Como os fósseis se formam?

Vejam essa nova recompensa que a RK Science Factory preparou!

Ilustração: Júlia D'Oliveira

Breve resumo dessa empreitada

Embora muitos físicos considerem a viagem de volta ao passado como praticamente impossível, os paleontólogos (cientistas que estudam como os organismos viveram, morreram e se preservam nas rochas) sabem como decifrar as rochas e viajar no tempo. Organismos preservados em rochas são denominados fósseis.

A ordenação dos fósseis nas rochas nos permite viajar para o passado e revisitar ecossistemas e ambientes que não existem mais. Mais do que contar a história de organismos extintos, fósseis e rochas podem fornecer informações sobre fatores biológicos, condições ambientais e outros processos naturais que ajudam em nosso conhecimento sobre origem, evolução e o futuro da vida na Terra; e talvez até mesmo em outros planetas.

Como todo paleontólogo, eu também testo hipóteses científicas com base principalmente na observação do registro fóssil. Mas, às vezes, apenas observar pode não ser o suficiente para responder importantes questões que há muito tempo continuam em aberto: a vida sempre teve a mesma forma? quais as possíveis formas da vida? em quais lugares, temperaturas e outras condições "impensáveis" os organismos viveram ou ainda podem viver? É nesse momento que devemos rever o caminho de nossas principais dúvidas e realizar experimentos!

As argilas se apresentam em diferentes tipos e com variadas propriedades em nosso planeta (e em outros, como Marte!). Poucas pessoas sabem, mas é possível que os tipos mais comuns de minerais estejam relacionados à origem da vida, além de proporcionar excepcionais formas de preservação em organismos que já não existem há bilhões ou milhões de anos. 

Foto: Gabriel L. Osés

Em meu projeto, tenho tentado entender o efeito de argilas muito especiais (como a ilita) na preservação de organismos que se tornaram fósseis. Para tanto, testo experimentalmente diferentes processos e ambientes que podem levar à fossilização, utilizando técnicas avançadas para acessar esses importantes dados. E também comparo incansavelmente os resultados de meus experimentos com rochas e organismos fossilizados há centenas de milhões de anos.

(NOVO) Chequem as novas recompensas!!! (NOVO)

(NOVO) Chequem as novas recompensas!!! (NOVO)

Mas afinal, por que é importante tentarmos entender como os fósseis se formam?

Meu projeto inova no sentido de unir e comunicar experimentação e observação no esforço integrado para enriquecer as deduções que tiramos a partir do registro fóssil, e permitir que algumas interpretações se tornem compreensões. 

Compreender é diferente de interpretar! Existem várias possibilidades de interpretações no nosso dia a dia. Por exemplo, meus sentidos interpretam o gosto do jiló como uma iguaria (adoro jiló!). Duvido que todos partilhem da mesma interpretação gustativa. Mas todos podemos compreender os benefícios de legumes, frutos e verduras para nossa saúde. É mais ou menos assim que a Ciência funciona.

Se em um belo dia, Leonardo da Vinci não tivesse se perguntado como os passarinhos batem as asas (e, de fato, estudado isso), como teríamos chegado à ideia de aviação? Da mesma forma, sem a corrida espacial e os esforços para a chegada dos seres humanos à Lua, talvez não tivéssemos desenvolvido a ressonância magnética (quem já precisou ou conhece alguém que já precisou desse exame?).

O estudo dos fósseis também pode gerar tecnologias que produzam um retorno direto para nossa sociedade. Pesquisas avançadas sobre imageamento (por exemplo, novas técnicas em tomografia), que consideram as diferenças tênues de contraste de rochas e fósseis, têm contribuído para o avanço também da Biomedicina e, futuramente, na detecção inicial e mais eficiente de vários tipos de câncer. Tudo está interligado em Ciência. 

Assim, o desenvolvimento e o aprimoramento das formas de acesso à informação em rochas e fósseis podem se mover de forma paralela a novas abordagens e perspectivas de outras áreas científicas:

- Estudo da origem e da evolução da vida no cosmos (quem faz isso são os cientistas da área da Astrobiologia): permitindo a constante revisão dos conceitos de habitabilidade, das formas e dos sinais de vida na Terra e fora dela. A interação entre microrganismos e argilas pode remontar à origem da vida e, é claro, está relacionada a vários tipos de metabolismos ainda não totalmente conhecidos ou compreendidos. Esse tipo de interação pode produzir sinais químicos ou bioquímicos (também conhecidos como bioassinaturas) que podem ser detectadas em minerais de argila, mesmo em outros planetas como Marte. Os microrganismos também podem alterar algumas propriedades da argila, fortalecendo a gama de evidências de bioassinaturas;
- Geologia: melhorando o conhecimento em relação aos mecanismos e processos geobiológicos relacionados à precipitação de diferentes fases minerais que podem preservar organismos;
- Física aplicada: no futuro, por meio do desenvolvimento e aperfeiçoamento de técnicas de coleta de dados, e que podem servir para melhorar outros propósitos, como Engenharia biomédica e Ciência de materiais.

E, claro: a Biologia evolutiva e a Paleontologia, por meio da reconstituição de alguns aspectos e mecanismos dos processos de fossilização, será possível acessar ambientes e ecossistemas extintos. Como eu já mencionei, este é um passo importante para que algumas interpretações se tornem compreensões.

Como vai funcionar?

Os experimentos terão duração de 30 e 50 dias (em diversas etapas que terão duração de um a dois anos). Serão utilizadas penas de aves, folhas de plantas e outros organismos (sempre que necessário, com análise prévia do comitê de ética). 

Os organismos serão identificados, medidos e fotografados antes do experimento e durante as etapas de análise. Os exemplares serão distribuídos em aquários de vidro (volume interno: 20cm x 20cm x 20cm, espessura: 2,5cm), metade contendo argila e água, e a outra metade, argila, água e nutrientes (como ferro ou enxofre).

Antes do início do experimento, a argila será analisada por meio de técnicas (que têm alguns nomes estranhos) como difração e fluorescência de raios-X, e microscopia eletrônica de varredura, para verificação e controle dos teores de compostos químicos. Durante todos os experimentos, vamos monitorar a dureza total da água, a concentração de nitrito, nitrato, amônia, pH, oxigênio e condutividade. Esses parâmetros serão observados no primeiro dia, semanalmente até o final do experimento. Em cada amostragem, sedimentos e materiais orgânicos serão investigados quanto a diferenças químicas, mineralógicas e morfológicas, incluindo: precipitação de novas formas mineralógicas (por exemplo, sulfatos de ferro, óxidos de ferro), preservação de compostos orgânicos, retenção de características morfológicas e alterações nos organismos.
Portanto, usaremos uma gama diversificada de técnicas, tais como: testes químicos, sequenciamento de microrganismos, lupas e microscópios etc.

Para comparação, também vou analisar argilas que viraram rochas e preservaram importantes fósseis há centenas de milhões de anos. 

Para o desenvolvimento desse projeto, preciso comprar equipamentos e reagentes para montagem dos experimentos. Como as análises mais importantes serão realizadas em laboratórios mais sofisticados (em Campinas, São Paulo e, até mesmo, na França), terei muitos gastos com tempo de uso de equipamento, gasolina e passagem aérea. Sem contar os campos para coleta de materiais.

Se você quiser saber mais, vamos organizar visitas interativas para que você mesmo entenda esses experimentos!

Venha conhecer meu trabalho e ser paleontólogo por alguns dias!

Parte desse projeto tem sido realizada no Laboratório de Estudos Paleobiológicos da UFSCar - Sorocaba (LEPBio), no Departamento de Física Nuclear da USP, na Unesp - Sorocaba e no CNPEM.

Ao longo desse projeto serão organizados cursos e visitas orientadas ao LEPBio, para que você possa observar e estudar os fósseis comigo. Em nossa coleção temos organismos que viveram há mais de 500 milhões de anos! Você também poderá participar de alguns experimentos orientados e levar alguns de meus artigos autografados para casa.

Também organizarei visitas orientadas de campo na região de Angatuba (pertinho de Sorocaba!). Ali viveram animais aparentados dos répteis e antigas plantas terrestres que desaparaceram há cerca de 250 milhões de anos. Essa extinção em massa é denominada extinção do Permiano e é considerada muito mais catastrófica que a famosa extinção dos dinossauros (aqueles que não são aves... mas se vc quiser saber mais, vai ter que vir comigo!).

Foto: Gabriel Barros

Esta sou eu...

Sou paleontóloga e professora da Universidade Federal de São Carlos, campus Sorocaba, desde 2013. Sou coordenadora e chefe do Laboratório de Estudos Paleobiológicos (LEPBio) (veja https://www.researchgate.net/lab/Laboratorio-de- Estudos- Paleobiologicos-LEPBio-UFSCar-Mirian-Liza-Alves-Forancelli-Pacheco), da mesma instituição. Venho desenvolvendo alguns projetos na área de Paleontologia experimental desde 2012, e também assessorando sobre este tópico desde 2017. Eu desenvolvi principalmente pesquisas sobre fósseis Ediacaranos, Devonianos e do Cretáceo (dêem uma olhadinha nos websites), usando técnicas avançadas.

No momento, estou afastada das atividades  de docência da UFSCar, e trabalhando no desenvolvimento de técnicas mais adequadas para o estudo do registro fóssil. Estou dando início ao meu pós-doutorado no Departamento de Física Nuclear (Instituto de Física da Universidade de São Paulo), junto à Profa. Dra. Márcia de Almeida Rizzutto (minha supervisora). Aliás, os recursos aqui angariados serão exclusivamente voltados para essa pesquisa de pós-doutorado.

Realizo pesquisas em colaboração com cientistas que trabalham comigo desde 2015. Eles são físicos e geólogos da Alemanha (Universidade Técnica de Munique), França (Universidade de Poitiers) e Brasil (Instituto de Física da USP, UNESP, CNPEM, UNISINOS e UFRGS). 

Tenho 35 artigos publicados em periódicos com política editorial seletiva; 4 capítulos de livros; 16 orientações de trabalhos de conclusão de curso; 4 orientações de mestrado; e 3 orientações de doutorado (caso você queira checar, esse é meu currículo: http://lattes.cnpq.br/3481327026891705).

Prêmios e menções honrosas: a) A biodiversidade da Estação Ecológica de Angatuba (menção honrosa), Instituto Florestal e Estação Ecológica de Angatuba; (b) Grupo Focal de Pesquisa (Melhor Projeto de Pesquisa Científica em Astrobiologia) da Escola Avançada de Astrobiologia de São Paulo - SPASA 2011.