguns centímetros de comprimento, que representam o mais antigo peixe com mandíbula completa conhecido. A maioria é de uma espécie de placoderme plana e blindada chamada Xiushanosteus mirabilis, que provavelmente viveu no fundo do mar. Também está presente o Shenacanthus vermiformis, um peixe cartilaginoso relacionado a tubarões e raias, mas com placas de armadura semelhantes às de placodermes não relacionados – um achado que sugere que as primeiras espécies de tubarões mantiveram as placas de armadura presentes em ramos anteriores da árvore genealógica dos peixes.

Philip Donoghue, paleontólogo da Universidade de Bristol e autor de um dos artigos, diz que o espécime mais notável do local é um peixe sem mandíbula chamado Tujiaaspis vividus. Milhares de escudos de cabeça da família da espécie são conhecidos a partir do registro fóssil, mas Tujiaaspis preserva o primeiro corpo conhecido. Ele vem com uma surpresa: um conjunto de barbatanas emparelhadas saindo do crânio, que Donoghue e seus colegas sugerem ser um provável precursor das barbatanas peitorais e pélvicas encontradas nos gnatostomados, que para os peixes que se mudaram para a terra deram origem aos braços. e pernas. Anteriormente, os pesquisadores acreditavam que os dois conjuntos de barbatanas evoluíram separadamente entre peixes sem mandíbula e com mandíbula.

“Isso derruba a sabedoria convencional sobre como os apêndices emparelhados se originaram”, disse Donoghue.

O segundo sítio, com 439 milhões de anos, preservou fósseis mais importantes. Um artigo descreve uma coleção de espinhos, escamas e placas de cabeça de um animal chamado Fanjingshania renovata, todos eles anônimos para exemplos posteriores de peixes cartilaginosos. Outro registra um turbilhão de dentes conectados — o mais antigo já conhecido de um vertebrado — de um peixe chamado Qianodus duplicis. Ambos os animais pertencem firmemente ao ramo de peixes de mandíbula chamados condrichthyes, o grupo de peixes cartilaginosos que inclui tubarões modernos, raias e peixes-rato. (Peixes ósseos como salmão e humanos são o outro ramo.)

A presença de parentes de tubarões no local sugere que a divisão entre peixes cartilaginosos e ósseos já havia ocorrido no início do Siluriano, disse Friedman. Juntos, ambos os locais empurram a origem das mandíbulas e dentes dos vertebrados para trás em quase 14 milhões de anos.

“É uma grande mudança em relação à cronologia de consenso”, disse Friedman, o que forçará uma reconsideração drástica dos primeiros ecossistemas marinhos.

Os peixes de mandíbula agora parecem ter se originado já na Grande Biodiversificação do Ordoviciano, um período de cerca de 485 milhões a 445 milhões de anos atrás, quando os invertebrados marinhos governavam. Os poucos peixes conhecidos desse período são sem mandíbula e geralmente pouco atraentes, disse Coates. “Eles parecem girinos blindados”, disse ele. “Então, a última coisa que você esperaria é que proto-tubarões e peixes proto-ósseos andassem ao mesmo tempo.”

À medida que os paleontólogos continuam a cavar mais fundo nas primeiras rochas do Siluriano na China, eles descobriram ainda mais espécies de peixes. Quando se trata dos primeiros peixes com mandíbula, os pesquisadores podem descobrir em breve que precisarão de um barco maior.

“É altamente provável que haja mais descobertas”, disse Ahlberg. “É uma frase muito usada, mas estou falando sério: isso promete revolucionar completamente nossa compreensão da primeira fase da evolução dos vertebrados com mandíbulas.”