Richard Rock – um veterano da Guerra do Vietnã, um mestre jardineiro e um ávido colecionador de fósseis – vem catando pedras há 66 anos. Seu local favorito é Mazon Creek, um prolífico leito fóssil localizado a cerca de 112 quilômetros a sudoeste de Chicago. É conhecido não apenas pelos seus fósseis, mas também pela comunidade dedicada de cientistas amadores que enfrentam o calor, a hera venenosa e os carrapatos portadores de Lyme para coletar e catalogar artefatos de um dos maiores reservatórios paleontológicos do mundo.

Em 2023, Andrew Young, também entusiasta de fósseis, perguntou a Rock se ele poderia fotografar suas coleções. Rock “tinha vitrines por toda a casa e uma área de armazenamento sobrecarregada na garagem”, lembra Young. “Fui ao escritório dele, olhei para as prateleiras de vidro, comecei a retirar os espécimes e vi um que tinha uma pequena etiqueta laminada que dizia ‘bebê lampreia’. E pensei comigo mesmo: ‘Isto não é uma lampreia.’”

Descobriu-se que o fóssil era algo muito mais importante. Num estudo publicado hoje na Science, os investigadores do Field Museum, Arjan Mann e Jason Pardo, descrevem o espécime como um tetrápode recém-nascido, um membro da linhagem de quatro membros que deu origem a todos os anfíbios, répteis, aves e mamíferos vivos. Juntamente com um fóssil semelhante já existente nos arquivos do museu e nas análises de dezenas de parentes fossilizados, o filhote derruba a ideia amplamente difundida de que a metamorfose foi essencial para ajudar a tirar da água os primeiros vertebrados terrestres da Terra.

Você sabia? Os primeiros tetrápodes

Você

provavelmente vi fotos de tetrápodes na biologia do ensino médio. Eles eram criaturas antigas e vagamente parecidas com lagartos, iniciando a transição inicial dos vertebrados da água para a terra. Durante décadas, os cientistas assumiram amplamente que os tetrápodes conseguiram esta mudança através da metamorfose – começando como girinos aquáticos, tal como as rãs modernas, e depois reorganizando todo o seu plano corporal para se tornarem adultos parcialmente terrestres.

Esta hipótese surgiu em parte porque os animais modernos que mais se parecem com os primeiros tetrápodes são salamandras que sofrem metamorfose. Mas Florian Witzmann, curador da coleção de fósseis de peixes e anfíbios do Museu de História Natural de Berlim, que não esteve envolvido na nova investigação, argumenta que a analogia sempre foi falha. Faz sentido, diz ele, que a metamorfose possa ter evoluído mais tarde.

Antes do fóssil de Rock aparecer, Mann e Pardo passaram vários anos analisando outro espécime das coleções do Field Museum. Enquanto trabalhava até tarde no laboratório, Mann notou que o misterioso fóssil tinha um pequeno membro em desenvolvimento. Para descobrir que criatura estavam a observar, os investigadores, como diz Mann, “analisaram uma lista de candidatos a animais da época com base na morfologia, eliminando lentamente aqueles baseados em características anatómicas, que excluíam esses grupos, até chegarmos ao nosso diagnóstico”.

Em última análise, imagens obtidas com um microscópio eletrônico de varredura permitiram aos cientistas identificar o animal como um embolômero: um predador parecido com um crocodilo que

dominou ecossistemas entre 280 milhões e 350 milhões de anos atrás. O fóssil de Rock parecia ser da mesma espécie. Seu “espécime mostra mais a parte externa do corpo em um estado mais jovem”, diz Mann. “Portanto, aumentou significativamente a história.”

É importante ressaltar que esses dois filhotes não mostraram sinais de estar em uma fase de vida semelhante à dos girinos. O embolômero preservado pelo fóssil de Rock tem pernas em miniatura, por exemplo, e não possui guelras externas – os apêndices emplumados que as larvas de salamandra usam para respirar debaixo d'água antes de reabsorvê-las na metamorfose. Estes dois fósseis “são basicamente versões miniaturizadas” dos adultos, explica Mann. “Eles ficam progressivamente maiores e maiores, até você obter um animal gigante, do tamanho de um crocodilo.”

Esta é a assinatura do desenvolvimento directo – a mesma estratégia de crescimento utilizada hoje por mamíferos, aves, répteis e até mesmo por muitos anfíbios. O estudo sugere que os primeiros tetrápodes seguiram este plano em vez da metamorfose, pelo que a transição da água para a terra deve ter inicialmente seguido um caminho diferente. De acordo com Nadia Fröbisch, bióloga evolucionista do Museu de História Natural de Berlim que não esteve envolvida na investigação, alguns especialistas em tetrápodes esperavam que aparecesse um fóssil recém-nascido com características de desenvolvimento direto. “Todos nós estávamos esperando por isso”, diz ela. “Nunca tivemos provas diretas, e agora Arjan Mann e Jason Pardo encontraram as provas diretas.”

Ainda assim, estes dois fósseis por si só não excluíram a metamorfose

entre tetrápodes. Talvez os embolômeros fossem um ramo que por acaso evoluiu em direção ao desenvolvimento direto. Mas Mann e Pardo examinaram milhares de fósseis juvenis de outros parentes dos primeiros tetrápodes e não encontraram nenhuma evidência de metamorfose em nenhum deles. “Não é uma espécie”, diz Pardo. “Podemos ir a cada grupo de tetrápodes, a cada animal que faz parte desta transição de barbatana para membro – cada animal que encontramos na assembleia de Mazon Creek que se enquadra nessa categoria carece de qualquer coisa que possa apontar para metamorfose.”

Fröbisch pensa que há pouco a debater sobre a conclusão de Mann e Pardo. “Não consigo pensar em ninguém que diria que isto… não se enquadra de forma alguma no quadro evolutivo”, diz ela. Witzmann concorda. “Os fósseis são muito bonitos”, diz ele. "Você tem tantas partes moles preservadas: cartilagem, ossos, pele. Eu faria a mesma interpretação."

Esta preservação imaculada é uma característica rara dos fósseis encontrados em Mazon Creek. Na maioria dos outros locais, encontrar espécimes de animais recém-nascidos é difícil ou impossível. Os bebês são pequenos e seus esqueletos são parcialmente feitos de cartilagem, que se degrada rapidamente após a morte. É necessário um conjunto específico de condições para preservar os minúsculos pacotes de tecidos moles deixados pelos juvenis.

Felizmente, Mazon Creek estava à altura da tarefa. Há cerca de 309 milhões de anos, a região era um vasto delta de rio, varrido por inundações sazonais que arrastavam lama espessa e rica em ferro para os sedimentos e soterravam muitos azarados.

plantas e animais abaixo dele. Em outros locais, as bactérias teriam decomposto completamente esses organismos. Lá, porém, o ferro dissolvido na lama que cercava as carcaças reagiu com o dióxido de carbono liberado pelas bactérias. Isso transformou a lama em siderita, um mineral de carbonato de ferro. Poucos dias ou semanas após a morte de um organismo, ele estaria envolto em um nódulo mineral duro, às vezes antes que os tecidos moles tivessem tempo de apodrecer.

Este processo geoquímico deixou para trás milhões de concreções: “pequenas pedras em forma de ovo”, como Young as descreve, que os colecionadores podem quebrar ou congelar e descongelar para revelar os fósseis dentro delas. Normalmente, os colecionadores teriam que cavar o solo para recuperar esses orbes. Mas em meados do século XX, a indústria mineira de carvão começou a explorar Mazon Creek, o que tornou as concreções facilmente acessíveis no xisto exposto.

Nas últimas oito décadas, Mazon Creek atraiu a atenção de colecionadores e cientistas cidadãos. “Há um local de mineração de carvão perto de uma grande população durante um período em que as pessoas socializavam em trocas de rochas e tinham uma propensão para colecionar coisas”, diz Young, que serve de ponte entre a comunidade de cidadãos-cientistas de Mazon Creek e os investigadores profissionais do Field Museum. Hoje, alguns desses entusiastas visitam Mazon Creek várias vezes por semana para coletar mais concreções. “São pessoas muito inteligentes e educadas”, diz Pardo. “Eles sabem o que estão vendo melhor do que eu às vezes.”

Desde 1960,

Rock tem sido um membro proeminente desta comunidade de cientistas cidadãos. Inspirado pelos fósseis de samambaias de uma feira de ciências, ele foi a Mazon Creek pela primeira vez no ensino médio, com seu pai. Ele “me mostrou o que era uma boa concreção e que você pode quebrá-la com um martelo”, diz Rock. “Então comecei a colecionar.”

Alguns anos depois, seu pai decidiu contar quantos fósseis Rock havia trazido para casa. “Eu tive que ir a algum lugar”, lembra Rock. “Voltei quatro ou cinco horas depois, e meu pai estava sentado na minha mesa, e eu disse: ‘Bem, você terminou?’ E ele disse: ‘Não… parei aos 50.000’.

Rock não se lembra de ter pegado o bebê tetrápode. Mas depois de ouvir a opinião de Mann e Pardo sobre o espécime, ele soube que precisava doá-lo ao museu. “Percebi muito rapidamente que se tratava de um fóssil extremamente importante”, diz Rock. Nas coleções do museu, e não nas suas, acrescenta, o objeto poderia “ajudar-nos a aprender algo sobre o passado que não sabemos”.

Se a metamorfose não formou a ponte evolutiva entre a água e a terra, então algum outro conjunto de características deve ter feito o trabalho. Por enquanto, ninguém sabe a história completa. “Às vezes é preciso destruir para criar”, diz Mann. "Acabamos de derrubar uma hipótese antiga. Agora temos que começar do zero."

Quanto a Rock, ele está satisfeito que seus 66 anos de colecionador possam contribuir com algo para o empreendimento. O fóssil que ele encontrou é “do tamanho de uma moeda de dez centavos”, lembra ele.

“Minha esposa disse: ‘Como você conseguiu ver para pegá-lo?’ E como eu disse a ela, eu pego tudo – não importa o que seja – porque você não sabe o que é até ter tempo para olhar.”

Eli Stark-Elster | Leia mais

Eli Stark-Elster é bolsista de ciência e engenharia de mídia de massa da AAAS na revista Smithsonian. Ele é estudante de doutorado em antropologia evolutiva na Universidade da Califórnia, Davis. A sua investigação centra-se na documentação dos métodos utilizados para induzir estados alterados de consciência em todas as culturas – ele realiza trabalho de campo na África Austral, onde estuda o uso xamânico de plantas e fungos alucinógenos. Seus escritos e pesquisas foram apresentados na NPR, Psyche and the Conversation. Ele também escreve em seu Substack, Unpublishable Papers.