Espécie: Fragaria ananassa (Duchesne ex Weston) Duchesne ex Rozier
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Morango: Fragaria ananassa(Duchesne ex Weston) Duchesne ex Rozier
(Foto: Museu da Vida/FIOCRUZ)
Os morangos que consumimos são plantas da espécie Fragaria ananassa Duchesne.
O morango é uma planta pertencente à família botânica das Rosáceas, ou seja, são da mesma família das rosas que enfeitam muitos jardins. Elas se reproduzem principalmente por meio do estolão, que é um ramo que cresce paralelo ao chão, gerando brotos de novas plantas. As variedades de morangos que consumimos hoje são resultado de cruzamentos de espécies diferentes que ocorriam, naturalmente na Europa (França e Rússia) e nas Américas (Chile e Estados Unidos).
Uma das razões de se trabalhar com morangos é que eles se prestam muito bem à extração de DNA, porque são muito macios e fáceis de homogeneizar. Morangos maduros também produzem pectinases e celulases, que são enzimas que degradam a pectina e a celulose (respectivamente), presentes nas paredes celulares das células vegetais. Além disso, os morangos possuem muito DNA: eles possuem 8 (oito) cópias de cada conjunto de cromossomos (são octoplóides!).
Os morangos que consumimos são plantas da espécie Fragaria ananassa. Estas plantas são Rosáceas, ou seja, são da família das rosas que enfeitam muitos jardins. Elas se reproduzem principalmente por estolão, que é um ramo que cresce paralelo ao chão (solo) gerando brotos que constituirão novas plantas. As variedades de morangos que consumimos hoje são resultado de cruzamentos de espécies diferentes que ocorriam, naturalmente na Europa (França e Russia) e nas Américas (Chile e Estados Unidos).
Uma das razões de se trabalhar com morangos é que eles se prestam muito bem à extração de DNA, porque são muito macios e fáceis de homogeneizar. Morangos maduros também produzem pectinases e celulases, que são enzimas que degradam a pectina e a celulose (respectivamente), presente nas paredes celulares das células vegetais. Além disso, os morangos possuem muito DNA: eles possuem 8 cópias de cada conjunto de cromossomos (são octoplóides).
Material
(por grupo)
1 saco plástico "zip loc"
1 morango (fresco ou congelado)
10 ml de solução de extração
Aparato filtrante: 1 filtro de papel com funil ou um filtro de pano ou gaze
Álcool etílico gelado (po)de ser álcool 70º g.l.
1 tubo de ensaio limpo
1 bastão de vidro ou 1 palito de madeira (tipo pau-de-laranjeira, para manicure ou espetinho de churrasco).
Preparo das soluções e outras notas sobre os materiais
O saquinho tipo "zip loc" deve ser bem espesso. Quanto mais espesso mais resistente e geralmente os saquinhos utilizados para embalar comidas no freezer são apropriados.
Os morangos podem ser frescos ou congelados. Se for usar morangos congelados, deixar descongelar completamente antes de realizar o experimento. Outras frutas macias como Kiwi ou banana podem ser usadas, mas não fornecem, ao final, tanto DNA.
Solução de extração de DNA
(suficiente para 100 grupos)
100 ml de detergente podem substituir o shampoo (de preferência sem corantes)
50 ml de xampu (não contendo condicionador) (usamos duas colheres de sopa).
15 gramas de NaCl (sal de cozinha) = 2 colheres de chá.
900 ml de água (H2O), de preferência mineral
O álcool etílico (etanol) deve ser de, no mínimo, 90º g.l. e deve estar gelado.
Se for usar gaze, corte-a em quadrados e dobre em 2 camadas. Corte-a grande o suficiente para poder ficar presa no funil ou na boca do tubo.
Método (ou como fazer)
Coloque um morango, previamente lavado e sem as sépalas (as folhinhas verdes) em um saco zip loc.
Esmague o morango com o punho por, no mínimo, 2 minutos.
Adicione a solução de extração ao conteúdo do saco.
Misture tudo, apertando com as mãos, por 1 minuto.
Derrame o extrato no aparato filtrante e deixe filtrar diretamente dentro do tubo. Não encha totalmente o tubo (encha somente até 1/8 do seu volume total).
Derrame devagar o álcool gelado no tubo, até que o mesmo esteja pela metade.
Mergulhe o bastão de vidro ou o pau-de-laranjeira dentro do tubo no local onde a camada de álcool faz contato com a camada de extrato.
Mantenha o tubo ao nível dos olhos para ver o que está acontecendo.
Resultados esperados
Assim que os participantes derramarem o etanol gelado no extrato de morango eles começarão a notar fitas brancas muito finas de DNA, que se formarão na interface entre as duas camadas. Agitando-se o ADN que se formou na camada de etanol, este formará fibras como as de algodão, que grudarão no objeto que se está usando para misturar (bastão de vidro ou madeira).
O que acontece quando...
Colocamos o detergente? O detergente presente no xampu ajuda a dissolver a bicamada lipídica que compõe a membrana plasmática e as membranas das organelas.
Colocamos o sal? O sal ajuda a manter as proteínas dissolvidas no líquido extraído, impedindo que elas precipitem com o DNA.
Colocamos o etanol? O DNA não é solúvel em etanol (álcool etílico).
Quando as moléculas são solúveis em um dado solvente, elas se dispersam neste solvente e não são, portanto, visíveis. Por outro lado, quando as moléculas são insolúveis em um dado solvente, elas se agrupam, tornando-se visíveis. Quanto mais gelado estiver o álcool, menos solúvel o DNA vai estar. Por isso é tão importante que o etanol seja mantido no freezer ou em um banho de gelo até a hora do experimento.
100 ml de detergente podem substituir o shampoo (de preferência sem corantes)
50 ml de xampu (não contendo condicionador) (usamos duas colheres de sopa).
15 gramas de NaCl (sal de cozinha) = 2 colheres de chá.
900 ml de água (H2O), de preferência mineral
O álcool etílico (etanol) deve ser de, no mínimo, 90º g.l. e deve estar gelado.
Se for usar gaze, corte-a em quadrados e dobre em 2 camadas. Corte-a grande o suficiente para poder ficar presa no funil ou na boca do tubo.
Método (ou como fazer)
Coloque um morango, previamente lavado e sem as sépalas (as folhinhas verdes) em um saco zip loc.
Esmague o morango com o punho por, no mínimo, 2 minutos.
Adicione a solução de extração ao conteúdo do saco.
Misture tudo, apertando com as mãos, por 1 minuto.
Derrame o extrato no aparato filtrante e deixe filtrar diretamente dentro do tubo. Não encha totalmente o tubo (encha somente até 1/8 do seu volume total).
Derrame devagar o álcool gelado no tubo, até que o mesmo esteja pela metade.
Mergulhe o bastão de vidro ou o pau-de-laranjeira dentro do tubo no local onde a camada de álcool faz contato com a camada de extrato.
Mantenha o tubo ao nível dos olhos para ver o que está acontecendo.
Resultados esperados
Assim que os participantes derramarem o etanol gelado no extrato de morango eles começarão a notar fitas brancas muito finas de DNA, que se formarão na interface entre as duas camadas. Agitando-se o ADN que se formou na camada de etanol, este formará fibras como as de algodão, que grudarão no objeto que se está usando para misturar (bastão de vidro ou madeira).
O que acontece quando...
Colocamos o detergente? O detergente presente no xampu ajuda a dissolver a bicamada lipídica que compõe a membrana plasmática e as membranas das organelas.
Colocamos o sal? O sal ajuda a manter as proteínas dissolvidas no líquido extraído, impedindo que elas precipitem com o DNA.
Colocamos o etanol? O DNA não é solúvel em etanol (álcool etílico).
Quando as moléculas são solúveis em um dado solvente, elas se dispersam neste solvente e não são, portanto, visíveis. Por outro lado, quando as moléculas são insolúveis em um dado solvente, elas se agrupam, tornando-se visíveis. Quanto mais gelado estiver o álcool, menos solúvel o DNA vai estar. Por isso é tão importante que o etanol seja mantido no freezer ou em um banho de gelo até a hora do experimento.
É conhecido que a experimentação aliada à teoria pode tornar o ensino mais eficaz. Em bioquímica, o conteúdo de ácidos nucleicos pode ser contextualizado e aplicado na prática através de experimentação de extração de DNA. Através da análise dos resultados pode-se discutir conceitos básicos sobre o conteúdo de ácidos nucleicos, em especial DNA.
INTRODUÇÃO
No ensino de química é notável a dificuldade dos alunos em visualizar e compreender certos conteúdos repassados em sala de aula, e um dos fatores que contribuem para tal problema é a ausência de uma abordagem prática dos mesmos por meio de experimentos (SUART; MARCONDES; LAMAS, 2010). A experimentação no ensino de ciências apresenta-se como uma tática eficiente para a criação de problemas reais que estimulam a contextualização e questionamentos de investigação por parte dos alunos, além de apresentar diversas funções tais como ilustrar um princípio, desenvolver atividades práticas, testar hipóteses, etc. Do contrário, na ausência de uma relação direta entre teoria e prática, os conteúdos abordados não se apresentam como condescendentes à formação do indivíduo ou contribuem muito pouco ao desenvolvimento cognitivo do mesmo (GUIMARÃES, 2009). Assim sendo, a elaboração do conhecimento científico apresenta-se dependente de uma abordagem experimental, uma vez que a organização do mesmo ocorre preferivelmente concomitante a processos de investigação (GIORDAN, 1999). O objetivo desse trabalho é mostrar um experimento de extração de DNA da banana como proposta didática estratégica para aulas práticas de bioquímica.
MATERIAL E MÉTODOS
A extração do DNA da banana configura-se em um exemplo de prática experimental, que pode ser realizado inclusive na própria sala de aula, envolvendo quatro etapas:
1) maceramento,
2) lise dos tecidos e células;
3) remoção de proteínas e outros fragmentos de material do DNA; e
4) precipitação do DNA (LIMA; FRACETO, 2007).
Os materiais utilizados para realização deste experimento foram:
½ banana,
sal de cozinha (4 g),
água destilada (60 mL),
álcool etílico gelado (-5 °C),
detergente comercial neutro (6 mL),
papel de filtro,
Coador de plástico ou metal
funil,
2 béqueres (500 mL e 100 mL),
tubo de ensaio,
bastão de vidro e
saco plástico transparente.
O experimento foi iniciado com o maceramento da banana no saco plástico. Em seguida, uma solução intitulada solução de lise (água + detergente + cloreto de sódio) foi preparada e misturada durante 2 minutos à massa da banana macerada.
A mistura (lise + banana macerada) foi então filtrada utilizando o papel filtro ou um coador fino, o funil e o tubo de ensaio.
Ao filtrado foi então adicionado lentamente o álcool etílico até que o volume inicial da solução fosse dobrado.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Com a metodologia previamente realizada o professor pode abordar o conhecimento envolvido em cada passo, como descrito a seguir. A banana é macerada para que os constituintes da solução de lise (água, detergente e cloreto de sódio) atinjam mais facilmente todas as células da fruta. A solução de lise misturada à massa resultante da banana deu origem a uma solução liquefeita da polpa da fruta. O detergente presente na solução de lise ocasionou o rompimento da bicamada lipídica que compõe a membrana plasmática das células da banana (onde está contido o DNA) e das organelas. Sob a ação do detergente, os lipídios constituintes, sob a ação do detergente, tornam-se solúveis e são removidos juntamente com as proteínas que também estão presentes na membrana. Já o cloreto de sódio (NaCl) contribui com íons positivos que neutralizam a carga negativa do DNA e são de fundamental importância por ajudar a manter as proteínas dissolvidas no líquido extraído, bloqueando a sua precipitação associado com o DNA. Com a adição do álcool etílico, observou-se a precipitação do DNA devido a sua baixa solubilidade nesse solvente. Quanto mais gelado o álcool estiver, menos solúvel o DNA será, pois além de formar uma mistura heterogênea em ambiente salino, ele fará com que as moléculas do DNA se aglutinem, constituindo uma massa esbranquiçada e filamentosa. A partir dos resultados alcançados é possível envolver os alunos no estudo de ácidos nucleicos. O experimento resulta em um aprendizado significativo sobre o tema em questão, mostrando através da discussão do mesmo que aliança teoria/prática conduz a uma fixação efetiva dos conceitos trabalhados em sala de aula.
A palavra fóssil vem da palavra latina fossilis que significa extraído da terra, isso porque os fósseis sempre são encontrados em rochas sedimentares.
Desta forma, fósseis são organismos que existiram antes da época geológica atual, e que deixaram restos ou vestígios de sua presença registrados nas rochas do nosso planeta.
Fóssil, s.m., todo e qualquer vestígio orgânico, somático ou de atividade vital preservado em contextos geológicos e identificável com o seu produtor.
Fósseis são restos geologicamente alterados de um organismo que já viveu e/ou de seu comportamento. Existem dois tipos principais: os somatofósseis ou fósseis corporais, que representam a totalidade ou parte do corpo do organismo que sofreu fossilização, como dentes, carapaça, exoesqueletos, esqueletos ósseo, conchas etc... e os icnofósseis ou vestígios fósseis; estes mostram evidências do comportamento do organismo, como trilhas, rastros, ninhos com ovos, etc.
Como determinar o que é e o que não é fóssil?
1) As estruturas devem estar em rochas de proveniência conhecida (estruturas semelhantes restritas a uma área e período de tempo semelhantes)
2) As estruturas devem ser indígenas às rochas, não no topo da superfície, etc.
3) As estruturas devem ser formadas ao mesmo tempo que o sedimento
4) As estruturas devem ter se formado em um ambiente adequado para a vida
5) As estruturas deverão ser de origem biológica garantida; ou seja, preservando indicadores químicos de tecido biológico.
6) As estruturas devem apresentar evidências de tafonomia; ou seja, diferenças na preservação causadas pela decomposição ou fossilização sob diferentes condições ambientais.
7) As estruturas devem mostrar evidências de biotecido; isto é, variações nos tipos de tecido nos organismos.
Os cientistas que estudam fósseis são chamados de paleontólogos. Os fósseis são de particular interesse para os geólogos, pois podem ajudar a determinar a idade de uma rocha específica em comparação com outras rochas ou a identificar o ambiente em que a rocha foi formada.
A Paleontologia é a ciência que se dedica ao estudo dos fósseis e suas aplicações. Não se trata apenas de uma ciência meramente descritiva, ela se preocupa, também, com o conhecimento total dos organismos que antecederam os atuais, com seu modo de vida, condição ambiental sob as quais se desenvolveram causas da sua morte ou extinção e prováveis relações filogenéticas entre organismos do passado e atuais.
A história dos fósseis é também a história da migração dos continentes, deriva continental, das mudanças climáticas, das extinções em massa e das modificações ocorridas na fauna e flora ao longo do Tempo Geológico.
Fósseis, como já vimos, são restos ou vestígios de animais e vegetais preservados em rochas sedimentares.
Restos são partes de animal (ex.: ossos, dentes, escamas, placas ósseas) ou plantas (ex.:, folhas, esporos, pólen, frutos, sementes troncos) e vestígios são evidências de sua existência ou de suas atividades (ex.: pegadas, impressão de folhas vegetais). (Leia também o texto sobre fósseis AQUI).
Dito de uma forma diferente: fóssil é todo resto ou vestígio de vida antiga que foi preservado por processos naturais e encontra-se em rochas sedimentares.
Assim, fósseis são restos ou vestígios de vida antiga que foram preservados por processos naturais, desde esqueletos espetaculares até minúsculas conchas. Impressões, trilhas e rastros também podem se tornar fossilizados, como pegadas de dinossauros ou tocas, túneis de minhocas. Estes são chamados de vestígios fósseis. Assim, um fóssil pode ser definido como, um remanescente, impressão ou traço de um organismo de eras geológicas passadas que foi preservado na crosta terrestre, através de processos naturais.
Os fósseis são encontrados em rochas sedimentares, rochas formadas a partir de sedimentos (fragmentos de rochas preexistentes) que são transportados por agentes como vento e rios e são depositados em bacicas sedimentares. Portanto, a gênese de um fóssil muitas vezes está diretamente relacionada à gênese da rocha sedimentar na qual está incorporado. É na rocha que estão as informações sobre o ambiente habitado pelo ser vivo ou, no caso de transporte de material biológico, o ambiente em que foi enterrado.
Fósseis de ossos, troncos e folhas são classificados como restos (ou somatofósseis), visto que representam a preservação de partes do corpo do próprio organismo. Já pegadas, fezes, tocas e trilhas são classificados como vestígios (ou icnofósseis), estruturas resultantes da atividade em vida de um organismo que modifica o substrato e é preservada no registro fossilífero.
A fossilização é um processo que varia de acordo com o tipo de material fossilizado, as características do sedimento ao qual é incorporado e de acordo com o tipo de ambiente em que ocorre.
Fósseis podem ser tanto os restos de organismos que resistiram ao tempo, como conchas, dentes, ossos, carapaças, matéria orgânica carbonizada ou mumificada, etc., até vestígios biológicos indiretos, como moldes ou réplicas de conchas e folhas ou marcas indicativas de atividades biológicas pretéritas (pegadas, pistas, etc.).
Leia a historinha "As aventuras de Fátima a paleontóloga" no link a seguir:
Dependendo de sua constituição, os fósseis podem ser classificados em dois grandes grupos conforme as suas características de formação. Somatofósseis e icnofósseis.
Somatofósseis
Os somatofósseis são chamados assim pois são formados pelas estruturas do próprio organismos, como ossos, cascos, dentes, troncos e folhas.
Ossos, cascos e folhas são exemplos de somatofósseis.
Icnofósseis
Os icnofósseis são formados por marcas de atividade, especialmente, animal, como pegadas, rastros e marcas de dentes.
Os icnofósseis, que também podem ser chamados de icnitos, incluem bioturbações (produção no sedimento de pistas, escavações e túneis), bioerosões (orifícios ou tubos resultantes da escavação mecânica ou bioquímica em um substrato rígido), coprólitos (excrementos de animais fossilizados), ovos e ninhos de vertebrados e invertebrados. Pseudoicnofósseis são marcas de onda, gretas de contração, marcas diversas, escape de gases e moldes de sais que se parecem com as marcas produzidas por animais e vegetais (CARVALHO; FERNANDES, 2000; FERNANDES; CARVALHO; AGOSTINHO, 2007, UFSCAR, 2017).
Pegadas e astros são exemplos de icnofósseis.
Coluna estratigráfica simplificada mostrando a litologia, cronoestratigrafia e
relações de contato entre as unidades Piramboia, Botucatu e Serra Geral. Esta figura deriva de Buck et al. (2017a) e Peixoto et al. (2020), (Buck, 2021).
Reconstrução de uma trilha na areia deixada por um lagarto
(reconstruction by Júlio Lacerda) (Fonte: Buck, 2021).
PALEONTOLOGIA
O termo paleontologia foi cunhado por Blainville, em 1825, mas sua adoção na literatura geológica data de 1834 usado por Waldheim. Esta palavra é formada por outras palavras do grego antigo: παλαιός, palaios, velho, antigo, ontos, ὄν, on, gen. ontos, ser, λόγος, logos, fala, pensamento, estudo.
Primeira menção da palavra paleontologia, cunhada em janeiro de 1822 por Henri Marie Ducrotay de Blainville em seu Journal de physique (WP).
Segundo Buck (2021), a Paleontologia pode ser definida, em termos gerais, como a ciência que estuda os organismos do passado.
Essa definição pode ser diretamente entendida a partir do próprio termo Paleontologia, que é composto pelas palavras derivadas do grego palaios, ontos e logos, como visto acima, que significam, respectivamente, antigo, ser e estudo (Cassab, 2010).
O conceito de passado, referente a um tempo que já passou, pode variar bastante dependendo do contexto em que ele é aplicado. Por exemplo, na História, os historiadores estão habituados a lidar com processos e acontecimentos do passado na escala de décadas a poucos milênios. Na Arqueologia, os arqueólogos aumentaram um pouco mais essa escala para dezenas de milhares de anos. Já na Geologia, processos e acontecimentos podem chegar a operar na escala de bilhões de anos, o que altera drasticamente a escala do tempo e a percepção do passado, sendo empregado o termo tempo geológico.
A paleontologia, o estudo dos fósseis, divide-se em: paleozoologia (estudo dos fósseis animais), paleobotânica (estudo dos fósseis vegetais) e paleoicnologia (estudo dos icnofósseis, estruturas resultantes das atividades dos seres vivos, como pegadas, sulcos, perfurações ou escavações).
A paleobiologia é o ramo da paleontologia que estuda os fósseis e suas relações dentro da biosfera, e a paleopalinologia estuda os pólens e esporos. (Branco, 2014)
A idade do planeta Terra é estimada em aproximadamente 4,6 bilhões de anos, e a vida surgiu no planeta, provavelmente, no intervalo de tempo entre 4,0 e 3,5 bilhões de anos (Lepot, 2020).
A vida como é conhecida hoje, em toda a sua diversidade funcional e de formas e tamanhos, é fruto de uma longa trajetória evolutiva ao longo do tempo geológico marcada por eventos astronômicos, geológicos, climáticos e biológicos, que a modificaram desde seu surgimento até os dias atuais (Courtillot e Gaudemer, 1996; Cowen, 2013, Buck, 2021).
TIPOS DE FOSSILIZAÇÃO
A fossilização pode dar-se de diferentes modos, e alguns dos tipos de fossilização existentes são descritos a seguir.
1) Incrustação
A incrustação ocorre quando substâncias trazidas pelas águas que se infiltram no subsolo depositam-se em torno do animal ou planta, revestindo-o. Ocorre, por exemplo, em animais que morreram no interior de cavernas. Dos materiais que se depositam os mais comuns são calcita, pirita, limonita e sílica. Os famosos peixes fósseis da Chapada do Araripe parecem ter se formado dessa maneira: morto o animal, ele foi para o fundo do mar e, ao começar a se decompor, passou a liberar amônia. Essa gerou um ambiente alcalino em torno dos restos, promovendo a precipitação de bicarbonato de cálcio. Isso explica por que as concreções hoje encontradas têm sempre forma e tamanho semelhantes aos do animal ou grupo de animais recobertos.
A permineralização é astante frequente, ocorre quando substâncias minerais são depositadas em cavidades existentes em ossos e troncos, por exemplo. É assim que se forma a madeira petrificada.
A recristalização é o rearranjo da estrutura cristalina de um mineral, dando-lhe mais estabilidade. Exemplo clássico é a transformação de aragonita em calcita.
4) Mumificação ou conservação total
A mumificação ocorre em ambientes muito secos e áridos. Nesse tipo ocorre a rápida desidratação que leva à preservação de animais (inclusive de corpos humanos).
A carbonificação ou incarbonização corre quando há perda de substâncias voláteis (oxigênio, hidrogênio e nitrogênio principalmente), restando uma película de carbono. É mais frequente em estruturas formadas de lignina, quitina, celulose ou queratina.
Fóssil da folha da faia Europeia Fagus sylvatica do Plioceno da França (2)
6) Moldagem
Tipo de fossilização em que o ser vivo desapareceu totalmente, deixando um molde das suas partes duras (conchas, dentes, ossos…) nas rochas sedimentares.
O organismo ou partes imprimem um molde em sedimentos finos, que o
envolvem ou preenchem, que persiste, mesmo que o organismo seja
posteriormente destruído.
Neste processo diferenciam-se duas formas de relevo:
Molde externo
Quando a parte exterior do ser vivo
desaparece, deixando a sua forma gravada
nas rochas que o envolveram.
Molde interno
Quando os sedimentos finos entraram no
interior da parte dura (ex: concha) e quando
esta se dissolve fica o molde da parte
interior.
Contramolde
Podem formar-se contramoldes dos moldes internos e externos, se estes forem, posteriormente, preenchidos por sedimentos.(files)
Nem todos os grupos de animais (Filos) ou vegetais (Divisões) possuem partes fossilizáveis, e por isso vemos no registro geológico apenas uma parcela da diversidade da vida.
Organismos sem partes rígidas, resistentes ou porosas, tais como alguns cnidários, nemátodos, ctenóforos, plantas hepáticas, flores etc, muito raramente deixaram registro geológico como restos fossilizados. Por outro lado, dentre aqueles com partes fossilizáveis como moluscos, artrópodes, vertebrados, ginospermas, nem todos viveram em locais onde a preservação podia ocorrer, e da mesma forma, nem tudo se preservou. (USP)
Portanto, não vemos o registro dos animais e plantas em sua plenitude. Ao contrário, vemos muito pouco. Por exemplo, dos cerca de 35 filos animais conhecidos, apenas sete deixaram um registro geológico contínuo e numeroso, cnidários, moluscos, artrópodos, braquiópodos, briozoários, equinodermos e cordados, não por acaso todos com representantes possuidores de esqueletos ou carapaças rígidas, mineralizadas. (USP)
Com as plantas ocorre o mesmo. O registro está repleto de plantas vasculares como licopodiófitas, equisetófitas, pteridófitas, cicadófitas, gincófitas, pinófitas, gnetófitas, onde a presença de espessos tecidos rígidos e porosos de difícil degradação favoreceu a preservação. No entanto, animais como os platelmintos, anelídeos, nemátodos etc, e plantas carófitas (algas) e briófitas (musgos e hepáticas) etc, exceto em condições muito especiais, praticamente não aparecem no registro geológico. (USP).
Mas não basta ter partes rígidas, resistentes ou porosas, é preciso proteção.
A grande maioria dos fósseis foi guardada e protegida em sedimentos que mais tarde foram transformados em rochas, a melhor e mais duradoura embalagem. Proteção pode ser oferecida ainda por diversos tipos de materiais em diferentes condições geológicas e ambientais. Por exemplo, muitos mamutes estão preservados em solo congelado na Sibéria. Restos de vertebrados terrestres são comuns em poços de betume (asfalto) aflorantes na superfície em diferentes regiões do mundo, em lama anóxica de lagos pantanosos, em resina vegetal (âmbar), ou desidratados no interior de cavernas de regiões desérticas como no altiplano Boliviano. Estas, no entanto, não são embalagens de longa duração, com fósseis que, na maioria dos casos, não passam de alguns milhares de anos de idade. Além disso, estes cadáveres não estão em áreas de bacias sedimentares ativas e, embora de alguma forma protegidos, nunca estarão sob uma espessa camada de sedimento, e sofrerão a ação contrária ao recobrimento, a erosão, e logo desaparecerão.(USP)
O gelo mais antigo conhecido está na Antártica, 700 mil anos, e deve guardar indícios de vida como pólen, algas, e bactérias com até esta idade. Fósseis muito antigos (milhões de anos) só resistiram porque estiveram recobertos sob centenas ou milhares de metros de sedimentos, e por isso resistiram às dezenas ou centenas de milhões de anos.(USP)
Organismos com partes duras que viveram ou então transportados para ambientes onde sedimentos estavam sendo acumulados, foram preservados e terão que resistir à dinâmica terrestre. Assim como a Terra acumula sedimentos e produz rochas sedimentares, ela também as destrói, e com elas os fósseis que guardou. Erosão e metamorfismo são os dois processos mais comuns aos quais os fósseis normalmente não resistem.(USP)
Assim, possuir partes duras, ser rapidamente protegido, viver e morrer no lugar certo (uma bacia sedimentar), são três condições que favorecem o processo de fossilização.
No entanto, na maioria dos casos, nem sempre é tão simples. Antes de ser recoberto e protegido, um resto pode ter que enfrentar outro momento – a fase bioestratinômica.(USP)
Mortos, os restos orgânicos como carapaças, esqueletos, troncos etc, não mais recebem manutenção do organismo, não têm partes reparadas, não controlam mais para onde vão. Assim, após a morte, muita coisa poderá acontecer. Além da erosão (intemperismo) e do metamorfismo, do que mais os restos orgânicos precisam ser protegidos?(USP)
Bioestratinomia e Tafonomia
A segunda parte da história de uma carapaça começa após a morte do organismo. Muito pode acontecer com conchas, ossos, dentes, folhas, troncos e sementes, após serem abandonados, quando deixam de ter o controle biológico do seu proprietário e ganham outro status, o de bioclastos. Nesta nova fase, os bioclastos estão sujeitos a processos físicos, químicos, biológicos e sedimentares atuantes no ambiente onde se encontram. Esta etapa, que ocupa o tempo entre a morte e a imersão final nos sedimentos onde será fossilizado, é chamada fase bioestratinômica.(USP)
Nada, pouco, ou muito poderá ocorrer neste período: o tempo e o ambiente decidirão. Se o evento que mata o organismo é o mesmo que o recobre, por exemplo, quando um animal entocado é soterrado por uma torrente de sedimentos, seus restos não serão expostos aos processos destrutivos e o tempo da sua fase bioestratinômica será igual a zero. Comumente, a conservação de restos como neste caso oferece ao paleontólogo, além do local exato da sua morte (bioclasto autóctone, preservado do ambiente de vida), um retrato parcial e fiel da sua atitude, seu modo de vida. Devido a eventos como estes sabemos que na Argentina dinossauros organizavam seus ovos em ninhos em grandiosas colônias; que na Mongólia Oviraptor protegia seu ninho durante tempestades de areia; que na China filhotes permaneciam um bom tempo no ninho após o nascimento; e que no Brasil, o crocodilo Uberabasuchus se entocava durante a época da seca etc.(USP)
No entanto, o tempo entre a morte e o recobrimento pode ser maior que zero. Expostos durante semanas, meses ou anos, o bioclasto poderá seguir o caminho da destruição, e desaparecerá.(USP)
É nesta fase que as acumulações de partes biológicas são formadas, e a disciplina que as estuda é a tafonomia.
Processos de fossilização de partes duras, segundo Mendes (1971)
Os fósseis do tipo vestígios não são restos de um ser vivo, mas evidências de que ele existiu. Se uma concha é preenchida e totalmente recoberta por sedimento, vindo depois a se dissolver, poderá ficar esculpido no material que a preencheu um molde interno e, no que a recobriu, um molde externo. E se o espaço antes ocupado for preenchido ter-se-á um contramolde.
Outros vestígios são as impressões, deixadas, por exemplo, por folhas em sedimentos carbonosos, frequentes acima e abaixo das camadas de carvão de Santa Catarina. Também são considerados vestígios os coprólitos (excrementos de animais), os gastrólitos (pequenas pedras que as aves e alguns répteis possuem no aparelho digestivo), os ovos (isolados ou reunidos em ninhos), as marcas de dentadas (deixadas por dinossauros, por exemplo) e os já citados icnofósseis (pegadas, sulcos etc.).
Fósseis são encontrados em todos os lugares do planeta em rochas sedimentares, desde os áridos desertos da Mongólia até as geladas terras da Antártica. Em conjunto, são capazes de reconstituir os cenários da biodiversidade existente em cada período geológico e demonstrar sua modificação ao longo do tempo. (ufrgs).
O processo de fossilização é o conjunto de reações químicas que fazem com que o resto de um animal possa ser conservado. Embora esses mecanismos sejam tão variados quanto os tipos de fósseis existentes, em geral podemos resumir a fossilização da seguinte forma:
1) O ser vivo morre (por doença ou velhice ou predação).
2) Partes moles do animal e partes tenras dos vegetais se decompõem por ação bacteriana e fúngica.
3) O esqueleto, partes duras, dentes, cascos, ou a carapaça do animal é soterrado sob sedimentos, levados pela água, formando rochas sedimentares. Estas são oriundas do intemperismo, erosão, transporte sobre rochas preexistentes e que vão se depositando aos poucos, principalmente argilas (0,002mm de diâmetro), no fundo de bacias sedimentares (rios, lagos e mares) onde tem inicio a diagênese ou litificação desse sedimento.
4) O resto fóssil enterrado, vai sendo recoberto por novas camadas de rochas que vão sendo sobrepostas em cima dele (princípio da horizontalidade).
5) O resto do ser vivo se mineraliza. Nesse ponto, os segmentos de ossos ou conchas se tornam matéria mineral, que será conservada por milhões de anos.
6) Os movimentos geológicos, o intemperismo sobre as rochas sedimentares ou escavações humanas trazem o fóssil de volta à superfície.
A fossilização é um acontecimento raro, muito complexo e tão lento que pode demorar milhões de anos, como no caso da fossilização do corpo de um animal ou vegetal de grande porte.
Um organismo morre.
O seu corpo começa a ser coberto por sedimentos enquanto entra em decomposição.
As partes moles do organismo desaparecem, mas as partes duras resistem à decomposição.
Transcorrem-se milhões de anos durante os quais se depositam várias camadas de sedimentos que se transformam em rochas consolidadas.
Nesse tempo, lentamente ocorre a mineralização dos ossos ou partes duras do organismo transformam-se em fósseis.
Milhões de anos mais tarde um grupo de paleontólogos desenterra os ossos fossilizados.
Para que se forme um fóssil é necessário estarem reunidas algumas condições:
• O organismo, após a sua morte, deve ficar protegido da decomposição (coberto por sedimentos, por exemplo), ficando isolado do ar, da água e da ação dos decompositores e dos agentes erosivos. Quanto mais finos forem os sedimentos de cobertura, maior a probabilidade de se formarem fósseis. Os locais onde os organismos são mais facilmente cobertos por sedimentos finos são o fundo do mar ou de lagoas e os pântanos.
• O organismo deve possuir partes duras, como ossos, dentes, escamas, conchas ou carapaças, que resistam à decomposição. O elevado teor em água existente nas partes moles dos organismos facilita a ação dos decompositores, dificultando o processo de fossilização.
Existem quatro etapas principais para que aconteça a formação de um fóssil:
Primeiro, um organismo morre. As condições anaeróbicas excluem bactérias e outros predadores que consomem os corpos antes do enterro, de modo que os organismos que morrem nas profundezas do oceano ou num lago profundo têm maior probabilidade de se tornarem fósseis.
Em seguida, os restos mortais precisam ser enterrados em sedimentos moles. O enterro rápido aumenta as chances de fossilização porque é menos provável que um corpo seja consumido ou destruído pelo meio ambiente, como vento, ondas e necrófagos.
Isto é seguido por um período de sepultamento, que pode variar de alguns milhares de anos até milhões de anos. Durante esse período, as rochas ao redor do corpo mudarão a forma e a composição química e mineral das partes enterradas do corpo. Esta alteração pode ser relativamente sutil, como a mumificação ou alguns tipos de recristalização, ou pode ser muito óbvia no caso de impressão (moldes) ou compressão de fósseis. Os fósseis são melhor preservados quando o ambiente em que estão enterrados não é afetado por erosão posterior, vulcanismo, aquecimento, compressão ou estiramento, ou forte alteração química.
Finalmente, as rochas ao redor do fóssil precisam sofrer intemperismo, serem erodidas, permitindo que o conteúdo fóssil, e as rochas que os contem fiquem expostas à superfície da Terra a tempo de um paleontólogo passar e encontrá-lo.
Quando você vê o esqueleto de um animal que morreu há milhões de anos, desde um pequeno peixe até um enorme dinossauro, você pode se perguntar como os ossos que compõem o esqueleto duraram tanto tempo e não se deterioraram. Na verdade, estes não são ossos, mas minerais e rochas que se formaram dentro ou ao redor dos ossos. O mais surpreendente é que estas rochas com aspecto ósseo, também chamadas fósseis, são muito difíceis de se formar, embora exista um vasto registo de vida que foi preservado sob a forma de fósseis. Então, como é que alguns seres vivos parecem evitar a decomposição e deixar evidências de como eram e como viviam há milhões e milhões de anos?
FORMAÇÃO DO FÓSSIL
Então, como se formaram os fósseis de dinossauros? Primeiro, seu corpo começou a se decompor, assim como fazem todos os organismos quando morrem. Apenas algumas horas após sua morte, os glóbulos vermelhos começaram a liberar ferro, as células ao longo do trato digestivo começaram a vazar enzimas digestivas e as células musculares vazaram cálcio, fazendo com que os músculos se contraíssem e o corpo enrijeça. Todas essas mudanças resultaram em uma sopa de vários tipos de moléculas que alimentavam microorganismos, principalmente bactérias, já presentes no intestino dos animais. Essas bactérias começaram a se multiplicar enquanto produziam putrescina e cadaverina, dois compostos malcheirosos que atraem insetos e necrófagos maiores. (modif. Emilsson & Tinnesando, 2016).
Mas embora os tecidos moles dos animais sejam rapidamente perdidos devido à decomposição contínua, o resto do corpo deve ser soterrado por areia, lodo e lama do rio próximo (enfim, sedimentos), permitindo que a maioria dos seus ossos se transformassem em fósseis.(modif. Emilsson & Tinnesando, 2016).
O osso não é tão seco e sem vida como pode parecer. Na verdade, é uma estrutura viva, porosa que consiste em proteína de colágeno incorporada a um mineral ósseo e permeada por células vivas (os osteócitos, os osteoblastos e os osteoclastos), vasos sanguíneos e nervos. (leia abaixo, para se informar mais).
Tecido ósseo
O tecido ósseo é composto por três tipos celulares básicos: os osteócitos, os osteoblastos e os osteoclastos.Osteócitos são responsáveis por compor o interior da matriz óssea, preenchendo assim as lacunas das quais partem os canalículos. Cada uma dessas lacunas pode abrigar apenas um osteócito.
Os osteócitos são células achatadas, composta por uma pequena quantidade de retículo endoplasmático rugoso, aparelho de Golgi e núcleo com cromatina condensada. Os osteócitos são essenciais para a manutenção da matriz óssea e sua morte é responsável pela reabsorção da matriz.Osteoblastos são células responsáveis pela síntese da matriz óssea. Essas células são capazes de armazenar fosfato de cálcio, fazendo parta de mineralização da matriz. Quando um osteoblasto é envolvido pela matriz óssea, ele se transforma em osteócito.
Osteóide é a matriz óssea formada a partir de osteoblastos ativos e que ainda não foi calcificada.Osteoclastos são grandes células móveis que possuem vários núcleos e extensas ramificações, formados pela fusão de macrófagos estão envolvidos no processo de reabsorção e remodelagem do tecido ósseo. Durante esse processo os osteoblastos sintetizam novos componentes orgânicos na matriz óssea essenciais para a conservação da homeostasia do cálcio e para a conservação da integridade do esqueleto enquanto os osteoclastos digerem a matriz óssea (modif. Emilsson & Tinnesando, 2016).
O interior de um osso é poroso, por isso, quando os animais morrem, os minerais podem preencher esses poros, criando um fóssil.
O colágeno fornece força e flexibilidade ao osso. O mineral ósseo constitui 70% do osso e é responsável pela sua dureza e rigidez características. Pertence a um grupo de minerais conhecidos como minerais fosfatados. Embora esse mineral ósseo seja mantido durante a vida, após a morte, ele começa a reagir com produtos químicos em seu ambiente, e o restante do material ósseo torna-se mineralizado.(modif. Emilsson & Tinnesando, 2016).
Não se conhece ainda completamente como isso acontece, mas os pesquisadores concordam que os poros e espaços deixados pela perda de matéria orgânica (células) no osso devem ser rapidamente preenchidos por minerais, ou o osso original simplesmente se dissolverá. Depois que os espaços dentro e ao redor do osso são preenchidos, a composição do mineral ósseo também pode mudar, porque vários íons nele contidos são substituídos por outros íons do ambiente (Fig. 1 a seguir).(modif. Emilsson & Tinnesando, 2016).
Figura 1. Após a morte de um animal, o mineral ósseo, que possui estrutura molecular semelhante à hidroxiapatita [Ca10(PO4)6(OH)2], passa a reagir com produtos químicos em seu ambiente, e o cálcio (Ca2+), fosfato ( PO43–) e íons hidroxila (OH–) que compõem a hidroxiapatita são substituídos por outros íons, que são mostrados aqui. A fórmula química dada para a hidroxiapatita é a convenção usada para indicar a composição em uma unidade da estrutura cristalina. (Antonio Fernández)(modif. Emilsson & Tinnesando, 2016).
Mais tarde, ocorrem mais mudanças químicas. Minerais adicionais preenchem ainda mais os poros ósseos e os vasos sanguíneos são substituídos por minerais chamados siltitos siliciosos e calcita.
Enquanto os minerais dos ossos estão sendo substituídos, a rocha começa a se formar ao redor do osso anterior. O tempo que leva para a formação dos fósseis pode levar de alguns anos a milhares de anos. Durante esse período, os ossos pequenos geralmente são levados pela água ou esmagados pelo acúmulo de sedimentos. Essa é outra razão pela qual alguns fósseis são tão notáveis como é o caso da Sue, o maior e o mais completo Tyrannosaurus rex, chamado de Sue em homenagem a sua descobridora (Sue Hendrickson , embora não sabemos com certeza se era realmente fêmea).
Com 12,9 metros de comprimento, 4 metros de altura no quadril e 90% de seu volume ósseo recuperado, o SUE é o maior e mais completo T. rex fossilizado já encontrado. Sue é o primeiro T. rex onde foram recuperados minúsculos e delicados ossos do ouvido, chamados estribo, mostrando que a estrutura do ouvido tinha ossos semelhantes aos nossos. (modif. Emilsson & Tinnesando, 2016).
Consideremos os exemplos mais reconhecíveis de fósseis, os dos dinossauros. Um exemplo notável é um Tyrannosaurus rex chamado SUE. Nos anos que se seguiram à sua morte, o corpo deste T. rex decompôs-se, mas nem todos os seus restos mortais foram perdidos. Alguns passaram por processos físicos e químicos que os converteram em rocha. Os processos naturais típicos que levam à decomposição total de um corpo moribundo foram interrompidos e formou-se uma cópia rochosa do esqueleto que durou milhões de anos até agosto de 1990, quando a paleontóloga Sue Hendrickson o descobriu.
Como vimos os fósseis se formam a partir da combinação de vários fatores ou agentes, como o clima, a temperatura, a composição química do solo, a velocidade do soterramento, a presença ou não de bactérias e fungos decompositores no local.
IMPORTÂNCIA DOS ESTUDO DOS FÓSSEIS
Qual a importância dos fósseis para a ciência?
Reconhecer a evolução dos seres vivos.
Reconhecer a diversidade ecológica antiga
Reconhecer os fatores que levaram a extinção dos biotas e biomas antigos.
Constatar como as atividades humanas podem afetar os seres vivos ao longo do tempo, podendo levá-los a extinção (pela super exploração e pela degradação do habitat).
O paleontólogo faz escavações em busca desses seres que ficaram preservados nas rochas sedimentares sob a forma de fósseis. O objeto de estudo da paleontologia não se limita aos dinossauros, ou a grandes árvores mas inclui também outros tipos de répteis, peixes, mamíferos, anfíbios, vegetais, invertebrados, fungos e bactérias.
A Paleontologia trabalha em conjunto com a Biologia e a Geologia e é importante para entender a evolução das espécies, bem como os ambientes do planeta se modificaram, evoluíram e eventualmente se extinguiram ao longo da história geológica do planeta.
A Paleontologia também tem importância econômica, ajudando os geólogos na descoberta das reservas de combustíveis fósseis, como petróleo, gás natural e carvão mineral. (modif. UFMG)
Fósseis vivos
Existem alguns casos de organismos que se mantiveram quase inalterados
durante muitos milhões de anos, uma vez que as suas formas fossilizadas
são praticamente idênticas a seres vivos atuais.
A estes seres, que não sofreram grandes transformações ao longo dos
tempos, dá-se o nome de fósseis vivos.
A espécie Ginkgo biloba é uma árvore que ornamenta tantas alamedas e jardins em todo o mundo e também no parque Farroupilha em Porto Alegre, e originária do Norte da China. É uma árvore de grande porte de folhas caducas com dois lóbulos que lhe conferem o epíteto específico.
Essa planta é considerada um fóssil vivo por ser uma espécie relíquia que representa um grupo de plantas já extintas e outrora foram abundantes. Podemos dizer que o Ginkgo biloba é uma árvore jurássica?
A espécie Ginkgo biloba é mais recente e ainda não tinha surgido no jurássico, mas o género Ginkgo é o mesmo, sob a forma de uma espécie distinta no Jurássico, o Ginkgo yimaensis, com folha multi-lobadas, e com cachos com um numero maior de frutos porém menores do que os atuais.
Podemos dizer que o Ginkgo é um gênero jurássico, maso a espécie atual G. biloba, surgiu no inicio do quaternário.
O Ginkgo é tão único que tem o seu grupo próprio, as Ginkgophyta.
O representante deste grupo do Jurássico superior da Europa é a espécie Baiera viannae.
O fato de ser dióica significa que existe separação dos sexos: encontramos na natureza indivíduos ou árvores masculinas e árvores femininas.
Na entrada do Departamento de Paleontologia do Museu Nacional de História Natural de Paris, França existe um esplendoroso Ginkgo que possui os dois sexos no mesmo indivíduo através de enxertos artificiais. (modif. Mateus s/d).
Todos nós certamente já vimos essa representação iconográfica da evolução do homem. Hoje sabemos que essa interpretação está errada. O estudos dos fósseis não apoiam essa interpretação linear da evolução, muito menos a noção de progresso que está contido nela.
É através dos estudos sobre os fósseis que podemos conhecer melhor a história do planeta em tempos remotos, identificada pelos vestígios que marcaram determinada época (fósseis guia).
Um exemplo notório são os fósseis encontrados dos dinossauros, uma vez que, se não fossem estudados, nunca saberíamos que esses répteis gigantescos viveram no planeta muito antes de a espécie humana habitá-lo, qual sua importância no surgimento do ovo amniótico-alantoidiano e qual sua importância para o surgimento dos mamíferos e aves.
Assim, os fósseis são as provas concretas da existência de vida no planeta, em eras geológicas passadas, e um testemunho da evolução dos seres vivos, sendo uma importante ferramenta de estudos entre os biólogos, arqueólogos, paleontólogos e geólogos.
Eles revelam as transformações morfológicas e bioquímicas (comportamento e DNA) (evolução) que ocorreram nos seres vivos e no próprio planeta Terra, ao longo das eras.
Por esses motivos, a conservação de locais de ocorrência e o estudo dos fósseis revela grande importância histórica para o estudo da evolução da vida.
O trabalho de encontrar fósseis, escavá-los, prepará-los, montá-los, estudá-los e preservá-los é executado pelo paleontólogo, realizado por meio da escavação do local de afloramento e da coleta do material.
Atualmente, é possível encontrar muitos fósseis em diversos museus de história natural espalhados pelo mundo, produto descoberta e preservação para estudo desses restos de seres vivos.
Como vimos os fósseis são uma janela para o passado, pois não só nos contam sobre a forma dos animais, das plantas e de todos os seres vivos que morreram há milhões de anos, mas também como os animais mudam ao longo do tempo, se desapareceram da superfície da Terra após extinções em massa ou se migraram de uma área para outra, revelando alterações climáticas e fornecendo provas de movimentos das placas tectônicas.
Os fósseis também podem preservar material original, até mesmo proteínas, diferente do que se pensava anteriormente. Se assim for, novas informações, como a presença de certos tecidos, podem revelar mais sobre quando e como certas características evoluíram, parte de sua fisiologia e comportamento. Esta informação poderia ajudar-nos a visualizar melhor como o mundo mudou ao longo de milhões de anos.
STROMATÓLITOS OS FÓSSEIS MAIS ANTIGOS DO PLANETA
Estromatólitos a forma de vida mais antiga do planenta (bbc).
A palavra estromatólito vem do grego, de stroma que significa camada e de lithos que significa rochas. Um estromatólito é uma rocha formada por camadas de calcário depositadas por microrganismos no fundo de mares rasos, que se acumulam até formar uma espécie de recife.(Fonte: geografiamazucheli).
Estromatólitos são estruturas biossedimentares formados por meio de atividades microbianas, por exemplo cianobactérias, nos ambientes aquáticos, porém sua definição exata ainda é um assunto controvertido. São considerados as mais antigas evidências da vida na Terra, principalmente datados do Pré-Cambriano. Existem várias aplicações para esse tipo de fóssil das quais podemos destacar: identificação de regiões que ocorreram as primeiras atividades biológicas na Terra, da localização de microfósseis, interpretações sobre ambientes e suas respectivas mudanças ambientais que ocorreram no passado, além de serem atrações para turistas pela beleza e atração educativa.
1) Os fósseis são constituídos de matérias orgânicas que ficam preservadas ao longo de muitos anos na superfície terrestre.
2) Sua formação se dá pela atuação de processos naturais, como as condições climáticas globais e as estruturas morfológicas dos seres vivos.
3) Os fósseis são comumente classificados em dois grandes grupos conforme as suas características: somatofóssil e icnofóssil.
4) Sua importância se dá pelo registro histórico e biológico do conjunto de seres vivos que habitou o planeta em tempos remotos.
5) O Brasil registrou, ao longo de diversos anos de estudos paleontológicos, uma infinidade de fósseis. (mundoeducaçao).
COMO SABEMOS A IDADE DE UM FÓSSIL
E DE UMA ROCHA
A idade absoluta de uma rocha pode ser determinada de duas maneiras:
1)Pela datação radiométrica (elementos químicos instáveis, isótopos), que utiliza a radioatividade natural das rochas.
2)Pelo conteúdo fossilífero (somente útil para rochas sedimentares e em menor grau rochas metamórficas).
1) Datação radiométrica
Ao se usar a técnica da datação radiométrica, a idade das rochas e de seu conteúdo é determinada a partir da análise de elementos químicos instáveis presentes nelas. Tais elementos são assim chamados por passarem por um processo de decaimento radioativo. Isto é, eles liberam partículas permanentemente até que o núcleo atômico se torne mais estável que de início.
Durante esse processo, o elemento muda seu número atômico, o que faz com que ele se transforme em outro elemento químico. É o caso do urânio (U), que libera partículas até se transformar em chumbo (Pb).
Conhecida a velocidade com que ocorre essa transformação, é possível determinar há quanto tempo o processo está acontecendo em uma determinada rocha. Para isso, obtém-se uma amostra mineral que incorporou apenas o urânio (elemento-pai) na sua formação. Com o passar do tempo, esse elemento decaiu gerando chumbo (elemento-filho). Assim, mede-se a razão atual entre o elemento-pai e o elemento-filho. Quanto menor essa razão, mais antiga é a rocha, pois mais tempo se passou e mais elemento-filho foi gerado. Desse modo, chegamos à idade absoluta da rocha. (cienciahoje)
Na datação, utiliza-se o conceito de meia-vida, que é o tempo que metade de um elemento precisa para se transformar em outro. No caso do urânio 235, a meia-vida é de, aproximadamente, 700 milhões de anos. Já no urânio 238, são necessários 4,5 bilhões de anos para que metade do elemento se transforme em chumbo.(cienciahoje)
O método urânio-chumbo é o mais utilizado para determinar quantos anos tem uma rocha e, por sinal, é usado para conhecer a idade da Terra.
A mesma metodologia pode ser usada com outros elementos, como o rubídio (Rb), que se transforma em estrôncio (Sr), ou com o potássio 40 (K40) é outro elemento radioativo encontrado naturalmente em nosso corpo e tem meia-vida de 1,3 bilhões de anos, sendo muito adequado para datar materiais como fósseis e rochas que se formaram dentro desse período de tempo.
2) Datação pelo conteúdo fossilífero
Se a rocha contém fósseis, sua idade será a idade desses fósseis. Isso é muito simples, mas é um método com enormes limitações.
Nem toda rocha contém fósseis; as ígneas, por exemplo, nunca os têm. E, mesmo quando a rocha contém restos ou vestígios de animais ou plantas, eles podem ser de difícil obtenção.
Outro problema é que alguns fósseis viveram durante um período de tempo muito grande, portanto o intervalo possível para a formação da rocha em que estão é muito amplo e de pouca utilidade. Por isso, são muito importantes os chamados fósseis-índices.
Conhecimento adicional sobre a datação
Para obtermos a idade de algum material, necessitamos de alguma técnica que meça a quantidade de anos que aquele material tem, ou que nos indique uma idade aproximada do material em questão. Com isso eu quero dizer o seguinte: se um organismo viveu durante 30 anos, no período Triássico (250-200 M.a.), a idade que iremos obter com algum método de datação é a idade triássica.
A idade do organismo (se era jovem, adulto ou idoso) também pode ser obtida, de forma aproximada, com nossos conhecimentos sobre o desenvolvimento ontogenético do grupo ao qual aquele organismos pertence. (Zabini, 2018)
Os fósseis, como nós já discutimos em aula, nada mais são que restos ou vestígios de vida pretérita transformados (em algum grau) em rocha, i.e., litificados.
Existem, sim, casos onde há preservação de material orgânico original. Mas na maioria das vezes, esse material é perdido no processo de litificação. Então, na imensa maioria das vezes, não há Carbono para ser datado nos fósseis. Assim, o método do carbono 14 só é usado para restos orgânicos (restos que contenham M.O.).
Uma das premissas é que o material apresente Carbono, como como já salientado. Então, se quisermos saber a idade de uma rocha (que não tenha C), o método de C14 não pode ser aplicado.(Zabini, 2018)
Isótopos são elementos químicos (isto é, têm prótons, nêutrons e elétrons) que possuem número atômico igual (número de prótons) mas um número de massa diferente (média ponderada das massas dos isótopos, isto é prótons + nêutrons). No caso da Carbono, encontramos na natureza vários isótopos, e os mais comuns são C12, C13 e o famoso C14. A abundância natural desses isótopos é diferente, sendo o C12 o mais estável e mais comum dentre todos. Sendo o mais comum (e também por outros motivos) os organismos utilizam-se mais do C12. No entanto, o C14, apesar de raro, também é incorporado pelos organismos.(Zabini, 2018)
O C14 não é tão comum quanto o C12 basicamente por dois motivos:
1) porque ele se forma na alta atmosfera pela ação de raios cósmicos e descargas elétricas em nitrogênios (eventos aleatórios), e
2) porque o C14 é um isótopo instável de Carbono, isto é, ele se transforma em nitrogênio novamente, para alcançar sua estabilidade.(Zabini, 2018).
Segundo (KOTZ, 1999) a quantidade de C14 manteve-se constante nos últimos 20.000 anos. O teor de C14 também é constante nos vegetais e animais. Enquanto vivos, cerca de 15 desintegrações por minuto e por grama de carbono total, no entanto, quando o vegetal ou animal morre, cessa a absorção de CO2 com carbono 14, e começa o decaimento beta do carbono-14. Nesse decaimento, após 5.730 anos, a radioatividade cairá para a metade. Desse modo, medindo a radioatividade residual do fóssil, podemos calcular a sua idade. (unisepe).
Como o C14 chega a fazer parte da matéria de um carnívoro?
As plantas, por meio de fotossíntese, utilizam os CO2 produzidos pelas descargas elétricas e impactos de raios cósmicos nos átomos de N da atmosfera; seguindo a cadeia alimentar, os animais herbívoros que se alimentam de plantas, incorporam esse C instável, e por conseguinte, o C14 chega aos carnívoros que se alimentam destes herbívoros.(modif. de Zabini, 2018)
Nenhum pesquisador data com precisão absoluta o material com que trabalha, a datação é sempre relativa e aproximada. Entretanto como vimos para usarmos a técnica do C14 necessitamos que a matéria orgânica seja preservada. Assim, o C14 é usado para datar materiais com idades de até 50 ou 60 mil anos. Nunca com idades maiores que esse intervalo, isso porque não existe mais nenhum vestígio desse elemento nos fósseis.
Como vimos a meia-vida do C14 é de 5.700 anos, assim, essa técnica só é confiável para datar objetos de até 60 mil anos. No entanto, o princípio usado na datação por C14 também se aplica a outros isótopos de outros elementos.
O potássio 40 (K40) é outro elemento radioativo encontrado naturalmente em nosso corpo e tem meia-vida de 1,3 bilhões de anos, sendo muito adequado para datar materiais como fósseis e rochas que se formaram dentro desse período de tempo.
Características de um fóssil guia
Em sentido estrito, a expressão fóssil índice é usada em Estratigrafia para designar fósseis de grupos taxonômicos (normalmente de categoria taxonômica do tipo género ou espécie) com base nos quais são definidas biozonas, para datação relativa dos estratos geológicos.
Uma biozona (uma unidade biostratigráfica) é um corpo rochoso (por exemplo, um conjunto de estratos geológicos) definindo ou caracterizado estratigráfica e geograficamente com base no seu conteúdo fossilífero. Existem vários tipos de biozonas (de extensão, de associação, de intervalo, de abundância, de linhagem), todos eles definidos com base em fósseis) (ulisboa).
De um modo mais simplificado, a expressão fóssil índice (ou fóssil de idade, fóssil característico ou fóssil estratigráfico, ou fóssil guia) é muitas vezes utilizada para designar genericamente os fósseis de grupos taxonómicos que permitem datações relativas mais finas, mais detalhadas, ou que permitem identificar determinado intervalo biostratigráfico, com segurança (modif. ulisboa).
O fóssil-guia ou fóssil-índice são táxons que apresentam uma larga distribuição geográfica em um curto intervalo de tempo entre seu aparecimento e sua extinção.
Os fósseis guia são usados como referência para identificar a idade relativa de outras rochas e fósseis encontrados na mesma camada.
Para tanto esses fósseis devem apresentar as seguintes características:
1) O táxon deve ter ampla distribuição geográfica (ampla distribuição horizontal)
2) Deve apresentar uma estreita distribuição vertical, se possível em apenas um estrato (deve apresentar uma pequena distribuição vertical)
3) Deve ser facilmente reconhecível no campo
4) Possuir pequenas dimensões corporais.
5) Não ser um organismo muito especializado.
os fósseis que mais frequentemente são usados para a resolução de questões biostratigráficas, para a caracterização de biozonas e para datação relativa fina, são aqueles que mais se aproximam das seguintes características ideais:
1)Ter distribuição estratigráfica tão estreita quanto possível.
Quanto mais curta for a distribuição estratigráfica (na vertical, ao longo das sequências de estratos geológicos) dos fósseis de um dado táxon (ou grupo biológico), mais úteis esses fósseis serão para a caracterização de intervalos estratigráficos finos. Quanto mais finos os intervalos estratigráficos definidos, mais detalhado será o seu posicionamento relativo (i.e., a sua datação relativa).
2)Ter distribuição geográfica tão ampla quanto possível.
A correlação estratigráfica entre camadas geológicas de áreas geográficas distintas é feita com base na comparação das associações fossilíferas, dos fósseis, presentes nessas mesmas camadas. Quanto mais ampla a distribuição geográfica dos fósseis de um dado táxon e, mais ampla a área geográfica em que a correlação estratigráfica com base neles será possível.(uilisboa)
3)Existir em grande quantidade.
Para realizarmos a correlação estratigráfica entre camadas geológicas localizadas em áreas distintas é necessário ter associações de fósseis (para comparar). Quanto mais abundantes forem os fósseis de um dado táxon (ou grupo biológico), mais fácil será encontrá-los e mais fácil será estabelecer a correlação.(uilisboa)
Para usar os fósseis de um determinado táxon para datação relativa fina é necessário identificar esse fóssil até ao nível da espécie ou do género. Se os fósseis não apresentarem características morfológicas que os permitam distinguir de outros fósseis similares (correspondentes a grupos biológicos afins), então a sua identificação será pouco precisa e, consequentemente, a sua utilidade como indicador de idade diminuirá.(uilisboa).
Analise esse gráfico e com base no que estudamos responda em seu caderno qual destes fósseis de cefalópodes é o melhor fóssil para datar uma camada rochosa?
Apresente três características dos fósseis guia.
ARTIGO SOBRE FÓSSEIS
Mamífero brasileiro que viveu há 225 milhões de anos é o mais antigo da Terra
O extinto Brasilodon quadrangularis Bonaparte e cols. 2003, foi estudado por paleontólogos brasileiros e britânicos que concluíram que ele compartilhava diversas características com mamíferos atuais.
Brasilodon, do latimdente do Brasil, é um gênero extinto de pequenos cinodontes semelhantes a mamíferos que viveram no que hoje é o sul do Brasil durante a era Noriana do final do Triássico, cerca de 225,42 milhões de anos atrás.
Embora nenhum esqueleto completo tenha sido encontrado, o comprimento do Brasilodon foi estimado em cerca de 12 centímetros. Sua dentição mostra que provavelmente era um animal insetívoro. O gênero é monotípico, contendo apenas a espécie B. quadrangularis.
Brasilodon quadrangularis Bonaparte et al. 2003
O Brasilodon pertence à família Brasilodontidae, cujos membros eram alguns dos parentes mais próximos dos mamíferos, os únicos cinodontes vivos hoje. Dois outros gêneros de brasilodontídeos, Brasilitherium e Minicynodon, são agora considerados sinônimos juniores de Brasilodon.(WP)
Os três primeiros espécimes referentes a Brasilodon quadrangularis foram encontrados no sítio Linha São Luiz, em rochas de uma pedreira próxima ao município de Faxinal do Soturno, no estado do Rio Grande do Sul.
As rochas onde o Brasilodon foi encontrado pertencem à parte superior da Sequência Candelária da Supersequência de Santa Maria, correspondente à tradicional Formação Caturrita, datada do início da era Noriana do Triássico Superior.
Mapa de parte do Rio Grande do Sul, mostrando as duas localidades (Linha São Luiz e Sesmaria do Pinhal) onde o Brasilodonte foi encontrado (WP)
O holótipo (UFRGS-PV-0611-T) consiste em um crânio bem preservado, retendo os dentes pós-caninos superiores esquerdo e direito, mas sem a mandíbula inferior. O referido espécime UFRGS-PV-0716-T é constituído pela parte frontal esquerda do crânio, preservando 6 pós-caninos. O espécime UFRGS-PV-0628-T consiste em um crânio parcial incluindo a mandíbula inferior, com a maior parte da dentição superior e inferior preservada. Muitos outros espécimes de Brasilodon foram descobertos desde então, tanto em Faxinal do Soturno quanto em Candelária, compreendendo material craniano e pós-craniano.(WP)
O gênero Brasilodon foi nomeado em um artigo de 2003 por José F. Bonaparte, Agustín G. Martinelli, Cesar L. Schultz e Rogerio Rubert. O nome genérico Brasilodon é derivado do país do Brasil onde foi encontrado, e da palavra grega odon, que significa dente. Do grego antigo ὀδούς, odoús, ὀδόντος, odóntos, dente.
O significado pretendido é “dente do Brasil”. O epíteto específico quadrangularis refere-se à forma retangular dos dentes pós-caninos superiores.(WP)
No mesmo artigo de 2003, a espécie Brasilitherium riograndensis foi nomeada com base em seis espécimes. Espécimes atribuídos a Brasilitherium foram encontrados nas mesmas localidades que Brasilodon, e foram distinguidos deste táxon em grande parte por seu tamanho menor, diferentes proporções do crânio e pela presença de uma cúspide d nos pós-caninos inferiores de Brasilitherium, mas não em Brasilodon. (WP).
Reconstrução do crânio em vista lateral.
Comparação entre os pós-caninos superiores de UFRGS-PV-0611-T (L) e os pós-caninos inferiores de UFRGS-PV-0603-T, tradicionalmente atribuídos ao Brasilitherium (M) (WP).
Um artigo de 2005 estabeleceu (erected) a família Brasilodontidae para os dois gêneros. Em 2010, uma terceira espécie de brasilodontídeo, Minicynodon maieri, foi nomeada por Bonaparte et al., com base em um único crânio bem preservado de Faxinal do Soturno. (WP)
Esta espécie foi diferenciada do Brasilodon pela fixação firme dos ossos do teto do crânio, e do Brasilitherium pela ausência de uma cúspide b nos pós-caninos inferiores. Minicynodon também foi interpretado como possuindo uma mandíbula dupla (double jaw joint), ao contrário das outras duas espécies. (WP)
Estudos posteriores lançaram dúvidas sobre a validade do Brasilitherium e do Minicynodon, propondo que eles, junto com o Brasilodon, representam apenas uma variação individual dentro de uma única espécie. Nesse caso, Brasilodon é o táxon válido, enquanto Brasilitherium e Minicynodon são sinônimos juniores inválidos.
As características do pós-crânio indicam que o Brasilodon era um animal generalizado capaz de diversos modos de locomoção, incluindo escavação e escalada. (WP)
A grande tuberosidade perto da crista deltopeitoral do úmero implica que o músculo redondo maior (um importante músculo retrator do membro anterior) era bastante grande, como visto em roedores fossoriais (escavadores) modernos.
As adaptações para escavação do Brasilodon foram, no entanto, menos pronunciadas do que nos mamíferos fossoriais modernos, assim como em muitos outros cinodontes não mamíferos. (WP)
Evidências de habilidades escansoriais (escaladas) incluem as cabeças hemisféricas do úmero e do fêmur, que teriam permitido uma ampla gama de rotação das articulações do ombro e do quadril, a crista ectepicondilar bem desenvolvida, o capítulo hemisférico e a cabeça radial quase circular, que teriam conferido alta mobilidade ao cotovelo e ao pequeno processo ancôneo da ulna. Várias características do úmero, incluindo o eixo torcido, indicam que o Brasilodon tinha membros dianteiros esparramados ou semi-alastrados. Por outro lado, características da pelve e dos membros posteriores, como a porção pós-acetabular pouco desenvolvida da lâmina ilíaca, indicam uma postura mais ereta (parassagital) dos membros posteriores.
PALEOECOLOGIA
Espécimes de Brasilodon foram encontrados em duas localidades. O holótipo foi encontrado na localidade de Linha São Luiz, município de Faxinal do Soturno. Outros espécimes foram encontrados na localidade de Sesmaria do Pinhal, município de Candelária; ambos os locais estão dentro da parte brasileira da Bacia do Paraná.
As rochas onde o Brasilodon foi encontrado pertencem à parte superior da Sequência Candelária, que corresponde a uma unidade bioestratigráfica conhecida como Zona de Assembléia Riograndia. A AZ de Riograndia foi datada do início da era Noriana do Triássico Superior, cerca de 225,42 milhões de anos atrás.
Os cinodontes são um dos elementos mais comuns e taxonomicamente diversos nesta Zona de Assembléia, e são representados por muitos espécimes bem preservados.
Além do Brasilodon, os cinodontes são representados pelos triteledontídeos Irajatherium e Riograndia, o mamífero basal Botucaraitherium e os indeterminados traversodontídeos.
Outros animais incluem o dicinodonte Jachaleria, o procolofonídeo Soturnia, os lepidosauromorfos Cargninia, Clevosaurus e Lanceirosphenodon, e os avemetatarsalianos Faxinalipterus, Guaibasaurus, Macrocollum, Maehary, Sacisaurus e Unaysaurus.
Restos indeterminados de temnospondilos, fitossauros e outros grupos também foram encontrados.
O local onde esses fósseis foram encontrados é um sistema fluvial, caracterizado por grandes quantidades de arenito fino formando leitos arenosos, resultantes da sedimentação na bacia durante os eventos de pico de fluxo.
Diagrama mostrando a posição estratigráfica de Brasilodon e outros probainognáthians dentro da Supersequência de Santa Maria.
HISTÓRIA
Após quase duas décadas de análise dos restos, cientistas brasileiros e ingleses determinaram que pequenos fósseis encontrados no Rio Grande do Sul pertencem aos mamíferos mais antigos da Terra. Trata-se da espécie Brasilodon quadrangularis, cujos restos foram escavados no início dos anos 2000 em rochas fossilíferas do período Triássico/Noriano, datadas de aproximadamente 225 milhões de anos. (galileu)
Os B. quadrangularis mediam cerca de 20 centímetros de comprimento e pesavam pouco mais que 15 gramas. Esses animais tinham hábitos noturnos, caçavam insetos e pequenos répteis e deviam viver em pequenas tocas com seus filhotes, até que eles se tornassem adultos.(galileu)
Parecidos com os pequenos roedores atuais, os B. quadrangularis eram cinodontes, ou seja, faziam parte do grupo de terapsídeos que viveram em todos os continentes desde o Triássico e incluíam os primeiros mamíferos do planeta e seus "parentes" mais próximos. Apesar de hoje sabermos bem como teriam sido, antes acredita-se que os cinodontes tinham características reptilianas.(galileu)
“Desde que foram encontrados os primeiros fósseis de cinodontes, na segunda metade do século 19, estes pequenos fósseis eram descritos como animais ectotérmicos e ovíparos, isto é; seriam animais de sangue frio e colocariam ovos para sua reprodução", comenta, em comunicado, Sergio Furtado Cabreira, doutor em Geologia pelo Programa de Pós-Graduação em Geociências da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). O pesquisador é também um dos coautores do artigo sobre a descoberta, que foi publicado no tradicional periódico científico Journal of Anatomy.
A difiodontia é um fenômeno complexo e único que, juntamente com a substituição do dente, envolve mudanças profundas e controladas pelo tempo na anatomia do crânio, por exemplo, o fechamento do palato secundário (o céu da boca), que permite que os jovens suguem enquanto respiram no mesmo tempo. Também se demonstrou que esse fenômeno está ligado à endotermia e até mesmo à placentação (nascidos vivos) e pele.
O Brasilodon existiu ao mesmo tempo que os mais antigos dinossauros conhecidos e provavelmente viveu em tocas como os musaranhos de hoje. Além da difiodontia, os brasilodontídeos possuiam outras características fisológicas associaidas aos mamíferos atuais. Esses animais também apresentavam endotermia ("sangue quente"), placentação e lactaçao
Fotografia microscópica da dentição de Brasilodon, mostrando as diferenças entre o esmalte dos dentes de leite, mais baixo e escuro (à esquerda), e de um dente permanente (à direita), com um esmalte mais alto e translúcido. O dente de leite foi mineralizado em ambiente placentário pobre em oxigênio. O dente permanente, formado após o nascimento, teve seu esmalte mineralizado com altas concentrações de oxigênio. Estes esmaltes dos dentes da segunda dentição também receberam grandes quantidades de nutrientes e Cálcio advindos da amamentação, o que os tornou extremamente translúcidos. (Foto: Reprodução).(galileu)
Respostas na ponta dos dentes
O grupo de pesquisa da UFRGS começou a analisar a dentição dos B. quadrangularis em 2004, após selecionar algumas mandíbulas da espécie, que possuem somente 2 centímetros de comprimento. Com o uso de microscópios avançados, foram tiradas milhares de fotografias que mostraram detalhes dos dentes, do esmalte e da dentina dos extintos animais.(galileu)
Como o esmalte e outros tecidos dentários mineralizados carregam informações valiosíssimas sobre como foram formados, os cientistas conseguiram descobrir que os B. quadrangularis nasciam com uma dentição de leite que era rapidamente substituída por uma permanente, assim com nós, seres humanos, e outros mamíferos. (galileu)
“Além disso, foi possível estabelecer com segurança o número de pré-molares decíduos (de leite) e a sequência de troca destes dentes por seus sucessores dentes da segunda dentição, enquanto a mandíbula dos fósseis se desenvolvia, desde a fase de embrião até a idade adulta”, acrescenta o Cabreira.(galileu)
Segundo os pesquisadores, o estudo mostra também que a difiodontia está associada ao desenvolvimento do palato e que os dentes molares permanentes do animal se originam do mesmo tecido que desenvolve os dentes de leite.
Para além das descobertas dentárias, a pesquisa também é relevante por mostrar que os mamíferos placentários são tão antigos quanto os primeiros dinossauros e que muitas características desse grupos são mantidas há milhões de anos, como a lactação e os cuidados maternos. “Mais surpreendente, a descoberta aponta que certas características de algumas ordens de mamíferos, como os Marsupiais e os Monotremados, teriam surgido como elementos reprodutivos secundários, através da evolução de ancestrais placentários”, conclui o paleontólogo brasileiro (galileu).
EXERCÍCIOS
Leia o artigo e responda as questões bônus para o PRIMEIRO tri.
1) Qual a espécie de mamífero foi descoberta no interior do RGS?
2) Em que tipo de rocha esse fóssil foi encontrado?
3) Qual era a provável alimentação desse animal? Como se descobre essa característica?
4) Que tipo de movimento esse animal podia executar com seus membros? Como se acessa essa informação?
5) Como era o ambiente desses amimais no período triássico?
