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No labirinto dos arcossauros

por em 02/07/2021 em Ciência, Notícias | Nenhum comentário

No labirinto dos arcossauros

Você já ouviu falar em arcossauros? Talvez sim, talvez não. Mas de aves e jacarés, com certeza, sim! Estes são os representantes viventes de um grupo de animais que damos o nome de Archosauria. Pode até não parecer, mas aves e jacarés são parentes muito próximos, mais próximos do que jacarés e lagartos, por exemplo. Porém, grande parte da diversidade do grupo Archosauria é conhecida a partir dos fósseis; e inclui animais que você provavelmente conhece, como os dinossauros e os pterossauros, mas também outros parentes marinhos e terrestres dos jacarés atuais.

A origem do grupo Archosauria ocorreu há cerca de 245 milhões de anos. Não muito depois disso (somente alguns milhões de anos), o grupo já apresentava uma grande diversidade de formas, incluindo animais com tipos de locomoção muito distintos, como animais terrestres, voadores e até mesmo nadadores . A evolução desses mais variados tipos de locomoção nos animais só foi possível devido a mudanças anatômicas, principalmente nos membros desses animais. Entretanto, uma locomoção eficiente não depende somente da adaptação dos membros (tipo, asas para os voadores e nadadeiras para os aquáticos), mas também da coordenação dos movimentos das patas dos animais. Existe também um controle importante dos sistemas sensoriais para que tudo funcione de maneira coordenada.

Animais vertebrados possuem dentro da cabeça uma espécie de giroscópio (figura 1). Estes são os canais semicirculares, estruturas que fazem parte daquilo que chamamos de labirinto do ouvido interno. Assim como nós, mamíferos (figura 2), os arcossauros também possuem três canais: anterior, posterior e lateral, além de três tubos ósseos interconectados. Além disso, dentro dos canais existe um líquido chamado de endolinfa, o qual se desloca dentro dos canais por inércia quando o animal movimenta a sua cabeça.

Figura 1: Imagem mostrando em primeiro plano um crânio de crocodilo e de ave com destaque colorido para os canais semicirculares do ouvido interno, além de outros arcossauros como dinossauros e pterossauros e suas respectivas estruturas sensoriais.

 

Figura 2: Anatomia do ouvido interno do ser humano mostrando, dentre outras estruturas, os canais semicirculares em maior detalhe. Retirado da Wikipedia.

 

A movimentação da endolinfa nos canais é detectada por células especiais que enviam para o cérebro a informação de que a cabeça do animal está se movimentando. O cérebro então emite sinais para a ativação de reflexos de músculos da cabeça, pescoço e olho, para que a ativação desses músculos promova uma estabilização da imagem no olho, permitindo assim que o animal mantenha o equilíbrio de forma mais refinada. Você já ouviu falar de labirintite? A labirintite é exatamente uma decorrência do mau funcionamento desses canais, e por isso que pessoas com labirintite perdem a capacidade refinada de se equilibrar ou de focar a imagem.

A anatomia dos canais é muito diferente entre os grupos de animais. Por exemplo, de maneira geral as aves possuem canais muito maiores, mais arredondados e mais altos do que os crocodilos (figura 3). Dado o papel importante que os canais semicirculares desempenham no controle do equilíbrio, muitos estudos resolveram testar as possíveis associações entre a forma do canal e o tipo de locomoção dos animais. Historicamente, os grandes canais semicirculares das aves atuais foram interpretados como uma adaptação ao voo. Por outro lado, os canais semicirculares de crocodilos foram entendidos como uma adaptação para o modo de vida anfíbio desses animais, que se locomovem em ambientes terrestres, mas que também são nadadores eficientes.

Figura 3: Árvore filogenética simplificada dos principais grupos de arcossauros mostrando as diferentes formas dos canais semicirculares em algumas espécies fósseis e viventes, como a águia real (A) e o crocodilo (L). Retirado de Bronzati et al. 2021.

Entretanto, quando olhamos para os animais de hoje, temos que ter sempre em mente que eles apresentam uma combinação de características primitivas e outras adaptações que são resultados de milhões de anos de evolução. Sendo assim, devemos também olhar para os fósseis para entender como estas estruturas se modificaram ao longo do tempo até chegarem ao que vemos hoje. Assim, os primeiros arcossauros são ótimos candidatos para se testar possíveis associações entre a forma dos canais semicirculares e tipos de locomoção. Isso porque eles já possuíam todos os tipos de locomoção visto nos animais atuais como os crocodilos, mas também outros extintos como os crocodilos fósseis totalmente marinhos. A lógica por trás de essa hipótese complicadinha é que, ao estudar os primeiros arcossauros, seria possível também testar se as transformações nos canais estão relacionadas a origem desses modos de locomoção tão diferentes.

Daí, o estudo recém-publicado de Bronzati et al. (2021) analisou a anatomia dos canais semicirculares dos primeiros arcossauros partir de microtomografia computadorizada de dezenas de arcossauros extintos, além de várias espécies viventes de répteis (aves, jacarés, lagartos e tartarugas). E os resultados demonstram que, desde muito cedo, logo após a separação das linhagens aviana e crocodiliana de arcossauros, diferenças nos canais semicirculares entre representantes desses dois grupos já estavam presentes. Entretanto, a morfologia dos canais dos primeiros arcossauros era bastante diferente do que vimos nos animais atualmente.

Este achado vai contra uma hipótese clássica de que os jacarés atuais possuem canais que se assemelham a condição ancestral reptiliana. Esta é mais uma evidência de que, apesar do seu jeitão pré-histórico, é errado considerar os jacarés atuais como animais primitivos que perderam o bonde da evolução. Mas, se os canais semicirculares não apresentam então uma morfologia mais primitiva que a das aves, será que a forma dos canais dessas linhagens está associada ao tipo diferente de locomoção que possuem? É justamente para responder essa pergunta que os fósseis forneceram informações cruciais!

As aves, assim como Santos Dumont, não inventaram o voo. Insetos já voavam por aí milhões de anos antes de os vertebrados começarem a se aventurar pelos ares. Entre os animais vertebrados, foram os pterossauros os primeiros animais a conquistar o ambiente aéreo, há mais de 200 milhões de anos; 50 milhões de anos antes das aves. Mas como eram os canais semicirculares dos pterossauros? Aí que está a sacada…os canais desses animais possuíam tamanho pequeno a médio quando comparado a outros arcossauros. Isso indica que a presença de grandes canais, como observado nas aves atuais, não é um requisito para o voo.

Um cenário similar é observado nos mamíferos – os morcegos, mamíferos voadores, possuem canais geralmente menores do que outros mamíferos como primatas. A ideia de que canais grandes seriam necessários para o voo se baseava no funcionamento dos canais, uma vez canais maiores podem processar mais informação do que canais menores e enviar estas informações ao cérebro. Essa descoberta, de que pterossauros possuíam canais pequenos, ajuda a desconstruir um raciocínio histórico de que o voo é um tipo de locomoção que necessita de maior controle do sistema sensorial quando comparado a outros tipos de locomoção. Mas então por que grandes canais?

A resposta mais provável para essa pergunta é de que grandes canais estão relacionados a uma maior precisão visual. Quando olhamos para a diversidade morfológicas dos canais semicirculares das aves, observamos que as aves de rapina possuem os maiores canais dentre os répteis viventes. Neste sentido, tendo em vista a função dos canais na estabilização da imagem na retina, a presença de canais grandes está provavelmente relacionada a uma maior acuidade visual. Outro exemplo que vai nessa linha é que mamíferos arborícolas ou corredores bastante ágeis também possuem canais maiores do que seus parentes. E nestes animais, a associação entre os canais grandes não se dá de forma direta com o tipo de locomoção, mas sim com o fato de que esses tipos de locomoção necessitam de maior estabilidade do campo de visão para que a locomoção seja realizada de maneira eficiente (Kemp e Kirk, 2014).

Voltando agora a parte interessante (os fósseis, é claro), o estudo demonstrou que ocorreu um aumento no tamanho dos canais semicirculares na linhagem aviana de arcossauros, a qual inclui os famosos dinossauros (figura 4). Alguns dos primeiros dinossauros já possuíam canais tão grande quanto os vistos nas aves atuais, e maior do que os canais dos outros arcossauros contemporâneos. Linkar esse aumento no tamanho dos canais com o sucesso evolutivo dos dinossauros é tentador. Seria a primeira vez que se demonstra que modificações em uma estrutura do sistema sensorial podem ter tido fator decisivo para o sucesso evolutivo destes animais. Mas, por enquanto esse cenário é ainda especulativo. O que podemos dizer com maior confiança é que dinossauros possuíam maior acuidade visual do que seus contemporâneos.

Figura 4: Árvore filogenética dos arcossauros mostrando a evolução do tamanho do labirinto nas espécies. Retirado de Bronzati et al. (2021).

Se você ainda não pegou no sono, deve estar se perguntando: tudo bem, o tamanho dos canais não está diretamente relacionado ao tipo de locomoção…Mas e a forma deles? Sim, assim como as aves, alguns pterossauros também possuem canais bastante arredondados e altos. Porém, essa morfologia também é vista em espécies terrestres; e aqui vai uma má notícia para os paleontólogos. O estudo demonstrou que a forma dos canais está mais relacionada ao formato do crânio dos animais do que ao tipo de locomoção. Então, os canais arredondados de aves e pterossauros é mais um resultado de fazer com que esses canais caibam dentro da porção posterior do crânio desses animais, da mesma maneira que os canais mais baixos visto em jacarés guardam relação com o formato achatado do crânio desses animais.

E por que mesmo essa notícia é ruim para paleontólogos? Porque muitos estudos paleontológicos se basearam nas formas dos canais para inferir o hábito de vida das espécies extintas. E é bem provável que tudo isso precise ser revisto!

O legal de trazer esse calhamaço de informação para vocês é poder mostrar como a ciência evolui bastante rápido. Vimos que esses cientistas (brasileiros, inclusive!) trouxeram os fósseis para dentro de computadores superpotentes e extraíram informações que mudarão como a paleontologia interpretava a anatomia desses animais para sempre. Lógico que os trabalhos de campo ainda são importantes…mas o uso de novas tecnologias já é indispensável. Ah…e como brinde ao leitor corajoso que chegou até aqui, clique nesse link para ver o vídeo que o paleoartista Rodolfo Nogueira fez. Ficou fera demais!

 

Outro texto do Mario Bronzati, com algumas sugestões do Júlio!

 

Referências:

-Bronzati, M., Benson, R. B., Evers, S. W., Ezcurra, M. D., Cabreira, S. F., Choiniere, J., … e Nesbitt, S. J. (2021). Deep evolutionary diversification of semicircular canals in archosaurs. Current Biology.

 – Kemp, A. D., e Christopher Kirk, E. (2014). Eye size and visual acuity influence vestibular anatomy in mammals. The Anatomical Record, 297(4), 781-790.

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