Através da análise de sinais metabólicos relacionados à saúde e à alimentação, os pesquisadores foram capazes de reconstruir detalhes sobre climas e paisagens antigas, incluindo temperatura, condições do solo, níveis de chuva e vegetação. Os resultados, publicados na revista Nature, indicam ambientes que eram significativamente mais quentes e úmidos do que os encontrados nas mesmas regiões atualmente.

A pesquisa sobre metabolitos – as moléculas produzidas e utilizadas na digestão e em outros processos químicos no corpo – pode revelar informações sobre doenças, nutrição e exposição ambiental. Embora a metabolômica tenha se tornado uma ferramenta poderosa na pesquisa médica moderna, raramente foi aplicada a fósseis. Em vez disso, a maioria dos estudos de restos antigos se baseiam no DNA, que ajuda principalmente a estabelecer relacionamentos genéticos, em vez da biologia cotidiana.

“Sempre tive um interesse por metabolismo, incluindo a taxa metabólica do osso, e queria saber se seria possível aplicar a metabolômica a fósseis para estudar a vida primitiva. Descobri que os ossos, incluindo os ossos fossilizados, estão repletos de metabolitos”, disse Timothy Bromage, professor de patobiologia molecular na NYU College of Dentistry e professor afiliado no Departamento de Antropologia da NYU, que liderou a equipe de pesquisa internacional.

Por que Ossos Fossilizados Podem Conservar Química

Nos últimos anos, cientistas descobriram que o colágeno – a proteína que dá estrutura aos ossos, pele e tecidos conectivos – pode sobreviver em ossos antigos, incluindo fósseis de dinossauros.

“Pensava, se o colágeno é preservado em um osso fossilizado, talvez outras biomoléculas estejam protegidas no microambiente do osso também”, disse Bromage, que dirige a Unidade de Pesquisa de Tecido Duro na NYU College of Dentistry.

As superfícies ósseas são porosas e repletas de pequenas redes de vasos sanguíneos que trocam oxigênio e nutrientes com a corrente sanguínea. Bromage propôs que, durante o crescimento do osso, metabolitos circulando no sangue poderiam ficar presos em espaços microscópicos dentro do osso, onde poderiam permanecer protegidos por milhões de anos.

Para testar essa hipótese, a equipe utilizou espectrometria de massa, uma técnica que converte moléculas em partículas carregadas para identificação. Testes em ossos de camundongos modernos revelaram quase 2.200 metabolitos. A mesma abordagem também permitiu que os pesquisadores detectassem proteínas de colágeno em algumas amostras.

Analisando Fósseis de Paisagens Primitivas Humanas

Os pesquisadores então aplicaram esse método a ossos fossilizados de animais datados entre 1,3 e 3 milhões de anos atrás. Essas amostras vieram de escavações anteriores na Tanzânia, Malawi e África do Sul, regiões conhecidas por atividades humanas primordiais.

Os fósseis pertenciam a animais cujos parentes modernos ainda vivem nas proximidades hoje. A equipe analisou ossos de roedores (camundongo, esquilo terrestre, gerbil) e também de animais maiores, incluindo um antílope, um porco e um elefante. Milhares de metabolitos foram identificados, muitos dos quais se assemelhavam a aqueles encontrados em espécies vivas.

Saúde, Dieta e Doença Registradas no Osso

Muitos dos metabolitos detectados refletiram processos biológicos normais, como a degradação de aminoácidos, carboidratos, vitaminas e minerais. Alguns marcadores químicos estavam associados a genes relacionados ao estrogênio, indicando que certos animais fossilizados eram fêmeas.

Outras moléculas revelaram sinais de enfermidade. Em um caso notável, um osso de esquilo terrestre de Olduvai Gorge, na Tanzânia, datado de cerca de 1,8 milhão de anos, apresentou evidências de infecção por um parasita que causa a doença do sono nos humanos. A doença é causada por Trypanosoma brucei e é transmitida por moscas tsé-tsé.

“O que descobrimos no osso do esquilo foi um metabolito que é exclusivo da biologia desse parasita, que libera o metabolito na corrente sanguínea de seu hospedeiro. Também observamos a resposta anti-inflamatória do esquilo, presumivelmente devido ao parasita”, disse Bromage.

Rastreando Dietas e Ambientes Antigos

As evidências químicas também revelaram quais plantas os animais consumiam. Embora os bancos de dados de metabolitos vegetais sejam muito menos completos do que os de animais, os pesquisadores identificaram compostos relacionados a plantas regionais, como aloe e aspargo.

“Isso significa que, no caso do esquilo, ele mastigou aloe e incorporou esses metabolitos em sua própria corrente sanguínea”, explicou Bromage. “Como as condições ambientais da aloe são muito específicas, agora sabemos mais sobre a temperatura, a precipitação, as condições do solo e o dossel das árvores, essencialmente reconstruindo o ambiente do esquilo. Podemos construir uma narrativa em torno de cada um dos animais.”

Esses habitats reconstruídos estão alinhados com pesquisas geológicas e ecológicas anteriores. Por exemplo, a Camada de Olduvai Gorge na Tanzânia foi descrita como floresta de água doce e gramado, enquanto a Camada Superior reflete florestas mais secas e áreas pantanosas. Em todos os locais estudados, as evidências fósseis apontam consistentemente para climas que eram mais úmidos e quentes do que hoje.

“Usar análises metabólicas para estudar fósseis pode nos permitir reconstruir o ambiente do mundo pré-histórico com um novo nível de detalhe, como se fôssemos ecologistas de campo em um ambiente natural hoje”, disse Bromage.

Equipe de Pesquisa e Apoio

Os co-autores do estudo incluem Bin Hu, Sher Poudel, Sasan Rabieh e Shoshana Yakar da NYU College of Dentistry; Thomas Neubert, Christopher Lawrence de Jesus e Hediye Erdjument-Bromage da NYU Grossman School of Medicine; além de colaboradores de instituições na França, Alemanha, Canadá e Estados Unidos. A pesquisa foi apoiada pela The Leakey Foundation, com apoio adicional para o microscópio eletrônico de varredura fornecido pelos Institutos Nacionais de Saúde.