A reconstrução artística do Yukon do Pleistoceno mostra esquilos terrestres do Ártico catando carne e forrageando plantas dentro do ecossistema das estepes dos mamutes. O DNA antigo de suas tocas e fezes preservadas revela essa complexa teia alimentar, onde até pequenos roedores se alimentavam de megafauna como os mamutes. (Mercedes Minck/Instituto Hakai)
Cientistas reconstruíram genomas de mamutes peludos, cavalos, bisões das estepes e esquilos terrestres que vagavam pelas pastagens do Ártico canadense durante a última era glacial usando DNA encontrado em cocô de esquilo congelado do Yukon.
Na verdade, os fósseis (embora não transformados em pedra), fezes ou coprólitos estavam cheios de DNA de animais, incluindo lobos, gatos predadores, mamutes, cavalos, pássaros, morcegos, gafanhotos e vermes parasitas e 200 tipos de plantas que vão desde sábios a juncos, relata o novo estudo publicado terça-feira na Nature Communications.
“Conseguimos realmente capturar todo o ecossistema, desde a megafauna e plantas, fungos e insetos e toda uma variedade de micróbios”, disse Tyler Murchie, cientista do Instituto Hakai em Campbell River, BC, e principal autor do novo estudo.
Arquivo em um banheiro
Durante centenas de milhares de anos, os esquilos terrestres do Ártico cavaram tocas que incluem uma câmara sanitária.
Um aglomerado de cocô de esquilo terrestre do Ártico foi encontrado no permafrost em Hunker Creek, Yukon, em agosto de 2022. (Scott Cocker)
Esses bolsões cheios de cocô estão corroendo as paredes dos vales ao longo dos rios. Os colegas e co-autores de Murchie no Yukon têm recolhido e preservado estas tocas, que têm outras câmaras cheias de fragmentos de petiscos, que vão desde plantas a ossos e insectos, que os esquilos recolheram entre 30.000 e 700.000 anos atrás.
“Eles são apenas esses pequenos arquivistas naturais que trazem todas essas coisas para seus covis, tendo uma dieta muito ampla… fazendo um monte de cocô em um só lugar”, disse Murchie.
No início, ele ficou surpreso com a quantidade de DNA de mamute e cavalo no cocô de esquilo, mas poucas pesquisas revelaram que mesmo os esquilos modernos comem praticamente qualquer coisa, desde nozes até atropelamentos e roedores menores, e claramente seus primos pré-históricos não eram exigentes.
“Se por acaso houvesse nozes e sementes e suas plantas favoritas, isso seria ótimo. Se por acaso houvesse um mamute morto ali, ou um cavalo morto ou qualquer outra coisa, eles comiam isso. Ou se houvesse algum cocô de cavalo ali, eles comiam.”
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Os esquilos na Califórnia têm aproveitado o boom na população de pequenos roedores chamados arganazes – caçando-os e comendo-os. Este comportamento carnívoro generalizado foi capturado pela primeira vez em vídeos e fotos por uma equipe liderada pela ecologista comportamental Jennifer Smith, como parte de um estudo de longo prazo sobre os esquilos. Os pesquisadores encontraram dezenas de casos de esquilos matando ratazanas, o que, segundo eles, muda nossa compreensão fundamental dos esquilos terrestres. Seu artigo foi publicado no Journal of Ethology.
Cocô é melhor que ossos para preservar DNA
Os pesquisadores compararam fragmentos do DNA do pool com um banco de dados de sequências de DNA conhecidas para combiná-los com diferentes organismos. Em alguns casos, eles conseguiram reunir muitos fragmentos menores para reconstruir todo o genoma.
Murchie disse que foi um desafio extrair DNA dos coprólitos. Mas assim que descobriram, perceberam que era melhor para concentrar e preservar o DNA do que os ossos e sedimentos que vinham estudando há anos, “o que é uma descoberta bastante inesperada”.
Os esquilos terrestres do Ártico desempenham um papel fundamental nos ecossistemas do Ártico. Seus ancestrais da Idade do Gelo deixaram para trás tocas e fezes preservadas no permafrost que agora revelam registros de DNA de ecossistemas antigos. (Governo de Yukon)
A análise de DNA mostrou que a maior parte do cocô veio de parentes do esquilo terrestre do Ártico encontrado hoje no Yukon, mas provavelmente de uma população ou espécie distinta. O cocô de 700 mil anos veio de uma espécie diferente que hoje é encontrada apenas na China, Cazaquistão, Mongólia e Sibéria.
No geral, o estudo mostrou que os tipos de plantas e animais encontrados nas pastagens secas das estepes dos mamutes no leste da Beringia eram relativamente estáveis ao longo de 700 mil anos, durante a época do Pleistoceno – mas completamente diferentes das plantas e animais encontrados no ecossistema da floresta boreal mais húmida da área hoje.
Os pesquisadores verificaram isso observando o DNA encontrado em um coprólito de lebre com raquetes de neve da nossa atual época do Holoceno, que incluía árvores como abetos e amieiros e nenhum dos grandes mamíferos encontrados no cocô do esquilo terrestre.
As alterações climáticas ameaçam o registo das alterações climáticas passadas
Murchie disse que estudar a forma como os ecossistemas evoluíram com mudanças climáticas como esta no passado poderia ajudar os cientistas a descobrir o que acontecerá aos animais que vivem no Árctico à medida que o clima mudar hoje.
Mas as alterações climáticas também significam que os cientistas estão a ficar sem tempo para preservar estes arquivos antigos – um local onde os investigadores recolheram cocó de esquilo para este estudo já descongelou, caiu e foi arrastado para o rio, disse Murchie. “Esses sites estão descongelando muito rápido.”
O pesquisador Tyler Murchie mantém amostras de DNA no laboratório Ancient DNA do Observatório Ecológico do Instituto Hakai na Ilha Quadra, Colúmbia Britânica. Essas amostras revelam as condições ambientais registradas nos coprólitos de esquilos terrestres da Idade do Gelo. (Bennett Whitnell/Instituto Hakai)
Danielle Fraser é chefe de paleobiologia do Museu Canadense da Natureza e estuda antigos mamíferos do Ártico e não esteve envolvida neste estudo. Ela disse por e-mail que inclui muitas “descobertas interessantes” e saber quais espécies estavam presentes e quando é importante para compreender as mudanças climáticas passadas e presentes.
O professor Kurt Kjaer é um pesquisador da Universidade de Copenhague que anteriormente usou DNA em sedimentos para pintar um quadro de um ecossistema de dois milhões de anos na Groenlândia, cheio de mastodontes, renas, gansos, choupos, bétulas e árvores thuja.
Ele disse por e-mail que, há uma década, os coprólitos eram considerados uma fonte improvável de DNA. Ele acha emocionante que agora muita informação possa vir deles.
“Quem teria imaginado que os excrementos de esquilos terrestres preservados no permafrost de Yukon poderiam fornecer informações tão detalhadas sobre os ecossistemas e a história evolutiva que remonta a centenas de milhares de anos? É cientificamente importante e genuinamente fascinante.”
O estudo foi financiado pela Fundação Tula, Fundação CANA, Belmont Forum, BioDiversa, Conselho de Pesquisa em Ciências Naturais e Engenharia e Prêmios de Pesquisa do Norte da Universidade de Alberta.