A relação entre o oxigênio, e o surgimento e a diversificação dos animais no Neoproterozóico é um tópico que tem sido extensamente debatido há décadas. Todos os animais conhecidos atualmente precisam de oxigênio em pelo menos uma parte de seus ciclos de vida. Portanto, a transição de um planeta anóxico para oxigenado é considerado por muitos autores como um pré-requisito para o surgimento e a expansão dos animais. No entanto, nosso entendimento sobre a correlação entre fatores ambientais e novidades evolutivas ainda é limitado. Embora seja aceito que os oceanos do Neoproterozóico eram ambientes com pouco oxigênio, pouco se sabe acerca da fisiologia dos metazoários que vivam nessas condições. Com o intuito de elucidar aspectos da fisiologia dos primeiros animais, foram utilizadas abordagens experimentais e bioinformáticas que revelaram o tempo de divergência de vias metabólicas essenciais, e possíveis adaptações fisiológicas dos animais primordiais à condição de hipóxia. A datação do surgimento de genes envolvidos no metabolismo e regulação do oxigênio, como a enzima do ciclo de Krebs, Isocitrato Desidrogenase (IDH), e o regulador celular da homeostase do oxigênio, o fator de transcrição induzido por hipóxia (HIF), sugerem um surgimento pré-Criogeniano dos animais em condições de pouco oxigênio. Tendo isso em vista, entender como os animais modernos respondem em nível molecular a baixos níveis de oxigênio também pode esclarecer aspectos da fisiologia de seus ancestrais. Para isso, a esponja Hymeniacidon heliophila foi usada como um análogo moderno, sendo submetida às condições oceânicas do Neoproterozóico em câmaras de simulação. A análise da expressão gênica diferencial das esponjas mostrou que tanto a condição oxigenada quanto a anóxia desencadeiam as mesmas respostas fisiológicas e moleculares de estresse, sugerindo uma melhor adaptação à hipóxia. Os resultados também sugerem que apesar dos primeiros metazoários não possuírem a via HIF como mecanismo de detecção do oxigênio, eles provavelmente utilizavam outros meios para essa função, como o metabolismo do sulfeto. A superexpressão de genes relacionados à glicólise e à reorganização do sistema aquífero sob estresse oxidativo sugere um possível papel ancestral desses mecanismos nos primeiros animais. Os resultados obtidos aqui revelam possíveis adaptações fisiológicas que podem ter sido vantajosas aos primeiros animais, e ampliam nossa compreensão acerca da relação íntima entre o oxigênio e a diversificação metazoária ao longo da evolução da vida

The relationship between oxygen and the emergence and diversification of animals is a topic that has been extensively debated by scientists over the decades. All animals currently described need oxygen to survive for at least part of their life cycle. Therefore, the transition from an anoxic to an oxygenated planet is considered by many authors as a prerequisite for the emergence and diversification of animals. However, our understanding of the correlation between environmental factors and evolutionary novelties remains limited. Although it is accepted that the Neoproterozoic oceans were habitats with low dissolved oxygen levels, we know little about the respiratory physiology of early animals adapted to live in those environments. To understand the physiology of the first metazoans, experimental and bioinformatic approaches were used here and revealed the divergence time of crucial metabolic pathways, and possible physiological adaptations of early animals to hypoxic conditions. Molecular dating of genes involved in oxygen metabolism and regulation, such as the Krebs cycle enzyme, Isocitrate Dehydrogenase (IDH), and the master-regulator of oxygen homeostasis, the hypoxia-inducible factor (HIF) suggests a pre-Cryogenian emergence of animals in low-oxygen conditions. Considering that, to understand how modern animals respond to low oxygen levels can also shed light on aspects of their ancestors' physiology. To do so, the demosponge Hymeniacidon heliophila was considered as a modern analog and was submitted to the Neoproterozoic oceanic conditions in simulation chambers. Differential gene expression analysis showed that both oxygenated conditions and anoxia trigger the same physiological and molecular stress responses in sponges, suggesting a better adaptation to hypoxia. The results also suggest that although the first metazoans most likely did not have the HIF pathway as an oxygen-sensing mechanism, they probably used other means for that, such as the sulfide-removal pathway. The overexpression of genes related to glycolysis and the remodeling of the aquiferous system under oxidative stress suggests a possible ancestral role of these mechanisms in the first animals. Results presented here reveal possible physiological adaptations that may have been advantageous to early animals and contribute to our understanding of the intimate relationship between oxygen and metazoans diversification throughout the evolution of life.