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22 de maio de 2017

De brutos tiranossauros a gráceis araras - a evolução das aves

Um tiranossauro emplumado, parente próximo dos frangos atuais | autoria desconhecida.

A evolução é um fato. Todos os seres vivos evoluem, o que é algo muito bom, pois o planeta também evolui, e se nós, seres vivos, não evoluíssemos com ele estaríamos fadados desaparecer com a primeira grande mudança ambiental. Dentro deste contexto, espécies novas surgem e antigas desaparecem o tempo todo, sendo que, infelizmente, o desaparecimento de espécies tem sido anormalmente acelerado devido à prepotência de uma arrogante espécie de macaco que surgiu na África a meros 200 mil anos: os seres humanos.

As evidências para a evolução são muitas: fósseis e esqueletos que espécies antigas deixam e que são preservadas nas rochas, estruturas corporais que são parecidas umas com as outras em diferentes espécies, às vezes com a mesma função, às vezes com outras (como as asas dos morcegos e nossas mãos), mutações do DNA, que vemos acontecer o tempo todo, e por aí vai. A evolução é surpreendente e criativa nos seus modos, e algo realmente notável nela é que, até hoje, ninguém descobriu com clareza como funciona! Só sabemos que acontece, disso não temos dúvida.

Hoje quero me restringir a falar da evolução das aves. Por quê? Bem, porque sendo a evolução um tema muito amplo, seria difícil falar com qualidade de todos os seus aspectos e é preciso nos limitar a uma coisa de cada vez. Além disso, a evolução desses simpáticos animais penudos tem algo de especial, que raramente encontra-se em outros grupos: ela é incrivelmente bem documentada no registro fóssil, o que torna um tema fascinante para biólogos evolutivos e para qualquer um que queira entender um pouco de evolução.

Os fósseis são muito importantes para a compreensão do processo evolutivo. Aqui, um fóssil de Archaeopteryx litographica | AMNH.

Agora é um bom momento para trazer uma notícia feliz: à maioria de nós foi ensinado que os dinossauros desapareceram há aproximadamente 66 milhões de anos, quando um enorme meteorito caiu no que hoje é o México, certo? Pois bem, nem todos os dinossauros morreram nessa época. Muitos dinossauros pequenos sobreviveram a essa catástrofe e estão por aí até hoje: são as aves!

Contudo, embora as aves sejam dinossauros, é óbvio que elas mudaram bastante. Perderam os dentes, as longas caudas, os dedos das mãos fundiram-se, além de passarem por uma série de outras modificações. Ganhar penas foi uma dessas? Calma lá, chegaremos nas penas ainda. Agora, algo belo nisso é que a maioria dessas lentas mudanças pelas quais esses dinossauros passaram foram registradas em fósseis, de modo que está sendo possível entender com cada vez mais precisão como se deu a evolução das aves.

Comecemos por dizer, exatamente, quem são elas. Através de cuidadosos estudos e análises, pode-se dizer que fazem parte de um importante grupo de dinossauros carnívoros conhecidos como terópodes, cujos membros mais famosos são os tiranossauros. Sim, o pardalzinho que fica ciscando na praça é parente muito mais próximo dos tiranossauros do que se poderia imaginar. Além desses terríveis carnívoros, outros dinossauros famosos figuram dentro do grupo, como os alossauros, carnotauros, velocirraptores e os deinonicossauros. Estes últimos são os que aparecem na trilogia Jurassic Park com o nome de velocirraptores, porque “deinonicossauro” certamente não é um nome nada comercial, mas os velocirraptores de verdade eram pouco menores do que perus.

O estudo dos fósseis desses dinossauros terópodes e a comparação com as aves modernas mostra que todos eles partilham algumas características comuns, como o pescoço em forma de S, pés com três dedos virados para a frente e um para trás, sendo que os dedos sustentam o corpo (não encostam o resto do pé no chão), entre outros. Além disso, uma característica que muitos deles têm é, justamente, penas.

As penas apareceram nos terópodes, e existe razão para se acreditar que todos fossem cobertos por elas. Porém, atenção: não eram penas como as das aves hoje. Muitas delas eram mais parecidas com cerdas ou, no máximo, com a penugem de pintinhos, que posteriormente evoluíram na forma das penas atuais.

A China possui fósseis extraordinariamente bem preservados de dinossauros/aves que, nos últimos anos, têm fornecido uma enorme e preciosa quantidade de informações a respeito da evolução das aves. Alguns desses fósseis contêm plumas tão bem conservadas que foi possível até mesmo descobrir a cor que elas tinham através de microestruturas chamadas melanossomas. No caso do Sinosauropteryx, um pequeno dinossauro chinês, suas cerdas eram de um tom alaranjado, com a cauda listrada de branco e laranja.

Reconstrução de um Sinosauropteryx com suas cores | autoria desconhecida.

As penas com certeza existiam nos terópodes, mas há evidência de que sejam muito mais antigas. Alguns autores, inclusive, defendem que estas, ou estruturas parecidas e que deram origem a elas, já estavam presentes no ancestral dos dois grandes grupos de dinossauros: os ornitísquios e os saurísquios, de modo que praticamente todos dinossauros possuíam-nas. Esse, entretanto, é um tema controverso e ainda passível de grandes discussões, o qual não entrarei no mérito agora.

A transição dos dinossauros para as aves modernas não se deu apenas no plano das penas. O registro fóssil nos aponta que em um grupo de terópodes chamado celurossauros as duas clavículas fundiram-se em um osso só, conhecido até hoje como fúrcula — ou osso da sorte, para os mais íntimos. Além disso, o osso externo fundiu-se. Estamos dando os primeiros passos para transformar tiranossauros em frangos.

Em seguida, em outro grupo dentro desses celurossauros, outra modificação importante apareceu: os punhos desses animais tornaram-se mais flexíveis e passaram a poder fazer movimentos laterais e giratórios, o que deu origem a um grupo de dinossauros chamados manirraptores (Maniraptora). Alguns manirraptores tinham, inclusive, outra modificação importante em seu esqueleto: os braços inseriam-se lateralmente na cintura escapular (nos ombros), o que os permitia fazer movimentos para cima e para baixo com os braços, como foi observado em fósseis de Unenlagia encontrados na Argentina. Esses movimentos das mãos para as laterais e dos braços para cima e para baixo são a base do movimento que todas as aves fazem hoje em dia para voar.

Unenlagia, um manirraptor da Argentina | José Antonio Peñas.

Em 1996 foram encontrados os primeiros fósseis de dinossauros com penas e, a partir daí, muitos mais foram sendo descobertos, com especial destaque para os fósseis chineses, como já foi dito. As penas, deve-se dizer, são o exemplo mais clássico de exaptação, uma palavra cunhada por Stephen Jay Gould e Elisabeth S. Vrba para descrever quando uma novidade evolutiva é utilizada em algum outro contexto que não aquele no qual ela evoluiu. No caso, as penas evoluíram provavelmente como isolantes térmicos, pois os dinossauros tinham sangue quente, mas foram gradualmente sendo usadas para outra finalidade: o voo.

Hoje em dia, quem olhasse um albatroz ou uma fragata voando nas alturas com tanta majestade facilmente poderia imaginar que as suas penas evoluíram exatamente de modo a permitir o belo voo que essas aves apresentam. No entanto, a origem e primeira função das penas foi inteiramente diferente. Somente depois que as penas dos braços e cauda puderam permitir certo planeio é que começaram a evoluir na direção de manter as aves cada vez mais no ar, uma vez que os dinossauros que as possuíam começaram a usá-las para isso.

A questão de como as aves começaram a voar é muito intrigante e ainda não totalmente esclarecida. Porém, aparentemente, as aves começaram a utilizar seus braços emplumados e com grande capacidade de movimento para ajudá-las a dar impulso quando estivessem subindo alguma coisa íngreme, como penhascos e troncos de árvores, ou quando estivessem capturando presas numa perseguição, seja para derrubar insetos grandes com as penas, como talvez fizesse o Caudipterix, seja para controlar a aterrissagem quando se jogassem sobre alguma presa.

Um Caudipteryx caçando | autoria desconhecida.

A essa altura é justo apresentar um personagem importante desta história. Em 1861, na Alemanha, foi desenterrado o fóssil de um estranhíssimo animal, meio réptil, meio ave, com uma plumagem vistosa. Enviado ao Museu de História Natural de Londres, aquele tornou-se o primeiro exemplar de Archaeopteryx lithographica conhecido. O elo perdido entre as aves e os dinossauros.

Do período Jurássico, os A. lithographica possuíam características de dinossauros e de aves modernas ao mesmo tempo, como penas assimétricas adaptadas ao voo nos braços, mas estes possuíam dedos com garras ainda. A cauda era longa, mas possuía penas retrizes, que ajudam a direcionar o voo. A fúrcula e o esterno eram bem desenvolvidos, sugerindo que ancoravam potentes músculos para bater as asas. Estima-se que pudessem voar por 1,5 quilômetros a 40 km/h. Além disso, seu crânio já apresentava simplificações como o das aves, e podia-se ver o início da forma do que se tornaria um bico, porém ainda com dentes. Esse animal, do tamanho aproximado de uma gralha, é considerado a primeira ave de todas.

A primeira ave conhecida, o Archaeopteryx lithographica - um "réptil glorificado" | John Sibbick.

Porém, ainda estamos no Jurássico e a história das aves vai longe. As aves já surgiram e estão prontas. Embora sendo sempre um grupo dentro dos dinossauros, ou seja, são dinossauros sem tirar nem pôr (“répteis glorificados”, nas palavras de Huxley) essas aves jurássicas ainda não têm a forma e aparência das que vemos por aí hoje em dia. A evolução, no entanto, continua.

No período Cretáceo já existiam aves com a cauda bastante encurtada e com as vértebras mais da extremidade fundidas num único osso, chamado pigóstilo, que as aves têm até hoje. O punho já podia ser completamente virado para trás, como fazem as aves hoje em dia ao fechar e dobrar as asas e, além disso, o pé já possuía um dedo oposto aos três da frente, que era — e é — usado para empoleirar-se. Estamos falando de pequenas aves arborícolas encontradas em fósseis da Espanha e da China, como os pequenos Iberomesornis e Sinornis, respectivamente, ambos do tamanho de um canário.

Fazendo um parêntesis aqui, é importante notar o seguinte: é fácil termos a impressão de que a evolução é uma coisa linear, com uma espécie transformando-se em outra, que por sua vez transforma-se em outra, e assim por diante. Muito dessa ideia é por causa daquela maldita ilustração do macaco caminhando atrás de um homem das cavernas, que caminha atrás de outro “mais evoluído”, até chegar no homem moderno — homem, porque nunca vi aquela ilustração mostrando uma mulher.

Acontece que a evolução se passa mais como uma árvore, com alguns ramos se transformando em uma coisa, outros em outra coisa, e muitas vezes todos convivendo juntos. Veja que existem os dinossauros; dentro desse grupo surgiram os terópodes, e dentro desses surgiram os celurossauros, dos quais surgiram os manirraptores. Nestes, um grupo de indivíduos deu origem às aves. Isto não significa que o surgimento de um grupo implique no desaparecimento do anterior, e todos eles podem conviver juntos. No fim do período Cretáceo tiranossauros, velocirraptores e passarinhos conviveram todos ao mesmo tempo.

Reconstrução de um Iberomesornis | autoria desconhecida.
Um Sinornis, já com as patas iguais à dos pássaros modernos | James Reece.



































Bem, voltando ao assunto, na Espanha, ou no que seria esse país no futuro, surgiu no Cretáceo uma ave com uma inovação importante: a álula. Ou seja, um penacho de penas sobre o polegar que aumenta a capacidade de manobra no voo. O polegar, até hoje, é o único dedo livre que as aves têm nas asas.

Ao final do Cretáceo havia também uma grande variedade de aves marinhas. Cito aqui um grupo curioso, os Hesperornithiformes; aves nadadoras desprovidas de asas e com dentes em seus longos bicos. Pareciam ser hábeis nadadoras, mas deviam ser muito ineficientes para se locomover em terra, pois devido à posição muito posterior dos pés, é provável que deslizassem com a barriga empurrando-se com eles. Nessa época, surgiu outro grupo de aves marinhas que conseguiram sobreviver até os dias atuais: os pinguins!

Ainda no final do período Cretáceo, quando a era dos dinossauros se aproximava cada vez mais de seu final épico, existia um passarinho chamado Gobipteryx vivendo no que hoje é a Mongólia, que é notável por ser a primeira ave conhecida sem dentes a aparecer. Finalmente chegamos nas aves modernas, tais como elas são. Logo em seguida, um gigantesco meteorito maior do que o monte Everest colidiu com o que hoje é a península de Yucatán, no México, causando uma cratera de 180 km de diâmetro e desencadeando uma catástrofe ambiental a nível mundial. Nuvens de poeira cobriram os céus, escureceram a Terra e mataram a maioria das plantas e, depois, quase todos os que dependiam delas. Estima-se que três quartos de todas as espécies da Terra pereceram naqueles malfadados dias.
Um Hesperornithiforme | Carl Buell

Gobipteryx, a primeira ave com bico conhecida | autoria desconhecida.
































Contudo, muitos animais menores sobreviveram. Os pequenos mamíferos que viviam à sombra dos dinossauros finalmente encontraram espaço para se desenvolverem e acabaram tornando-se as espécies mais conspícuas da era Cenozoica, que começou após aquela destruição. Dinossauros pequenos como as aves conseguiram sobreviver também.

O registro fóssil mostra que depois que o plano de corpo das aves atuais foi estabelecido, a taxa de mudança evolutiva disparou, e ocorreu uma grandessíssima diversificação. Pelo visto, esses dinossauros terópodes adquiram plasticidade o bastante para explorar vários nichos novos, ainda mais agora que eles estavam subitamente livres da competição com os pterossauros, que reinaram nos céus durante cerca de 184 milhões de anos. Surgiram muitas espécies diferentes de aves, com diferentes especializações, dos minúsculos e hiperativos beija-flores aos gloriosos condores-dos-andes.

Como vimos, a evolução é um fato. E uma de suas mais incontestáveis evidências pode ser a evolução das aves que, graças ao seu rico e detalhado registro fóssil, nos permitiu acompanhar o seu desenvolvimento desde quando surgiram, milhões de anos atrás, até hoje. Os fósseis foram fundamentais para entender essa mudança e a cada nova descoberta é preciso rever conceitos e elaborar novas teorias.

Recentemente foi encontrado um fóssil de terópode não voador com penas assimétricas — que normalmente são estreitamente associadas ao voo, sugerindo que esse modelo de pena é muito mais antigo do que se imaginava. O que essas penas significavam? Não temos como saber ainda, e talvez precisemos revisar o nosso conhecimento sobre o incrível fenômeno da evolução que transformou carnívoros vorazes em colibris. Mas a ciência é deste jeito. Ela também evolui, assim como os seres que ela mesma estuda.

Após milhões de anos de evolução, dentes deram lugar a bicos, cerdas finas a penas multicores, e terríveis carnívoros à toda exuberância das aves atuais | Shutterstock.

Um comentário:

  1. Materia afascinante, muito bem exposta! Parabens

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