Pela primeira vez, os investigadores detectaram com sucesso moléculas relacionadas com o metabolismo em ossos fossilizados de animais que viveram entre 1,3 e 3 milhões de anos atrás. Esses vestígios químicos fornecem informações raras sobre os próprios animais e os ambientes em que viveram.
Ao analisar sinais metabólicos relacionados com a saúde e a dieta, os cientistas são capazes de reconstruir detalhes sobre o clima e as paisagens antigas, incluindo temperatura, condições do solo, precipitação e vegetação. Os resultados foram publicados em naturezareferindo-se a um ambiente mais quente e úmido do que os encontrados hoje na mesma área.
O estudo dos metabólitos (moléculas produzidas e utilizadas durante a digestão e outros processos químicos no corpo) pode revelar informações sobre doenças, nutrição e exposição ambiental. Embora a metabolómica tenha se tornado uma ferramenta poderosa na investigação médica moderna, raramente tem sido aplicada aos fósseis. Em vez disso, a maioria dos estudos de vestígios antigos baseia-se no ADN, que ajuda principalmente a estabelecer relações genéticas, em vez da biologia quotidiana.
“Sempre me interessei pelo metabolismo, incluindo a taxa metabólica dos ossos, e me perguntei se seria possível aplicar a metabolômica aos fósseis para estudar o início da vida. Acontece que os ossos, incluindo os ossos fósseis, estão cheios de metabólitos”, disse Timothy Bromage, professor de patologia molecular na Faculdade de Odontologia da NYU e professor afiliado do Departamento de Antropologia da NYU, que liderou a equipe de pesquisa internacional.
Por que os ossos fossilizados podem preservar produtos químicos
Nos últimos anos, os cientistas descobriram que o colágeno – uma proteína que fornece estrutura aos ossos, à pele e ao tecido conjuntivo – pode sobreviver em ossos antigos, incluindo fósseis de dinossauros.
“Pensei que se o colágeno fosse preservado em ossos fossilizados, então talvez outras biomoléculas seriam protegidas no microambiente ósseo”, disse Bromich, diretor da Unidade de Pesquisa de Tecidos Duros da Faculdade de Odontologia da Universidade de Nova York.
A superfície óssea é porosa e preenchida com uma rede de minúsculos vasos sanguíneos que trocam oxigênio e nutrientes com o sangue. Bromage propôs que à medida que os ossos crescem, os metabolitos que circulam no sangue podem ficar presos em espaços microscópicos dentro dos ossos, onde podem permanecer protegidos durante milhões de anos.
Para testar a ideia, a equipe utilizou espectrometria de massa, técnica que converte moléculas em partículas carregadas para identificação. Testes em ossos de camundongos modernos revelaram quase 2.200 metabólitos. O mesmo método também permitiu aos pesquisadores detectar colágeno em algumas amostras.
Testando fósseis nas primeiras paisagens humanas
Os investigadores aplicaram então este método a ossos fossilizados de animais entre 1,3 milhões e 3 milhões de anos atrás. As amostras vêm das primeiras escavações na Tanzânia, Malawi e África do Sul, áreas conhecidas pelas primeiras atividades humanas.
Os fósseis pertencem a animais cujos parentes modernos ainda hoje vivem perto desses locais. A equipe analisou ossos de roedores (ratos, esquilos terrestres, gerbos), bem como de animais maiores, incluindo antílopes, porcos e elefantes. Foram identificados milhares de metabólitos, muitos dos quais eram muito semelhantes aos metabólitos encontrados em espécies vivas.
Dieta saudável e doenças escritas nos ossos
Muitos dos metabólitos detectados refletem processos biológicos normais, como a quebra de aminoácidos, carboidratos, vitaminas e minerais. Alguns marcadores químicos estão ligados a genes relacionados com o estrogénio, indicando que certos animais fósseis eram fêmeas.
Outras moléculas revelam sinais de doença. Num caso surpreendente, um osso de esquilo terrestre do desfiladeiro de Olduvai, na Tanzânia, datado de cerca de 1,8 milhões de anos atrás, mostrou evidências de infecção pelo parasita que causa a doença do sono em humanos. A doença é causada pelo Trypanosoma brucei e transmitida pela mosca tsé-tsé.
“Encontramos um metabólito nos ossos do esquilo que é exclusivo da biologia do parasita, que libera o metabólito na corrente sanguínea do hospedeiro. Também vimos uma resposta antiinflamatória no metaboloma do esquilo, que pode ser causada pelo parasita”, disse Blomach.
Rastreando Dieta Antiga e Meio Ambiente
Evidências químicas também revelam as plantas que os animais comiam. Embora a base de dados do metabolismo das plantas seja muito menos completa do que a base de dados dos animais, os investigadores encontraram compostos relacionados com plantas locais, como o aloé vera e os espargos.
“O que isso significa é que, no caso do esquilo, ele está mastigando aloe vera e levando esses metabólitos para sua própria corrente sanguínea”, explica Blomich. “Como as condições ambientais do aloe vera são tão específicas, agora sabemos mais sobre temperatura, precipitação, condições do solo e da copa, reconstruindo essencialmente o ambiente do esquilo. Podemos construir uma história em torno de cada animal.”
Estes habitats reconstruídos são consistentes com estudos geológicos e ecológicos anteriores. Por exemplo, os leitos do desfiladeiro de Olduvai, na Tanzânia, são descritos como florestas e pastagens de água doce, enquanto os leitos superiores refletem florestas secas e áreas pantanosas. Em todos os locais de estudo, as evidências fósseis apontam consistentemente para um clima mais húmido e mais quente do que hoje.
“Usar a análise metabólica para estudar fósseis pode permitir-nos reconstruir os ambientes dos mundos pré-históricos com um novo nível de detalhe, como se fôssemos ecologistas de campo nos ambientes naturais de hoje”, disse Bromage.
Equipe de pesquisa e suporte
Outros autores do estudo incluem Bin Hu, Sher Poudel, Sasan Rabieh e Shoshana Yakar da Faculdade de Odontologia da NYU; Thomas Neubert, Christopher Lawrence de Jesus e Hediye Erdjument-Bromage, da Escola de Medicina Grossman da NYU; junto com colaboradores de instituições da França, Alemanha, Canadá e Estados Unidos. Esta pesquisa foi apoiada pela Fundação Leakey, com apoio adicional da Microscopia Eletrônica de Varredura (S10 OD023659 e S10 RR027990) fornecida pelos Institutos Nacionais de Saúde.
