Fósseis, Rochas e Cronologia no contexto da Evolução Humana

Esta é a terceira postagem de uma abrangente série sobre o processo evolutivo que originou a todos os seres vivos. Aqui, pretendo explicar como se dá o processo de datação de fósseis, bem como seus métodos à luz do contexto da física, da química e da biologia molecular. Do mesmo modo, pretendo, aqui, demonstrar a importância das rochas e sua relação com a cronologia e a datação da idade dos fósseis. Àqueles que não leram os artigos anteriores, recomendo que seja feito, haja vista que é necessário um conhecimento prévio para uma melhor compreensão dos aspectos aqui abordados.

Os fósseis

Os documentos geológicos ou os "documentos das rochas" assemelham-se aos escritos pelo homem no sentido de que podem ser "lidos". São, basicamente livros antigos esperando para serem decifrados, descobertos e compreendidos, livros estes que contam a nossa história. A linguagem antiga que permeia o livro é, então, a linguagem dos fósseis. Devemos ter em mente que qualquer tipo de resto de um animal pré-histórico pode ser considerado um fóssil. Consequentemente, eles assumem as mais variadas formas, sendo o seu tipo mais comum no estágio de petrificação das partes mais resistentes do corpo de um animal (ossos, dentes, conchas, exoesqueletos, etc). Depois que um animal morre, a sua carne é destruída por animais predadores, necrófagos, larvas, bactérias, etc. Esses agentes destrutivos também agem sobre os ossos e conchas, porém, mais lentamente. Por vezes, essas partes duras, quando em ambientes propícios, isto é, que a protegem da destruição completa, perduram por milhares e até mesmo milhões de anos, tal como é o caso dos animais que vivem na água ou, no caso de animais terrestres, se seus ossos e conchas são arrastados para um rio em tempo de enchente.

A matéria orgânica dos ossos e conchas se desintegra, deixando uma estrutura um tanto porosa. A água, então, infiltra-se no interior do osso e os minerais nela dissolvidos são lentamente depositados ali, de maneira que as porosidades se enchem com depósitos de substâncias como cal e sílica. Em geral, a estrutura original composta de material inorgânico permanece essencialmente como era em vida. Dessa forma, mesmo os detalhes mais sutis da estrutura interna podem ser preservados. Ainda assim, às vezes, o material original do osso ou concha é inteiramente dissolvido e substituído por outras substâncias. Dessa forma, o carbonato de cálcio que compõe uma concha pode, em alguns casos, ser substituído por sílica. O material substituto pode, então, preservar com grande fidelidade a estrutura original, ou ao menos a sua forma geral. Um exemplo extraordinário do primeiro caso é fornecido pelos fósseis de vertebrados recuperados dos depósitos de rocha calcária das Glass Mountais, no Texas, cujas partes foram encontradas completas e intactas. As peças de calcário contendo os fósseis são mergulhadas em grandes tinas de ácido clorídrico. Então, o calcário se dissolve, por uma reação conhecida de qualquer estudante de curso secundário de química, libertando incólumes os fósseis já silicificados. Não obstante, em condições excepcionalmente favoráveis, a substituição do tipo que estamos descrevendo pode até mesmo resultar na preservação de alguns órgãos internos de um animal, isto é, suas partes moles.

Preservativos naturais auxiliaram, algumas vezes, a salvar os materiais orgânicos da destruição. Na Polônia, por exemplo, descobriram-se esqueletos de rinocerontes lanudos, recobertos com alguma carne e pele, sepultados em terrenos embebidos de petróleo. Não raro o corpo e o esqueleto de um animal enterrado se desintegram por completo, mas se o material circundante for suficientemente firme, a cavidade deixada pode conservar os contornos exatos da estrutura desaparecida. Essa cavidade é chamada molde. Ela pode ser preenchida por depósitos naturais, constituindo ainda um contramolde natural da forma do ser original. Não obstante, o molde, quando descoberto, pode ser preenchido com gesso ou outro material plástico (gutapercha, borracha líquida, etc). Talvez os exemplos mais conhecidos do uso dessa técnica sejam os contramoldes dos indivíduos que morreram na erupção do Vesúvio, que soterrou Pompeia em cinzas vulcânicas no ano de 79 a.C. Vale ressaltar que esses moldes e contramoldes revelam a forma, mas não a estrutura interior do ser original.

Semelhantes aos moldes são as impressões algumas vezes deixadas sobre o material circundante por seres ou partes do corpo desaparecidas. A impressão é produzida enquanto o material está mole. Graças a essas impressões, conhece-se alguma coisa a respeito das formas e disposições das nervuras das folhas pré-históricas, das penas de aves extintas, das membranas das asas de répteis voadores, das superfícies da pele dos dinossauros, e muitos outros exemplos, tais como pegadas de animais desaparecidos. Tudo isso fornece dados de grande valor a respeito desses animais. Ainda assim, ocasionalmente, a desintegração das partes moles de um corpo deixa atrás de si uma tênue película de carbono, graças à qual conhecemos, por exemplo, o contorno do corpo do extinto réptil aquático, o ictiossauro. Não obstante, entre os mais perfeitos (inalterados) fósseis conhecidos encontram-se os insetos preservados em âmbar. Quando um biólogo deseja preservar permanentemente um inseto em estado que permita o seu estudo detalhado ao microscópio, ele o embebe em bálsamo numa lâmina de vidro. O bálsamo é a resina de árvores coníferas. Insetos de milhões de anos atrás foram envolvidos e sepultados em resina mole, numa substância pegajosa do pinheiro, tal como acontece hoje com os seus modernos descendentes. A resina, nesse estado, se solidifica e posteriormente se transforma em âmbar (resina fóssil), preservando, desse modo, os mínimos detalhes da estrutura dos insetos nela contidos.

Vimos que ler o registro geológico consiste em dar uma interpretação exata à variedade dos restos fósseis de animais e plantas que habitaram a Terra. No entanto, para tal, devemos sequenciar a relação correta. Os documentos escritos são ligados firmemente, de maneira que as páginas se seguem umas às outras numa sequência exata, fornecendo ao leitor uma visão coerente e unitária. Todavia, como podemos saber qual é a "página 1", a "página 2", a "página 3", e assim por diante? As páginas que compõem o "livro" são camadas de rochas chamadas estratos. Um estrato consiste em um material mais ou menos solidificado, que foi originalmente depositado por agente condutor, como a água ou o vento. Decididamente, a maior proporção dos estratos conhecidos foram depositados sobre o que era então o fundo de extensões baixas de mar. Nesses mares pouco profundos, vive uma multidão de animais, e muitos deles são espécies dotadas de conchas ou esqueletos calcários. À medida que as gerações se sucedem, as conchas e esqueletos se depositam no fundo para formar uma camada de espessura cada vez maior.

Com o tempo, as porções mais profundas desse depósito são sujeitas à pressão das porções superpostas, resultando daí que o depósito se torna mais ou menos solidificado e se consolida em rocha, isto é, rocha calcária, neste caso. Se um rio deságua nesta região de mar raso, os depósitos de material transportado por este rio se mesclam com os restos de animais marinhos. O rio trás, então, os produtos da erosão das terras circundantes, como silte e argila, e, na mistura com eles, restos de animais aquáticos e terrestres, particularmente quando o rio está em fase de inundação. Assim, através de centenas e milhares de anos, o sedimento se acumula e gradualmente se consolida em rochas sedimentares. Como, então, saber quais são as páginas do registro fóssil, os quais citamos no início do tópico? Como um princípio geral, podemos afirmar que os estratos mais antigos são os mais profundos e que, à medida que subimos na série de camadas, como as expostas nas paredes do Grand Canyon, os estratos são sucessivamente mais recentes e mais jovens. Essa sequência temporal decorre, naturalmente, de maneira segundo a qual o material é depositado, conforme acabamos de descrever. As páginas estão, portanto, sobrepostas umas às outras, cronologicamente.


A interpretação das sequências de eventos no registro geológico seria relativamente fácil, caso não houvesse forças perturbadoras e demolidoras em jogo. Um agente destruidor é, obviamente, a erosão, que remove muitas "páginas" e mesmo "capítulos" inteiros do livro de documentos. Durante centenas de milhares ou milhões de anos, certa região é coberta por mar pouco profundo e recebe depósitos sucessivos. Se a crosta terrestre está baixando lentamente, como se sabe que está acontecendo atualmente, os depósitos totalizarão futuramente centenas de metros de espessura. Esse fenômeno se repetiu e se repete muitas vezes na história da Terra. Na realidade, se não houvesse ocorrido, conheceríamos relativamente pouco da história terrestre, porquanto é evidente que os depósitos são quase inacessíveis ao estudo enquanto estão sepultados sob o mar. Felizmente, os estratos desaparecidos pela erosão numa região podem ser preservados em outras. Todavia, não é possível preencher todas as lacunas do registro comparando diferentes regiões da superfície terrestre. Frequentemente, restam falhas nos documentos fósseis da vida animal, porquanto uma espécie animal encontrada numa parte da região ao num dado momento não viveu em outra parte dessa região na mesma época.

Outra fonte de dificuldade na interpretação dos dados geológicos reside no fato de que, às vezes, rochas mais velhas podem vir a se localizar sobre as mais novas. Geralmente, as camadas mais velhas ficam na base da série. Então, forma-se uma cadeia de montanhas por dobramento da crosta terrestre. Este dobramento é acompanhado de uma forte compressão vinda do oeste, que desloca uma porção da crosta na direção leste, empurrando-a por cima dos estratos já existentes nessa região, como se fosse uma sobreposição. Essa falha de empurrão pode se estender por muitos quilômetros. Em consequência, estratos mais antigos são encontrados em cima de estratos mais jovens. Subsequentemente, a superfície terrestre é esculpida pela erosão e, neste processo, se apagam muitos dos sinais dos fenômenos que produziram a sequência observada dos estratos. Para resolver este problema, é necessário fazer uma comparação meticulosa da rocha de uma localidade com a rocha de outra localidade onde as relações entre estratos adjacentes sejam mais nítidas. A comparação envolve pormenores da própria estrutura da rocha, bem como a distribuição dos fósseis-índice, que servem para distinguir rochas formadas numa época de rochas formadas em outras épocas e caracterizadas por outros fósseis-índice. Sempre que possível, faz-se referência a uma região onde o estrato em apreço pode ser encontrado numa posição inalterada em relação aos estratos depositados antes e depois dele.


Os "capítulos" do registro geológico são dispostos numa sequência temporal, cujo resultado é a cronologia geológica em si. A escala cronológica é distribuída de maneira a não contradizer o fato de que, quando não perturbados, os estratos mais antigos ficam abaixo dos mais jovens. Por isso, começa-se a ler o quadro cronológico de baixo para cima. A duração total do tempo geológico é repartida em cinco grandes divisões chamadas eras. A era mais antiga, a arqueozóica, é colocada na base. Os limites das sucessivas eras são determinados pela ocorrência de revoluções geológicas importantes, tais como a formação de grandes cadeias de montanhas. A maioria das eras é subdividida em períodos, separados uns dos outros por fenômenos geológicos de menor magnitude do que os que assinalam o fim das eras. O período mais antigo dentro de uma era é colocado na base da sequência dos períodos que constituem essa era. As estimativas recentes sobre as durações das várias eras são as seguintes:

Arqueozoica e Proterozóica combinadas: 1,5 bilhão de anos;

Paleozoica: 300 milhões de anos;

Mesozoica: 130 milhões de anos;

Cenozoica: 70 milhões de anos;


CENOZOICA

Recente: Gêneros e espécies modernas de animais; Dominância do homem.

Pleistoceno: Muitos mamíferos grandes de tipos ora extintos; Homem fóssil.

Plioceno, Mioceno, Oligoceno, Eoceno, Paleoceno: Durante estes períodos, aumenta a especialização dos mamíferos, muitos grupos atingindo o máximo; Nestes períodos apareceram os representantes ancestrais das ordens mais modernas de mamíferos. Os mamíferos arcaicos atingem o seu máximo no eoceno e a maioria se extingue no fim deste.

MESOZOICA

Cretáceo: Primeiras plantas com flores (angiospermas); árvores decíduas abundantes pela primeira vez; dominância dos dinossauros; mamíferos marsupiais e placentários.

Jurássico: Máximo das amonites; belemnites; insetos abundantes, inclusive insetos sociais; dominância dos dinossauros; primeiras aves: Archaeopteryx; mamíferos primitivos: Pantotheria.


Triássico: Máximo dos anfíbios labirintodontes; primeiros dinossauros; répteis semelhantes a mamíferos: Therapsida; provavelmente os primeiros mamíferos.

PALEOZOICA

Permiano: Expansão das amonites; fim das trilobites; expansão dos répteis: Cotylosauria, Therapsida.

Pensilvaniano: Vegetação luxuriante, formando a hulla; primeiros insetos fósseis; muitos anfíbios labirintodontes; primeiros répteis.

Mississipiano: Foraminíferos, braquiópodes espinhosos e crinóides abundantes; poucos corais e tribolites; muitos tubarões trituradores de conchas; anfíbios.

Devoniano: Braquiópodes, corais e crinóides abundantes; declínio das trilobites; primeiras amonites; plantas e animais terrestres, aracnídeos, dominância dos peixes; primeiros anfíbios.

Siluriano: Corais, braquiópodes e crinóides abundantes; as trilobites começam a declinar; euripterides proeminentes; escorpiões e miriápodes; ostracodermos e placodermos.

Ordoviciano: Primeiros corais, crinóides, cefalópodes, nautilóides, ostracodas; Graptólitos, braquiópodes, caracóis e trilobites abundantes; primeiros vertebrados: ostracodermos.

Cambriano: Dominância das trilobites; braquiópodes; esponjas calcárias; muitos outros invertebrados; ausência de vertebrados; cefalópodes aparecem por volta do fim do período.

PROTEROZOICA

Poucos fósseis; escavações de vermes anelídeos, depósitos calcários de algas; grafita.

ARQUEOZOICA

Ausência de fósseis; evidências indiretas da existência de seres vivos; grafita.


Deve-se ficar bem claro que estes números são simples aproximações. Embora baseados em estimativas cuidadosamente feitas por cientistas competentes, as dificuldades de calcular o tempo geológico em termos de anos são tão grandes, que significativas diferenças de opiniões são inevitáveis. Fenômenos como a taxa de deposição na formação dos depósitos que se transformarão em rochas sedimentares são utilizados no cálculo do tempo necessário para formar rochas de dada espessura. Todavia, as taxas de deposição variam grandemente com as circunstâncias. Demais, o espaço total de tempo que se pode obter pela soma do tempo calculado para a deposição de uma série observada de estratos é de valor limitado, porquanto, como já observamos, um período de tempo de duração incerta frequentemente decorreu entre a deposição de um estrato e a do estrato agora encontrado sobre ele.

Dos vários métodos empregados para calcular o tempo geológico, o mais completo é o que se baseia na taxa segundo a qual o urânio se transforma em chumbo, com emissão de hélio. A idade de algumas rochas pode ser determinada comparando-se o material, uma vez que conhecemos a taxa segundo a qual a desintegração ocorre na madeira ou osso. Quando essa técnica foi aplicada a materiais de idade conhecida, a precisão demonstrada foi tal, que despertou confiança em determinações feitas em materiais de idades desconhecidas. O método do carbono 14 se aplica apenas a materiais orgânicos que ainda contêm carbono; não pode ser empregado em fósseis nos quais toda a matéria orgânica foi substituída por minerais.

Desde que a quantidade de carbono radioativo presente diminui regularmente com o tempo, este método provavelmente nunca poderá ser aplicado a materiais cuja idade ultrapasse a 30 mil anos, mais ou menos. Todavia, a datação acurada dentro desse intervalo de tempo será bastante valiosa. Os primeiros habitantes da América do Norte, por exemplo, são conhecidos apenas por um tipo particular de ponta de flecha (provavelmente usado antes em dardos do que em flechas) as chamadas Pontas Folsom. Peças de osso calcinadas, encontradas com algumas dessas pontas, dão uma data de C14 de 9.833 anos, indicando que estes primitivos americanos viveram há aproximadamente 10 mil anos. Outros métodos físico-químicos serão, indubitavelmente, incrementados para suplementar o método do carbono radioativo. Um deles, já em uso, baseia-se na taxa segundo a qual o flúor se incorpora aos ossos durante a fossilização. Embora se tenha de elucidar ainda certas variáveis do processo, o teste do flúor demonstra ser de grande utilidade e precisão.

Referências Bibliográficas:

[1] BERGOUNIOUX, R. P. 1958. La préhistorie et ses probémes, Paris, Librarie Arthéme Fayard.

[2] BOULE, M., e H. VALLOIS. 1952. Les hommes fossiles. Eléments de paléontologie humaine, 4.ª ed., Paris, Masson et Cie.

[3] COMAS, Juan. 1962. Introduction a la prehistoria general, México, Universidad Nacional Autonoma de México, Instituto de Historia.

[4] COOK, S. F., S. T. BROOKS e H. EZRA-COHN. 1961. "The Process of Fossilization", Southwestern Journal of Anthropology 17 (4), 355-364.

[5] EMILIANI, Cesare. 1960. "Dating Human Evolution", in Sol TAX (org.) Evolution After Darwin, Vol. II: The Evolution of Man, Chicago, The University of Chicago Centennial.

[6] HEIZER, R. F. 1953. "Long-Range Dating in Archeology", in L. A. KROEBER (org.), Anthropology Today, Chicago, The University of Chicago Press, 57-66.

[7] KNOPF, Adolph. 1949. "Time in Earth History", in G. L. JEPSEN, E. MAYR e G. G. SIMPSON (orgs.), Genetics, Paleontology, and Evolution, Princeton, Nova Jersey, Princeton University Press.

[8] LAET, S. J. DE. 1957. Archeology and its Problems, trad. do francês por Ruth Daniel, Londres, Phoenix House. (Cf. especialmente o cap. IV, 58-76, "Problems of Dating".)

[9] LEINZ, Viktor, e Josué Camargo MENDES. 1963. Vocabulário geológico (Com a correspondente terminologia em inglês, alemão e francês), São Paulo, Companhia Editora Nacional.

[10] MENDES, Josué Camargo. 1965. Introdução à paleontologia geral, São Paulo, Companhia Editora Nacional.

[11] MOORE, Ruth. 1961. O homem, o tempo e os fósseis. A história da evolução, trad. de Leônidas Gontijo de Carvalho e Maria Thereza Quintela, São Paulo, Editora Cultrix. (3.ª Parte.)

[12] OAKLEY, K. O. 1951. "The Fluorine-Dating Method", in Yearbook of Physical Anthropology (for 1949) V, 44-52. / 1953. "Dating Fossil Human Remains", in A. L. KROEBER (org.), Anthropology Today, Chicago, The University of Chicago Press.

[13] SHIMER, H. W. 1933. An introduction to the Study of Fossils (Plants and Animals), ed. rev., Nova York, The Macmillan Co.

[14] SIMPSON G. G. 1954. Life of the Past, New Haven, Yale University Press.

[15] STIRTON, R. A. 1959. Time, Life and Man. the Fossil Record, Nova York, John Wiley & Sons.

[16] WASHBURN, S. L. 1953 "The Piltdown Hoax", American Anthropologist 55, 759-62.

[17] WEINER, J. S., K. P. OAKLEY e W. E. Le GROSS CKARCK. 1953. "The Solution of the Piltdown Problem", Bulletin of the British Museum (Nat. History) Geology 2 (3), 141-46;

[18] WEINER, J. S., e K. P. OAKLEY. 1954. "The Piltdown Fraud: Available Evidence Reviewed", Amer. J. Phys. Anthropology, N. S. 12 (I) 1-17.

[19] ZEUNER, Frederick E. 1952. Dating the Past. And introduction to Geochronology, 3.ª ed., Londres Methuen & Co. Ltd.

[20] MUSSOLINI, GIOCONDA - Evolução, Raça e Cultura, 1969. Universidade de São Paulo. Companhia Editora Nacional.

[21] Imagem: Laurent Bruxelles/INRAP.