Um novo estudo liderado por Stanford oferece a visão mais clara até agora de como algumas espécies marinhas sobreviveram à maior extinção em massa do nosso planeta, enquanto a maioria dos animais não.

Há cerca de 252 milhões de anos, 96% das espécies marinhas e 70% dos animais terrestres desapareceram durante o evento de extinção Permiano-Triássico, conhecido como a "Grande Extinção". No entanto, nem todos os ramos da árvore evolutiva foram afetados da mesma forma.

Nos oceanos antigos, a extinção dizimou quase todos os braquiópodes, semelhantes a amêijoas, e certos tipos de habitantes do fundo do mar, como os lírios-do-mar (crinoides). Esses foram os animais que dominaram os fundos marinhos durante os primeiros 280 milhões de anos da vida animal na Terra. No entanto, apenas cerca de metade dos moluscos, como amêijoas e caracóis, foram extintos. Desde então, os oceanos da Terra têm sido dominados por moluscos, peixes e equinodermos, como estrelas-do-mar e ouriços-do-mar, que sobreviveram.

O novo estudo, publicado em 6 de julho nos  Anais da Academia Nacional de Ciências (Proceedings of the National Academy of Sciences) , incorpora pela primeira vez as respostas biológicas dos grupos de animais dizimados na extinção e daqueles que se saíram melhor. Os grupos mais afetados foram aqueles cujos metabolismos eram menos tolerantes à água quente e pouco oxigenada. Essas condições prevaleceram em grande parte dos oceanos do mundo durante a Grande Extinção, causada por uma onda de atividade vulcânica que liberou quantidades gigantescas de gases que aquecem o planeta, como dióxido de carbono e metano, na atmosfera.

“Com este estudo, essencialmente queríamos desvendar o mistério de por que, quando vamos à praia, coletamos conchas de amêijoas e caracóis em vez de conchas de braquiópodes”, disse o autor principal do estudo,  José Andrés Márquez , ex-aluno de doutorado no laboratório de Erik Anders Sperling em Stanford. “Nossos resultados mostram que, em diferentes grupos de organismos, as extinções ocorreram em taxas muito mais elevadas para aqueles mais vulneráveis ao aumento da temperatura da água e à diminuição da disponibilidade de oxigênio.”

As descobertas servem como uma espécie de alerta. As condições que precederam o evento de extinção são muito semelhantes ao clima das últimas dezenas de milhões de anos, que está sendo alterado pelas emissões da queima de combustíveis fósseis e outras atividades humanas.

“Este estudo é realmente o prego final no caixão da causa da extinção em massa do Permiano-Triássico”, disse Sperling, autor sênior do estudo e professor associado de Ciências da Terra e Planetárias na  Escola de Sustentabilidade Doerr de Stanford . “A maior extinção em massa de todos os tempos começou em um mundo muito semelhante ao atual, com um oceano relativamente frio e bem oxigenado, e então houve uma injeção gigantesca de dióxido de carbono no sistema terrestre. Compreender como a Terra e sua biota reagiram naquela época pode nos dar pistas sobre o que está por vir.”

Metabolismo refere-se a todos os processos químicos que ocorrem dentro do corpo de um organismo para obter energia e sustentar a vida. Durante o período Paleozoico, que terminou com a Grande Extinção, grande parte da vida oceânica consistia em animais de metabolismo lento, que viviam no fundo do mar, eram em sua maioria imóveis e se alimentavam por filtração, como braquiópodes, crinoides (lírios-do-mar, parentes das estrelas-do-mar) e certos corais e anêmonas-do-mar.

Em contraste, os grupos de animais que persistiram após o Paleozoico exibem maior mobilidade e comportamento predatório, exigindo metabolismos mais acelerados. Essas criaturas marinhas mais modernas incluem peixes – obviamente, animais que se movem com frequência e rapidez – bem como caracóis, ouriços-do-mar e bivalves, como amêijoas, ostras e mexilhões, que são lentos, mas móveis.

Em comparação com os braquiópodes, os bivalves possuem metabolismo muito mais acelerado e maiores necessidades energéticas, pois geralmente têm corpos mais volumosos e extensões musculares semelhantes a "pés" para cavar e rastejar. "É por isso que comemos sopa de mariscos e não sopa de braquiópodes", disse Sperling. "Os braquiópodes quase não têm carne."

Antes da Grande Extinção, os braquiópodes superavam em número os bivalves. Atualmente, restam apenas cerca de 400 espécies de braquiópodes, em comparação com as 10.000 a 15.000 espécies de bivalves. Sperling afirmou que essa drástica mudança se compara à extinção dos dinossauros não-avianos há 65 milhões de anos, durante aquela que é provavelmente a extinção em massa mais famosa, "onde os mamíferos essencialmente tomaram o controle e nunca mais cederam esse nicho aos répteis".

A nova pesquisa se baseia em um  estudo de 2018 liderado por pesquisadores de Princeton e Stanford – incluindo Sperling e  Jon Payne , também coautor do novo estudo – que encontrou evidências indicando que a perda de oxigênio e o aquecimento nos oceanos da Terra foram a principal causa da Grande Extinção. No entanto, os dados fisiológicos desse estudo provinham apenas de espécies oceânicas modernas medidas por outros cientistas, o que distorceu os resultados, favorecendo peixes e crustáceos economicamente importantes em detrimento dos tipos de animais que foram extintos em taxas mais elevadas durante a mortandade em massa.

O trabalho de campo para coletar informações sobre os grupos de organismos impactados ocorreu ao longo dos anos desde o estudo anterior, inclusive nas Ilhas San Juan, no estado de Washington, onde os braquiópodes ainda são comuns. Os pesquisadores coletaram um conjunto diversificado de grupos de animais marinhos representativos daqueles que dominavam os oceanos antes e depois da Grande Extinção. Eles realizaram experimentos em estações de campo e no laboratório de Sperling em Stanford para monitorar o consumo de oxigênio dos organismos em uma câmara e como esse consumo mudava com a temperatura da água. À medida que a temperatura aumenta, as taxas metabólicas dos animais aumentam, pois a energia extra faz com que as reações ocorram mais rapidamente, e eles requerem mais oxigênio.

O trabalho de laboratório mostrou que a fauna paleozoica consegue viver em água com menos oxigênio, em condições que asfixiariam animais marinhos dos grupos modernos. Mas, quando a temperatura aumenta, o metabolismo lento da fauna paleozoica não consegue acompanhar o ritmo e suas necessidades de oxigênio aumentam muito mais rapidamente do que as da fauna moderna. Esse resultado está relacionado, em última análise, às suas diferentes estruturas corporais: a fauna moderna, mais ativa e atlética, requer, no mínimo, mais oxigênio, mas quando as necessidades de oxigênio aumentam (como durante o aquecimento global), ela possui músculos e brânquias adequados para suprir essa demanda.

“O aquecimento global e a perda de oxigênio são os principais fatores”, disse Sperling. Outras pesquisas também apontaram fortemente a acidificação dos oceanos, em que as reações com o dióxido de carbono atmosférico tornam a água do mar mais ácida, dificultando o crescimento das conchas dos organismos. No entanto, embora as novas descobertas sugiram que a acidificação possa ter contribuído para a extinção, ela está longe de ser o fator mais devastador, acrescentou Sperling.

Os pesquisadores de Stanford planejam examinar mais grupos de animais marinhos para entender melhor os impactos interligados dos três fatores de estresse: aquecimento global, falta de oxigênio e acidificação, que estão se tornando cada vez mais severos.

Os pesquisadores enfatizam que a história pode muito bem se repetir, já que as mudanças nas condições oceânicas ameaçam espécies modernas vulneráveis ??a águas mais quentes e com menos oxigênio.

“A má notícia é que, mesmo nas projeções mais pessimistas, estamos caminhando para níveis de aquecimento comparáveis aos do Permiano-Triássico”, disse Sperling. As temperaturas aumentaram de 8 a 12 graus Celsius ao longo de milhares de anos, causando a Grande Extinção, e hoje, em apenas 100 a 200 anos, as temperaturas devem estar de 1,5 a 4 graus Celsius mais altas do que na era pré-industrial até 2100. “Mas a boa notícia é que ainda estamos em um ponto em que podemos mudar as coisas e fazer algo a respeito.”