Quando os ecos dos dinossauros se espalharam pelas florestas e caíram através dos desfiladeiros acalmados 66 milhões de anos atrás durante sua extinção, o mundo não ficou em silêncio - os mamíferos correram e tagarelaram em suas sombras, enchendo vazios de espécies novas e em rápida evolução. Os cientistas acham que as primeiras placentas surgiram por volta dessa época, lançando as bases para o maior grupo de mamíferos vivos hoje, incluindo nós.
O Paleoceno - a época após a extinção dos dinossauros não-aviários - marca um dos períodos mais importantes da evolução dos mamíferos, mas os pesquisadores não entendem como e por que os mamíferos evoluíram tão rapidamente durante esse período. A evolução acelerada tende a seguir extinções em massa, mas os cientistas também não entendem esse padrão, diz Tom Williamson, paleontólogo do Museu de História Natural e Ciência do Novo México, em Albuquerque. "Este é o que nós somos na verdade uma parte, nossos próprios ancestrais se originaram neste momento, e é realmente mal compreendido", diz Williamson.
É por isso que ele e uma equipe de seis cientistas dos Estados Unidos, Escócia, China e Brasil estão trabalhando juntos para separar dezenas de fósseis de mamíferos dos primeiros 12 milhões de anos depois que os dinossauros desapareceram para criar a mais detalhada árvore genealógica de mamíferos até hoje. Eles precisarão analisar intrincadas estruturas esqueléticas - incluindo ossos do ouvido e casos cerebrais - para diferenciar espécies, mas as radiografias tradicionais nem sempre conseguem captar essas minúcias. Assim, a equipe formou uma parceria exclusiva com o Laboratório Nacional de Los Alamos (LANL) no Novo México para gerar imagens de alta resolução usando um scanner de nêutrons de última geração. Williamson é o primeiro paleontólogo a colaborar desta forma com o laboratório, que tem raízes na defesa nuclear. A parceria demonstra como a tecnologia nuclear que poderia acabar nos eliminando como espécie também gerou inovações, como esse scanner de nêutrons, que podem nos ajudar a entender nossa própria origem como espécie.
Antes dos dinossauros desaparecerem, um dos grupos mais comuns e diversos de mamíferos correndo pelo planeta eram criaturas parecidas com roedores chamadas multituberculados. Alguns destes sobreviveram à extinção, medindo o tamanho de pequenos ratos. Mas novos grupos de mamíferos também começaram a aparecer após a extinção e mudaram rapidamente. "Você vai de um mamífero do tamanho de um gato a algo do tamanho de uma pessoa em cerca de 300.000 anos, o que é muito rápido", diz Williamson, observando que esse ritmo acelerado é parte do que torna esse período particularmente interessante, mas também desafiador Compreendo.
Tom Williamson registra uma descoberta de fósseis em seu campo na Bacia de San Juan, no noroeste do Novo México. (Laura Poppick) Para chegar a um local de campo privilegiado onde Williamson encontrou ampla evidência desta vida, nós dirigimos várias horas a noroeste de Albuquerque para o ermo da Bacia de San Juan. Quando chegamos, caminhamos por colinas cinzentas e estéreis da cor do pó da lua que outrora foram as margens de um rio. Eles estão agora se desgastando ao vento, derramando lentamente remanescentes de um antigo ecossistema. Isso marca um dos melhores lugares do mundo para encontrar restos de mamíferos neste período de tempo, explica Williamson, enquanto caminhamos para uma depressão plana onde ele teve sorte especial em décadas de caça fóssil.
Eu começo a treinar meus olhos para fósseis em meio aos escombros no chão e pego um pedaço de rocha cinza-esbranquiçada do tamanho do meu punho. Tem um grão direcional que, para mim, parece que pode ser um osso. Eu mostro para Williamson e ele balança a cabeça. "Apenas madeira petrificada", diz ele, não tão impressionado com uma árvore de milhões de anos transformada em pedra quanto eu.
Nas próximas horas, eu treino meus olhos mais intensamente e encontro uma série de outros fósseis: conchas de tartaruga, pele de lagarto, escamas de peixe e muito mais. Mas o que Williamson realmente procura são os restos de mamíferos, especialmente dentes e crânios de animais, incluindo Eoconodon coryphaeus - um pequeno onívoro do tamanho de um gato capaz de escalar - e Pantolambda bathmodon, um herbívoro do tamanho de ovelhas que ficava mais perto do solo. Ele está atrás de dentes e crânios porque outras partes dos esqueletos de mamíferos tendem a parecer surpreendentemente semelhantes se evoluíram para suportar as mesmas condições ambientais. "Esse tipo de idiotas você pensa que eles estão intimamente relacionados quando não estão", explica Williamson.
Mas certas estruturas, incluindo ossos dos ouvidos, não são tão suscetíveis a essa chamada evolução convergente, porque as orelhas não são tão facilmente influenciadas pelo ambiente quanto as outras partes do corpo, diz Williamson. Pequenos orifícios no crânio, onde vasos sangüíneos e nervos conectam o cérebro ao resto do corpo, são identificadores especialmente úteis de diferentes espécies, diz Michelle Spaulding, paleontologista da Purdue University Northwest em Westville, Indiana, envolvida no estudo. “Eles podem criar padrões muito diagnósticos na região do ouvido que nos ajudam a identificar a que grupo um animal pertencerá”, observa ela.
Mas esses buracos são minúsculos e impossíveis de estudar a olho nu, e é aí que a parceria da equipe com o Laboratório Nacional de Los Alamos se torna crucial para o projeto. O laboratório opera alguns dos mais poderosos scanners de raios-X e de nêutrons do mundo, que podem gerar algumas das imagens de maior resolução possíveis, diz Ron Nelson, cientista de instrumentos do Centro de Ciências Neutron do laboratório. Ele testou o scanner de nêutrons em um grande crânio de dinossauro com Williamson no ano passado, gerando com sucesso a varredura de maior resolução de um crânio de tiranossauro já completado. Com confiança na tecnologia, eles agora mudaram para imagens de estruturas menores de mamíferos.
O Laboratório Nacional de Los Alamos foi construído em 1943 para pesquisa de defesa nuclear associada ao Projeto Manhattan, os esforços para desenvolver as primeiras armas nucleares durante a Segunda Guerra Mundial. Desde então, tem expandido cada vez mais suas colaborações com cientistas desde botânicos até físicos, especialmente em seu Centro Científico Neutron que inclui um acelerador de meia milha que gera nêutrons - partículas não carregadas encontradas dentro de átomos que oferecem vantagens de imagem sobre os elétrons usados em X Raios
Enquanto os raios X são absorvidos e são bons em materiais densos de imagem, os nêutrons detectam a composição dentro dos átomos, independentemente da densidade. Isso significa que os nêutrons podem penetrar em materiais e capturar imagens que os raios X não conseguem. Um exemplo clássico que demonstra esse fenômeno é a imagem de uma rosa dentro de um frasco de chumbo. "Os nêutrons são mais sensíveis à flor, então você pode imaginar a flor dentro do chumbo", diz Nelson.
A Neutron Imaging possui uma variedade de aplicações na detecção de explosivos e material nuclear. Mas também oferece novas soluções para imagens de fósseis presos e obscurecidos por minerais densos em rochas. Quebrar os fósseis da rocha destruiria a amostra, então o escaneamento de nêutrons dá aos cientistas uma alternativa não destrutiva - embora as amostras se tornem radioativas por um período de tempo após o escaneamento, observa Williamson. Suas amostras geralmente são seguras para serem manuseadas após alguns dias, mas outros materiais permaneceriam radioativos por muito mais tempo, dependendo de sua composição.
Nelson diz que a parceria com os paleontologistas é mutuamente benéfica, uma vez que desafia o laboratório a superar novos problemas. "Ao melhorar nossas técnicas em suas amostras, melhoramos a capacidade que temos para outros problemas que estamos tentando resolver", diz ele.
Uma varredura de nêutrons (esquerda) e uma varredura de raios X (direita) podem oferecer imagens complementares para o estudo de diferentes componentes de fósseis. (Laboratório Nacional Los Alamos) Além da varredura de fósseis, a equipe examinará a química dos dentes de diferentes espécies para aprender mais sobre o clima em que esses animais viviam. A equipe também examinará dados sobre relações moleculares entre mamíferos modernos e como eles se relacionam com alguns desses animais extintos. espécies. Isso ajuda a fornecer uma calibração de tempo e andaimes para a árvore, mas os dados moleculares ainda têm muitas lacunas que precisam ser preenchidas. É por isso que é tão importante conduzir essas profundas análises de fósseis, diz Anjali Goswami, um paleontologista do Natural History Museum, em Londres, que também estuda a evolução inicial dos mamíferos, mas não está envolvido neste trabalho.
“Uma das coisas mais importantes a fazer é procurar fósseis e procurar por novos sites que não são bem compreendidos”, diz ela, observando que regiões pouco estudadas na Índia e na Argentina, onde ela trabalha, também podem ajudar a preencher as lacunas. o enigma da evolução inicial dos mamíferos.
A árvore genealógica resultante fornecerá um trampolim para explorar mais detalhes sobre essas criaturas antigas, incluindo os diferentes tipos de paisagens e ambientes pelos quais eles passaram, diz Spaulding.
"Depois de descobrir como tudo está relacionado, podemos começar a fazer perguntas mais interessantes sobre a evolução dos mamíferos", diz ela.
