Até agora, o estudo dos fósseis baseava-se maioritariamente na análise morfológica dos esqueletos, ou, em alguns casos, na análise de fragmentos de ADN. No entanto, uma equipa internacional trabalhou numa abordagem radicalmente diferente: a análise do metaboloma. Trata-se do conjunto de moléculas que são produzidas pelo funcionamento interno de um organismo.
O seu trabalho, publicado na Nature, demonstra que estas assinaturas bioquímicas preservadas na estrutura óssea podem sobreviver em escalas de tempo que ultrapassam amplamente o milhão de anos e revelar informações até então desconhecidas. Enquanto o ADN permite traçar as árvores genealógicas, os metabolitos podem representar como o organismo funcionava em vida.
A caixa preta bioquímica do osso
Ao contrário da sua aparência sólida, o osso é um tecido dinâmico e vascularizado. A sua densa rede de microcanais, que serve inicialmente para a irrigação sanguínea e para as trocas nutritivas, acaba por funcionar como uma armadilha natural. Durante o crescimento ósseo, os metabolitos que circulam no sangue (resíduos de processos digestivos, hormonais ou imunológicos) podem, de facto, infiltrar-se e alojar-se nesta matriz microporosa, que oferece uma proteção notável contra a degradação.
Uma equipa de investigadores conseguiu verificar esta hipótese, analisando ossos de ratos com recurso a espectrometria de massa, uma técnica capaz de identificar moléculas pelo seu peso. A análise revelou a presença de cerca de 2200 metabolitos, o que permitiu validar o princípio. Os cientistas aplicaram depois este mesmo método a fósseis de animais (roedores, antílope, elefante) provenientes de sítios importantes para a evolução humana na África Austral e Oriental, datados de 1,3 a 3 milhões de anos.
A análise revelou uma grande quantidade de moléculas ligadas a funções biológicas normais, como o metabolismo dos aminoácidos ou das vitaminas. A presença de certos marcadores específicos permitiu até determinar que alguns indivíduos fósseis eram fêmeas. Esta preservação oferece, portanto, um instantâneo bioquímico do estado fisiológico do animal no momento da sua morte, uma informação que era até então inacessível.
Narrativas de doença e ambiente
O estudo deu um passo inesperado, ao identificar uma patologia infecciosa num osso de esquilo com 1,8 milhões de anos. Os investigadores conseguiram, de facto, isolar um metabolita próprio do parasita Trypanosoma brucei, agente da doença do sono transmitida pela mosca tsé-tsé. Também detetaram a assinatura química da resposta inflamatória do animal hospedeiro. Trata-se de uma das provas diretas mais antigas de uma doença infecciosa conservada em restos fossilizados.
A descoberta de metabolitos de origem vegetal também permitiu revelar segredos igualmente preciosos sobre paisagens desaparecidas. A química do osso do esquilo continha vestígios de aloé, uma planta com exigências ecológicas estritas no que diz respeito à temperatura, precipitação e exposição solar. A presença destas moléculas indica não só a dieta do animal, mas permite deduzir as condições climáticas do seu habitat com uma precisão notável.
Estas reconstruções ambientais, deduzidas da bioquímica fóssil, corroboram os dados geológicos existentes. Graças a estas informações, vai-se desenhando aos poucos uma representação da África Oriental antiga, mais quente e consideravelmente mais húmida do que a atual, com paisagens de florestas abertas, pradarias e zonas pantanosas. Cada fóssil torna-se assim um ponto de dados rico para mapear os ecossistemas do passado.
Para ir mais longe: O que é a metabolómica?
A metabolómica é a ciência que estuda o conjunto das pequenas moléculas, chamadas metabolitos, presentes num organismo num determinado momento. Estas moléculas são os produtos finais ou intermediários das inúmeras reações químicas que mantêm a vida, como a transformação dos alimentos em energia ou a síntese de hormonas. O seu perfil, o metaboloma, é uma impressão digital única e dinâmica.
Ao contrário do genoma, que é estável e herdado, o metaboloma reflete a interação constante entre os genes e o ambiente. Ele muda em resposta à alimentação, ao stress, a uma doença ou à exposição a toxinas. Na medicina moderna, a análise do metaboloma serve assim para o diagnóstico precoce ou para a compreensão dos mecanismos de certas patologias.
A sua aplicação à arqueologia e à paleontologia, como neste estudo, é recente e audaciosa. Consiste em procurar estas assinaturas bioquímicas efémeras em materiais antigos. A sua deteção prova que elas podem fossilizar-se em condições propícias, permitindo assim obter informações sobre a fisiologia e as condições de vida de organismos entretanto extintos.