Porque os organismos pequenos dominam a evolução

Ser pequeno parece, de facto, ser uma grande vantagem em termos evolutivos.

Os maiores dinossauros, pterossauros e mamíferos podem impressionar, mas estes gigantes são largamente superados em número por bactérias microscópicas, algas unicelulares e fungos. Os organismos de menor dimensão são também antigos e extraordinariamente resistentes.

As primeiras evidências de organismos unicelulares remontam a há cerca de 3,8 mil milhões de anos, pouco depois de a Terra recém-formada ter arrefecido o suficiente para permitir o surgimento da vida orgânica. Os animais multicelulares evoluíram há menos de mil milhões de anos, enquanto os animais maiores e mais complexos surgiram há pouco mais de meio milhar de milhões de anos.

Durante a maior parte da história da Terra, o planeta foi dominado por organismos cujo tamanho não ultrapassava o diâmetro de um único cabelo humano.

Os animais de grande porte, em regra, precisam de mais tempo para crescer e atingir a maturidade, reproduzindo-se por isso mais lentamente. Os ratinhos têm um tempo de geração curto - o período necessário para um recém-nascido crescer e reproduzir-se - de aproximadamente 12 semanas, mas os elefantes demoram mais perto de 25 anos.

As espécies maiores costumam evoluir mais devagar e podem ter menor capacidade para enfrentar alterações prolongadas no ambiente físico e biológico. Além disso, os organismos maiores tendem a sair-se pior durante episódios de extinção em massa.

Nada muito maior do que um gato doméstico sobreviveu ao impacto do asteroide que eliminou os dinossauros há 66 milhões de anos.

Ter dimensões muito grandes exige uma especialização muito maior e uma reprodução mais lenta, dois factores que diminuem as probabilidades de sobreviver a perturbações ambientais. Por exemplo, os vertebrados de maior porte necessitam de ossos desproporcionadamente mais espessos e de músculos maiores. Uma musaranha do tamanho de um elefante partiria depressa as patas se tentasse andar.

Por isso, não surpreende que muitos grupos animais pareçam ter origem em tamanhos relativamente pequenos, sendo os representantes das ramificações mais antigas tipicamente minúsculos.

Os grupos-irmãos dos insectos alados incluem os diminutos colêmbolos, na sua maioria com menos de 6 mm, enquanto os tardígrados microscópicos, ou “ursos-de-água”, são o grupo-irmão dos artrópodes - que incluem aranhas e crustáceos - e dos onicóforos.

Os primeiros mamíferos e alguns dos primeiros dinossauros, como o Eoraptor, com menos de dois metros de comprimento, também eram relativamente pequenos quando comparados com os seus descendentes posteriores, frequentemente gigantescos.

Porque é que vale a pena crescer?

Ser maior oferece muitas vantagens. Um tamanho superior pode facilitar a fuga aos predadores - elefantes e baleias têm poucos inimigos para além dos humanos -, a caça de presas, a superação de rivais e a resistência a dificuldades temporárias.

Os organismos maiores tendem igualmente a conservar melhor o calor, devido à área de superfície relativamente menor, e possuem maior potencial para a inteligência.

No entanto, os cientistas consideram que existe um limite máximo para o tamanho das células. A mecânica da divisão celular deixa de funcionar correctamente em dimensões muito pequenas e muito grandes. Todos os seres vivos enfrentam ainda uma limitação física universal identificada por Galileu Galilei: as células maiores tendem a ter menos área de superfície por unidade de volume.

Isto significa que o movimento natural, ou difusão, de moléculas de gases, nutrientes e resíduos para dentro e para fora da célula não basta para manter o seu funcionamento sem um sistema de transporte. Nas células maiores, estas moléculas também têm de percorrer distâncias mais longas.

Assim, construir um organismo maior implica duas coisas. Em primeiro lugar, agrupar muitas células para que possam colaborar. Em segundo, especializar células distintas para tarefas diferentes, incluindo o suporte estrutural, a digestão dos alimentos e o transporte de substâncias como o oxigénio e o CO₂.

A alternativa consiste em tornar-se achatado ou filamentoso, como os vermes-cabelo-de-cavalo, ou fino e plano, como as planárias. Estes animais não necessitam de um sistema de transporte interno porque nenhuma das suas células, nem o respectivo conteúdo, está longe do ar ou da água circundantes.

O paleontólogo Edward Cope (1840-1897) propôs que os indivíduos de todas as linhagens tendem a aumentar de tamanho ao longo do tempo evolutivo. Embora isto seja verdade em termos estatísticos, há muitas excepções, e as extinções em massa frequentemente repõem a situação no extremo menor do espectro.

Represente-se a distribuição de tamanhos de quase qualquer grande grupo de animais e surge uma assimetria positiva evidente: a maioria das espécies está muito mais próxima do menor tamanho do que do maior tamanho no seu grupo de origem, existindo relativamente poucas espécies grandes.

Por exemplo, existem mais espécies de insectos, cerca de 5 milhões, do que em todos os outros grupos de animais juntos, o que faz deles, possivelmente, o grupo animal mais bem-sucedido da Terra.

A maior parte dos insectos são escaravelhos, com um comprimento corporal médio na ordem dos 6 mm. Gigantes como os escaravelhos-hércules, com 17 cm de comprimento, e-elefante, com 13 cm de comprimento, são extremamente raros.

O tamanho reduzido permite aos animais ocuparem uma diversidade maior de nichos e dividirem os recursos de forma mais minuciosa, concentrando mais espécies e indivíduos no mesmo espaço de habitat. Os insectos dominam esta estratégia.

Os pequenos herdarão a Terra - e mais além

Apesar da tendência para os organismos evoluírem para dimensões maiores, os seres mais simples e pequenos continuam a possuir muitas capacidades extraordinárias que os organismos maiores não têm.

Muitos destes diminutos “extremófilos” conseguem sobreviver em ambientes que eliminariam a maioria das outras formas de vida.

Algumas arqueias, organismos unicelulares sem núcleo, suportam temperaturas superiores a 200 °C nas proximidades de fontes hidrotermais profundas, enquanto outras espécies prosperam em águas com elevadas concentrações de sal, ácido e alcalinidade.

De igual modo, os minúsculos tardígrados conseguem resistir a temperaturas entre 150 °C e -200 °C, ao vácuo do espaço, à dessecação durante décadas e a doses de radiação 1 000 vezes superiores às necessárias para matar um ser humano.

Existem até pequenos vermes nemátodes capazes de viver sob 3,2 km de rocha sólida.

Alguns cientistas consideram que os micróbios poderiam sobreviver a viagens interplanetárias no interior de meteoritos. Os cientistas também pensam que qualquer forma de vida encontrada noutro local do Sistema Solar poderá ter uma origem comum com a vida na Terra - começando em pequeno.

Matthew Wills, Professor de Paleobiologia Evolutiva no Centro Milner para a Evolução, Universidade de Bath, e Tim Rock, doutorando em Biologia, Universidade de Bath

Este artigo é republicado de The Conversation ao abrigo de uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.