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O que os olhos nas asas de um inseto fóssil podem nos dizer?

Por Matheus P. dos Santos da Rocha & Cledston Matheus A. Mac√°rio

Quando falamos em Paleontologia, muitos a resumem como uma ciência meramente de descrição de aspectos morfológicos, como o simples trabalho de encontrar um osso, descreve-lo e, por sorte, dar nome a uma nova espécie. Porém, a Paleontologia vai muito além disso. Por meio dela, podemos especular sobre diversos aspectos da vida no passado. Até mesmo alguns cujas evidências, muitas vezes, são escassas no registro fossilífero. Um exemplo disso, seria encontrar uma resposta para a pergunta: como eram os olhos dos dinossauros não-avianos?

Como toda ciência, a paleontologia trabalha, inicialmente, com hipóteses, e essas, podem nos levar para linhas de raciocínio beeeem inusitadas, uma hora podemos estar debatendo sobre buracos negros e a extinção dos dinossauros e isso, mais à frente, pode terminar numa deliciosa (ou não) receita de macarrão com biscoito. A história de hoje começa com uma linhas de raciocínio inusitadas: ela parte de um grupo de insetos fósseis, os Kalligrammatidae…

O que s√£o os Kalligrammatidae?

Chrysoperla carnea – Foto de Julia Stoess

Você já viu em algum jardim por aí pequenas bolinhas sustentadas por um fio bem fino, presas nas folhas das plantas? Se sim, com quase toda certeza você viu ovos de bicho-lixeiro. Pertencentes a uma ordem de insetos chamada Neuroptera, esses inofensivos (para os humanos) insetos são predadores vorazes de ovos de aranhas e outros invertebrados. Essa ordem inclui desde a formiga-leão, até coisas estranhas como os mantispídeos (que parecem uma mistura bizarra entre um marimbondo e um louva-a-deus).

Apesar de n√£o serem um grupo muito comum nos dias de hoje, a representa√ß√£o f√≥ssil deles √© abundante. No Brasil, dados de um trabalho de revis√£o de 2018, d√£o conta que das 379 esp√©cies de insetos descritos para a Forma√ß√£o Crato, da Bacia do Araripe, 76 s√£o neur√≥pteros, ou seja, 20% da diversidade de insetos da forma√ß√£o est√° em uma √ļnica ordem, que atualmente representa 0,6% das esp√©cies de insetos viventes. 

No meio de toda essa diversidade, os f√≥sseis mais enigm√°ticos de Neuroptera s√£o os da fam√≠lia Kalligrammatidae. O primeiro de Kalligrammatidae foi descrito por Johannes Walther, em 1904, com base num material quase completo, encontrado no calc√°rio jur√°ssico de Solnhofen (Alemanha) – aquele mesmo do Archaeopteryx. Desde ent√£o, diversas esp√©cies de Kalligrammatidae foram encontradas em v√°rias localidades, com destaque para os achados na China e nos √Ęmbares birmaneses, ao norte de Mianmar. 

Diversidade dos kalligrammatidae. a. & b. da Forma√ß√£o Crato (Brasil); c., d., e., f., g., h. & p. das Forma√ß√Ķes Jiulongshan ou Haifanggou (China); i., j., k., l., m. & n. da Forma√ß√£o Yixian (China); o. da Forma√ß√£o Karabastau (Cazaquist√£o).” – Imagem original por Julian Kiely (Editado).

Em 1997, o lend√°rio paleont√≥logo Rafael G. Martins-Neto, descreveu, pela primeira vez, um Kalligrammatidae na Forma√ß√£o Crato, batizado de Makarkinia adamsi. De l√° pra c√°, outros trabalhos confirmaram a presen√ßa dessa fam√≠lia no Nordeste Brasileiro e, inclusive, descreveram novas esp√©cies, sendo este, at√© hoje, o √ļnico lugar fora da Europa e √Āsia a ter esses registros.

√Č uma sorte que esses animais ocorram em v√°rios afloramentos do tipo lagerst√§tten (s√≠tios com preserva√ß√£o excepcional) pelo mundo afora. A boa preserva√ß√£o dos f√≥sseis permitiu notar rapidamente a semelhan√ßa dos kalligrammat√≠deos f√≥sseis com as atuais borboletas e mariposas. Essa compara√ß√£o n√£o fica s√≥ por conta do formato, padr√Ķes de colora√ß√£o e desenhos das asas, mas alguns esp√©cimes bem preservados, principalmente em √Ęmbar, mostram tamb√©m a presen√ßa de uma ‚Äúboca‚ÄĚ modificada em um fino e comprido tubo chamado de prob√≥scide, caracter√≠stica marcante das mariposas e borboletas (ambas pertencentes √† ordem Lepidoptera). Mas isso aconteceu nos kalligrammat√≠deos num momento do tempo geol√≥gico em que as borboletas n√£o existiam e as mariposas n√£o eram t√£o abundantes e diversificadas como s√£o hoje.

Fora do Brasil, alguns Kalligrammatidae chegam a ser apelidados de ‚Äúgiant lacewings‚ÄĚ (crisop√≠deos gigantes) e isso chegou ao extremo em algumas esp√©cies f√≥sseis. Comparativamente, algumas esp√©cies f√≥sseis s√£o enormes em rela√ß√£o aos seus irm√£os ainda viventes. Estima-se que as esp√©cies encontradas no Araripe, por exemplo, alcan√ßavam entre 24 a 32 cent√≠metros de envergadura! 

A hist√≥ria dos ‚Äúolhos‚ÄĚ nas asas

Insetos grandes e chamativos podem virar comida facilmente, por isso, precisam ter alguma forma de se proteger da predação. Os kalligrammatídeos que viveram entre o Eojurássico ao Neocretáceo estavam dividindo espaço com lagartos, dinossauros avianos e não-avianos, pterossauros, entre outros predadores . Logo, teria que haver alguma forma deles não sucumbirem a seus colegas de habitat!

As mariposas e borboletas de hoje em dia t√™m algumas estrat√©gias para evitar a preda√ß√£o. Desde proje√ß√Ķes nas asas para desviar a aten√ß√£o do predador, como as mariposas do g√™nero Actias, at√© mimetizar (imitar) folhas secas, tal qual Zaretis itys faz. Outra forma √© ter ‚Äúolhos‚ÄĚ, ou melhor, ocelos em suas asas. Os ocelos s√£o desenhos circulares que aparecem em diversos animais, especialmente nos lepid√≥pteros. Esses c√≠rculos podem aparecer com 2 estrat√©gias diferentes de uso:

Mycalesis patnia – Foto por L. Shyamal
  • A primeira √© ter eles pr√≥ximos √†s margens da asa, fazendo com que a aten√ß√£o de um prov√°vel predador seja focada na ponta da asa e n√£o no centro do corpo do organismo.
  • A outra √© simplesmente aterrorizar! As mariposas da fam√≠lia Saturniidae e as borboletas-olho-de-coruja do g√™nero Caligo, por exemplo, fazem isso muito bem. Elas t√™m ocelos enormes no centro das asas, que imitam – algumas vezes de forma assustadora – os olhos de uma coruja, afastando assim qualquer predador que ouse atac√°-las.
Caligo beltrao – Foto por Quartl

E é nesse ponto que queríamos chegar. Justamente essa segunda estratégia é atribuída a várias espécies fósseis de kalligramatídeos. Desde o primeiro espécime descrito, os ocelos gigantes estão presentes nas asas, e há trabalhos que descrevem e comparam os diversos formatos encontrados.

Makarkinia irmae – Imagem de Machado et al. (2021).

O que isso tem a ver com dinossauros?

Agora, chegou a hora que, ou voc√™s sair√£o desse blog nos chamando de loucos, ou ter√£o o famoso ‚ÄúMind Blow‚ÄĚ. Vamos ao ponto principal: voc√™ j√° parou para pensar sobre o formato dos olhos dos dinossauros n√£o-avianos? Essa √© uma discuss√£o complicada, pois o n√ļmero de olhos de dinossauro preservados no registro fossil√≠fero √©: zero! Mas √© uma curiosidade leg√≠tima querer saber essa informa√ß√£o, tanto que pode ser encontrado por a√≠, em f√≥runs pela internet, pessoas debatendo sobre essa quest√£o.

Como esse tipo de material fóssil para dinossauros é inexistente, parte-se para a comparação com animais recentes, tanto seus parentes mais próximos ainda vivos, quanto possíveis análogos ecológicos. Mas existe ainda outra linha de raciocínio para se debater: não olhar para os dinossauros em si, mas para seus colegas de habitat e, no nosso caso especifico, os kalligramatídeos da Formação Crato.

A reação dos leitores daqui a alguns instantes, pelo menos, na expectativa dos autores…

Como j√° foi mencionado anteriormente, os ‚ÄúGiant Lacewings‚ÄĚ poderiam ter se utilizado da segunda estrat√©gia de uso dos ocelos: para assustar prov√°veis predadores, imitando os olhos de animais com os quais conviveram. A√≠ est√° o ‚Äúpulo do gato‚ÄĚ. Para um predador se assustar com os olhos desenhados nas asas das borboletas-olho-de-coruja √© preciso que tenha um animal no mesmo habitat, que v√° servir de gatilho (o “modelo” dos ocelos de Caligo, uma coruja, por exemplo: um predador assustador, que assuste o predador da Caligo). Mas h√° 120 milh√Ķes de anos n√£o existiam corujas no Cear√°, ent√£o‚Ķquem eram os modelos dos Kalligrammatidae do Crato?

Pantano do Crato – Arte de Olmagon.

Existem dois principais suspeitos: pterossauros e dinossauros, mas vamos por partes. Pterossauros na Bacia do Araripe, segundo Mendes et al. (2020), eram majoritariamente pisc√≠voros (comedores de peixes), com algumas exce√ß√Ķes como Lacusovagus magnificens, que provavelmente vagava pelos p√Ęntanos da regi√£o para ca√ßar anf√≠bios e outras pequenas presas. O trabalho de Mendes, inclusive, coloca os pterossauros como animais no topo da teia tr√≥fica da regi√£o na √©poca. 

‚ÄúTeia tr√≥fica da fauna Cret√°cea do Araripe‚ÄĚ – Mendel et al. (2020)

Mas se os pterossauros cearenses comiam peixes, majoritariamente, os possíveis predadores dos kalligramatídeos (outros insetos, anfíbios, pássaros, pequenos dinossauros, etc.) não estavam no cardápio deles, a priori. Por esse fator, seria compreensível a exclusão desses animais como possíveis modelos para os ocelos.

Escultura do Santanaraptor placidus do Museu Pl√°cido Cidade Nuvens, de Santana do Cariri, CE.

J√° os dinossauros, por outro lado, s√£o os candidatos perfeitos para esse quebra-cabe√ßas ecol√≥gico. Animais como Aratasaurus museunacionali, Mirischia asymetrica (que, assim como “Ubirajara“, foi traficado para Alemanha #MirischiaBelongtoBR) e Santanaraptor placidus, ocupavam o nicho de predadores de m√©dio a pequeno porte da regi√£o do Cariri. Como apontado por Julian Kiely, em seu artigo para o blog ‚ÄúPaleoflora‚ÄĚ,  a forma da asa dianteira na maioria das esp√©cies de kalligramat√≠deos, e o grande tamanho dessas asas,  correspondiam, aproximadamente, ao tamanho e a forma das cabe√ßas de muitos pequenos dinossauros predadores que conviviam com esses insetos (como as esp√©cies mencionadas acima). Desta forma, poder√≠amos inferir que as pupilas dos dinossauros de m√©dio a pequeno porte do Jur√°ssico Superior e do Cret√°ceo Inferior, como os maniraptores (pelo menos), deveriam ser arredondadas, j√° que os ocelos de todos os kalligramat√≠deos conhecidos at√© ent√£o, possuem esse mesmo formato. O que se soma √† evid√™ncia indireta parelela, que considera como base comparativa o formato da pupila dos dinossauros viventes, que s√£o as aves.

Mimetismo de Kalligrammatidae a um Maniraptora  – Imagem de Julian Kiely, 2022.

O poder da especulação

Alguns podem estar se perguntando: qual a import√Ęncia de especular aspectos biol√≥gicos e evolutivos t√£o dif√≠ceis de se comprovar por meio do registro fossil√≠fero? Muito da ci√™ncia come√ßa com especula√ß√£o. As descobertas cient√≠ficas, em geral, nascem de hip√≥tese de algu√©m. Um exemplo cl√°ssico foi a detec√ß√£o das ondas gravitacionais em 2015, que haviam sido previstas por Albert Einstein em 1916.

Focando na √°rea da Paleontologia, um exemplo muito interessante, e, √† √©poca, considerado extremamente especulativo, foi o da exist√™ncia de um radiodonte (grupo que inclui o Anomalocaris) filtrador, batizado de ‚ÄúCeticaris‚ÄĚ. Nada mais que uma especula√ß√£o concebida pelo artista John Meszaros, publicada no livro All Your Yesterdays, de 2013. Por√©m, para surpresa de muitos, em 2014 foi realmente descrito um radiodonte cambriano com h√°bito filtrador, Tamisiocaris borealis.

‚ÄúCeticaris‚ÄĚ – Arte de John Meszaros

Em homenagem √† previs√£o de Meszaros, Tamisiocaris foi inclu√≠do em um novo clado denominado Cetiocaridae. Infelizmente, o nome deste clado n√£o √© mais considerado v√°lido, de acordo com o C√≥digo Internacional de Nomenclatura Zool√≥gica, por n√£o existir nenhum g√™nero real chamado “Cetiocaris“, ent√£o foi formalmente substitu√≠do pelo nome Tamisiocarididae.

Reconstrução de Tamisiocaris РArte de Rob Nicholls

Finalmentes

Com base em todos os argumentos supracitados (Al√ī, professores de reda√ß√£o!), podemos inferir que a hip√≥tese levantada pode levar a especula√ß√Ķes e trabalhos futuros que respondam √†s nossas d√ļvidas (isso claro, se esse post, neste humilde blog, chegar nas pessoas certas, e para isso seu compartilhamento √© fundamental). Gostar√≠amos de agradecer a Julian Kiely do excelente blog ‚ÄúPaleoflora‚ÄĚ pelo artigo que inspirou este, e que isso inspire a todos os nossos leitores a imaginar e especular dentro da ci√™ncia, lan√ßar ideias, compartilh√°-las, pois s√≥ assim a ci√™ncia cresce e prospera, com uni√£o e partilha. 

Referências:

Martins-Neto, R. G. 1997. Neurópteros (Insecta, Planipennia) da Formação Santana (Cretáceo IInferior) Bacia do Araripe, Nordeste do Brasil. X Рdescrição de novos taxa (Chrysopidae, Babinskaiidae, Myrmeleontidae, Ascalaphidae e Psychopsidae). Revista Universidade Guarulhos , São Paulo, v. 2, n.4,. p. 68-83.

Frazer, J. 2016. Butterflies in the Time of Dinosaurs, with Nary a Flower in Sight. Scientific American.

Labandeira, C. et al. 2016. The evolutionary convergence of mid-Mesozoic lacewings and Cenozoic butterflies. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 283. 

Vinther, J., Stein, M., Longrich, N. et al. 2014. A suspension-feeding anomalocarid from the Early Cambrian. Nature 507, 496‚Äď499.

Moura-J√ļnior, D.A. et al. 2018. The Brazilian Fossil Insects: current scenario. Anu√°rio do Instituto de Geoci√™ncia – Ufrj, v. 41, n. 1, p. 142-166. Instituto de Geoci√™ncias – UFRJ.

Mendes, M. et al. 2020. Ecosystem Structure and Trophic Network in the Late Early Cretaceous Crato Biome. Brazilian Paleofloras. Springer, Cham. 

Machado, R.J.P. et al.2021. A new giant species of the remarkable extinct family Kalligrammatidae (Insecta: Neuroptera) from the Lower Cretaceous Crato Formation of Brazil. Cretaceous Research. Volume 120.

Kiely, J. 2022. Restoring the Kalligrammatids: The not-butterflies of the mesozoic. Paleoflora.

Sacos a√©reos evolu√≠ram m√ļltiplas vezes!?

A esp√©cie humana est√° na Terra h√° apenas 300 mil anos. Somos jovens nesse pequena planeta azul e din√Ęmico. Os dinossauros, por sua vez, est√£o por aqui h√° pelo menos 233 milh√Ķes de anos, desde o Per√≠odo Tri√°ssico e, n√£o custa lembrar, permanecem vivos at√© hoje na forma das aves. Esse grupo de animais tolerou e se adaptou a uma grande variedade de climas e mudan√ßas dram√°ticas na configura√ß√£o dos continentes ao longo do tempo. Por isso s√£o um modelo excelente para estudarmos evolu√ß√£o biol√≥gica. Eles t√™m muito a nos ensinar sobre os segredos da sobreviv√™ncia.

Durante o auge do reinado dos dinossauros, na Era Mesozoica, o clima do nosso planeta era muito mais quente do que hoje. Uma das caracter√≠sticas que favoreceu este grupo de animais foi a evolu√ß√£o de sacos a√©reos, um tipo de upgrade do sistema respirat√≥rio. Os sacos a√©reos s√£o estruturas conectadas aos pulm√Ķes, que se espalham por toda cavidade tor√°xica e abdominal desses animais, penetrando inclusive os ossos. Est√£o presentes nas aves atuais e n√£o apenas tornam sua respira√ß√£o mais eficiente, mas tamb√©m ajudam a deixar os seus esqueletos mais leves, o que favorece, por exemplo, o voo. Apesar de muito caracter√≠sticos das aves, os sacos a√©reos n√£o s√£o uma exclusividade dos delas. Eles tamb√©m estavam presentes nos dinossauros n√£o-avianos (todos os outros dinossauros, que n√£o as aves) muito antes da evolu√ß√£o do voo.

Esquema mostrando os sacos aéreos em aves atuais. Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Sacos_a%C3%A9reos

Imagina-se que os sacos a√©reos originalmente favoreceram os dinossauros por funcionarem como um sistema eficiente de capta√ß√£o de oxig√™nio e tamb√©m por serem um sistema de refrigera√ß√£o natural. Se voc√™, hoje, fica ofegante fazendo exerc√≠cios no ver√£o quente, saiba que os dinossauros eram (e s√£o!) muito mais eficientes que voc√™ em captar oxig√™nio e se refrigerar. N√£o √© √† toa que eles sa√≠ram na frente na corrida evolutiva (enquanto nosso grupo, o dos mam√≠feros, ficou por quase 150 milh√Ķes de anos no banquinho de reservas evolutivo).

Já é bem sabido que dinossauros do Período Cretáceo, como o T. rex e alguns pescoçudos, como o Ibirania, tinham um extenso sistema de sacos aéreos pelo corpo. Inclusive, bem parecido com os das aves atuais. Só que a origem e evolução deste sistema tem sido um enigma por várias décadas. Será que os primeiros dinossauros, lá do período Triássico, já tinham sacos aéreos?

O que sabíamos era que a pneumaticidade do esqueleto relacionada a um sistema de sacos aéreos estava presente tanto em dinossauros derivados, ou seja, aqueles que viveram durante o Período Cretáceo, quanto em pterossauros, répteis voadores parentes próximos dos dinossauros. Ambos os grupos seguiram um caminho evolutivo independente a partir do Período Triássico. Uma explicação para a presença de sacos aéreos tanto em dinossauros quanto em pterossauros seria que a origem dessas estruturas se deu bem antes deles terem seguido seu caminho evolutivo independente, isto é, ainda em seus ancestrais.

Por√©m, a quest√£o permaneceu em aberto. Faltavam estudos avaliando a presen√ßa dessas estruturas tanto em dinossauros mais antigos quanto em ancestrais dos pterossauros e dinossauros…

Para nossa sorte, o Brasil têm os fósseis dos mais antigos dinossauros e é aí que entra o estudo publicado agora em Dezembro de 2022 pelo nosso grupo de pesquisa, na revista Scientific Reports:

Para tentar solucionar este enigma, um grupo de pesquisadores brasileiros da Unicamp, UFRN, UFSCar e UFSM e um colaborador da Western University of Health Sciences, dos E.U.A., analisaram tr√™s f√≥sseis de alguns dos mais antigos dinossauros do mundo, Buriolestes, Pampadromaeus e Gnathovorax, do Per√≠odo Tri√°ssico do Rio Grande do Sul. Estes s√£o alguns dos dinossauros mais antigos conhecidos at√© o momento, com 233 milh√Ķes de anos de idade!

Reconstrução do dinossauro herrerassaurídeo Gnathovorax. Arte por Márcio L. Castro.

Foi possível notar que os ossos da coluna vertebral (vértebras) desses animais apresentavam pequenos orifícios nas laterais. Sabemos que os sacos aéreos ingressam no esqueleto através de estruturas semelhantes a isso. Porém, os orifícios encontrados eram muito pequenos, o que talvez indicasse uma outra função.

Realizamos, ent√£o, tomografias de alta resolu√ß√£o (micro-tomografias) para investigar a estrutura interna dos f√≥sseis. A an√°lise revelou uma arquitetura bastante densa nas v√©rtebras desses animais, bem diferente do que conhecemos em esqueletos permeados por sacos a√©reos de dinossauros que viveram no Cret√°ceo ou mesmo as Aves. Por√©m, Buriolestes e Pampadromaeus mostraram uma vascularidade mais complexa no interior das v√©rtebras, do que Gnathovorax. Uma vascularidade mais desenvolvida pode ter servido de alicerce para o surgimento das estruturas pneum√°ticas conhecidas como c√Ęmaras e camelas, t√≠picas da invas√£o das v√©rtebras por sacos a√©reos.

Reconstrução do dinossauro Pampadromaeus. Arte por Márcio L. Castro.

A ausência de pneumaticidade no esqueleto pós-craniano desses dinossauros mais antigos contradiz a hipótese de que os sacos aéreos invasivos presentes em dinossauros e pterossauros são homólogos, ou seja, de que teriam surgido no ancestral comum desses animais. Isso indica que a pneumaticidade óssea associada à sacos aéreos evoluiu pelo menos três vezes independentemente em Avemetatarsalia, grupo que inclui dinossauros, pterossauros e seus parentes. Ou seja, evoluiu de forma independente em pterossauros, dinossauros terópodes (grupo dos dinossauros carnívoros) e sauropodomorfos (grupo dos dinossauros pescoçudos).

Uma árvore simplificada dos dinossauros e seus parentes mostrando a evolução independente dos sacos aéreos em pterossauros, dinossauros terópodes e sauropodomorfos.

Essa descoberta muda a forma como compreend√≠amos os dinossauros e seus parentes. Passo a passo estamos entendendo melhor a sua evolu√ß√£o e o segredo do seu sucesso. √Č poss√≠vel que algum fator ambiental tenha sido o gatilho para a evolu√ß√£o desse sistema sacos a√©reos em diferentes grupos de avemetatarsalianos, mas isso s√£o cenas para os pr√≥ximos cap√≠tulos!

Gostaríamos de agradecer as agências de fomento que tornaram possível esta pesquisa: o CNPq, a FAPESP e a FAPERGS.

Acesse o artigo completo: Aureliano et al. 2022. The absence of an invasive air sac system in the earliest dinosaurs suggests multiple origins of vertebral pneumaticity. Scientific Reports. https://www.nature.com/articles/s41598-022-25067-8

E assista o vídeo de divulgação: https://youtu.be/8XenPxROthY

Um dinossauro pescoçudo nanico é o mais novo dinossauro brasileiro

Os maiores animais a caminharem em terra firme foram os dinossauros saur√≥podes, apelidados de pesco√ßudos. Algumas esp√©cies de pesco√ßudos,¬† como o Argentinosaurus ou o Patagotitan, encontrados na Argentina, podiam ultrapassar 30 metros de comprimento. Verdadeiros colossos capazes de fazer a terra tremer! Mas nem todos os saur√≥podes eram assim… Existiram centenas de esp√©cies desses dinossauros em quase todos os continentes e, apesar da maioria ser conhecida pelo seu grande tamanho, algumas formas adotaram uma tend√™ncia contr√°ria. Existem alguns casos de pesco√ßudos an√Ķes, formas com a altura de um cavalo ou de um camelo, como Magyarosaurus ou Europasaurus, encontrados em ambientes de ilhas antigas. Via de regra, essas formas an√£s s√£o encontradas em ambientes de ilhas, pois devido a restri√ß√£o de √°rea e recursos, a miniaturiza√ß√£o do corpo pode ser uma vantagem. Por√©m, para nossa surpresa, f√≥sseis de uma nova esp√©cie de dinossauro pesco√ßudo an√£o foram encontradas aqui no interior do Brasil, em um lugar que esteve bem longe do mar durante toda a Era dos Dinossauros. Essa esp√©cie de dinossauro foi descoberta na cidade de Ibir√°, no interior de S√£o Paulo, e se tornou uma das menores esp√©cies de dinossauros pesco√ßudos conhecidas do mundo!

Reconstituição da nova espécie de dinossauro anão de Ibirá. Arte por Matheus Gadelha.

Por mais de 15 anos o Prof. Marcelo Fernandes (UFSCar) e seu grupo de pesquisa, eu inclusa, t√™m coletado f√≥sseis no Noroeste Paulista, em uma localidade onde s√£o encontrados abundantes f√≥sseis de dinossauros. As rochas e f√≥sseis dessa localidade datam do Per√≠odo Cret√°ceo e t√™m aproximadamente 80 milh√Ķes de anos. Dentre os f√≥sseis recuperados est√£o restos de dinossauros carn√≠voros, crocodilos, tartarugas e v√°rios outros animais da “Era dos Dinossauros”. Muitos restos de dinossauros herb√≠voros foram encontrados na localidade, mas at√© o momento nenhuma esp√©cie de pesco√ßudo havia sido nomeada para a regi√£o.

Eu procurando por fósseis no sítio onde foram encontrados fósseis do pequeno pescoçudo em Ibirá, SP. Foto por Tito Aureliano.

Fui eu quem trabalhou pela primeira vez, durante a minha gradua√ß√£o, com os f√≥sseis do pequeno dinossauro pesco√ßudo de Ibir√°. √Äquela √©poca, o dinossauro n√£o ganhou nome, mas foi reconhecido como diferente das outras esp√©cies descritas para o Brasil at√© ent√£o. Muito tempo se passou, mais f√≥sseis desse pequeno dinossauro foram encontrados e, finalmente, alguns anos atr√°s, a miss√£o de liderar a descri√ß√£o da esp√©cie desse misterioso dinossauro nanico foi dada ao paleont√≥logo Bruno Navarro, atualmente estudante de doutorado no Museu de Zoologia da USP, e especialista em dinossauros saur√≥podes. Bruno, Marcelo e eu contamos com a ajuda de uma excelente equipe de colaboradores nesse processo e, no √ļltimo dia 15 de setembro, apresentamos formalmente essa nova esp√©cie de dinossauro ao mundo cient√≠fico.

O colega Bruno Navarro em Ibirá, SP, procurando por fósseis. Foto do arquivo pessoal de Bruno.

Comparando os f√≥sseis do pequeno dinossauro de Ibir√° com materiais de outros animais do mesmo grupo encontrados no Brasil e no mundo, foi poss√≠vel concluir que ele pertencia √† fam√≠lia dos saltassauros, um grupo de titanossauros que inclui algumas esp√©cies de j√° de tamanho bastante reduzido. Al√©m disso, o pequeno dinossauro de Ibir√° apresentava v√°rias caracter√≠sticas √ļnicas, n√£o compartilhadas com seus parentes mais pr√≥ximos, logo, uma nova esp√©cie poderia ser batizada. O nome escolhido foi Ibirania parva. Ibirania √© a jun√ß√£o das palavras Ibir√° – cidade onde a esp√©cie foi encontrada – e ania que em grego significa ‚Äúcaminhante, peregrino‚ÄĚ. J√° parva √© o latim para ‚Äėpequeno‚Äô. Como a palavra Ibir√° vem do Tupi para ‚Äú√Ārvore‚ÄĚ – √© poss√≠vel traduzir o nome desse dinossauro como ‚Äúo pequeno peregrino das √°rvores‚ÄĚ.

Reconstituição artística de Ibirania parva por Hugo Cafasso.

Desde o princípio era possível notar que os fósseis desse pescoçudo de Ibirá eram muito pequenos quando comparado a outros titanossauros, mas ao estimar o tamanho aproximado de um dos espécimes analisados, nos surpreendemos. Ele teria entre 5 e 6 metros de comprimento e seria da altura de uma vaca, o que o colocaria entre as menores espécies de saurópodes já descritas do mundo! Para checar se o tamanho reduzido seria porque o  espécime era apenas um jovem quando morreu, resolvemos analisar o tecido ósseo fossilizado do dinossauro ao microscópio. Essas amostras foram analisadas pelo paleontólogo Tito Aureliano, atualmente estudante de doutorado da Unicamp. A partir da análise do tecido ósseo foi possível concluir que Ibirania realmente era uma espécie de titanossauro anão, já que os fósseis pertenciam a um animal adulto no momento de sua morte, ou seja, ele não cresceria mais ao longo de sua vida.

Tamanho estimado de Ibirania parva comparado a um humano de 1,80m. Em destaque as partes descobertas do esqueleto.

Vértebra dorsal de Ibirania parva. Imagem de Navarro et al. (2022). Escala = 10cm.

No interior de S√£o Paulo, durante o final do Per√≠odo Cret√°ceo, h√° 80 milh√Ķes de anos, caminharam muitos dinossauros pesco√ßudos de grande tamanho, e at√© gigantes, como o Austroposeidon. Mas havia algo de especial na regi√£o de Ibir√°, que favoreceu a exist√™ncia de pesco√ßudos nanicos. Diferente de outros an√Ķes que viviam em ilhas tropicais onde hoje √© a Europa, como Magyarosaurus ou Europasaurus, Ibirania vivia no interior do Brasil, em um ambiente semi-√°rido com per√≠odos chuvosos intercalados por secas intensas. Foi esse ambiente hostil, com recursos limitados periodicamente, que selecionou esses pequenos dinossaurinhos herb√≠voros, que ao inv√©s de migrar, provavelmente permaneciam residentes na regi√£o.

Ibirania √© a primeira esp√©cie comprovadamente an√£ das Am√©ricas e viveu em um contexto muito diferente dos outros dinossauros pesco√ßudos an√Ķes j√° encontrados. Ela acrescenta novas informa√ß√Ķes sobre a evolu√ß√£o dos titanossauros e tamb√©m sobre a ocorr√™ncia de nanismo em dinossauros saur√≥podes. Ibirania recebeu o apelido carinhoso de ‚ÄúBilbo‚ÄĚ, em refer√™ncia ao hobbit de “O Senhor dos An√©is”, por ser um nanico entre gigantes. Se voc√™ quiser saber todas as descobertas que este ‚Äėdinossauro-Hobbit‚Äô j√° forneceu, assista √† playlist: https://www.youtube.com/watch?v=_kH96sPGjfg&list=PLHPifkNwYyYYNFP-wvUXNti7NGkfNQ8hz.

O estudo foi publicado na revista Ameghiniana e pode ser acessado AQUI.

Assista também ao vídeo de divulgação:

Referência:

A. Navarro, B., M. Ghilardi, A. ., Aureliano, T., Díez Díaz, V., N. Bandeira, K. L., S. Cattaruzzi, A. G., V. Iori, F., M. Martine, A., B. Carvalho, A., Anelli, L. E., A. Fernandes, M., & Zaher, H. (2022). A NEW NANOID TITANOSAUR (DINOSAURIA: SAUROPODA) FROM THE UPPER CRETACEOUS OF BRAZIL. Ameghiniana, 59(5), 317-354. https://doi.org/10.5710/AMGH.25.08.2022.3477

Cet√°ceos e seus “modos √† mesa”: um guia de como filtrar sua comida

Nas √ļltimas postagens voc√™ teve a oportunidade de conhecer alguns grandes cet√°ceos f√≥sseis predadores, como Basilosaurus isis e Ankylorhiza tiedemani. Mas n√£o s√≥ de ca√ßadas sanguinolentas vivem esses animais. Bom, isso se voc√™ n√£o for um cardume de lulas, peixes ou crust√°ceos...

Na postagem de hoje, vamos contar sobre como as baleias foram por um caminho um pouco diferente e se tornaram alguns dos maiores seres viventes do planeta, alimentando-se por filtração. Caso você seja parte do cardápio, é bom por sebo nas canelas, ou melhor, nas nadadeiras, porque a fome aqui é gigantesca.

Um balaio de baleia

Antes de qualquer coisa, é importante entender quem são as baleias filtradoras:

Em ingl√™s, o termo whale (baleia) pode ser usado popularmente para se referir a qualquer esp√©cie de cet√°ceo, seja este pequeno ou grande, com dentes ou n√£o. Por√©m, tamb√©m existe uma palavra para se referir especificamente √†s baleias filtradoras : baleen (algo como “barbas” ou “barbatanas”, em portugu√™s).

Baleen” refere-se particularmente aos Mysticeti ou “misticetos“, no bom portugu√™s. Misticetos s√£o os cet√°ceos dos grupos Balaenopteridae, Balaenidae, Eschrichtiidae, Neobalaeninae e alguns outros grupos f√≥sseis. Estes grupos possuem barbatanas (ou barbas) no lugar dos dentes, que servem para filtra√ß√£o, e √© por isso, que esses cet√°ceos s√£o chamados de “baleias filtradoras” ou “baleias de barbatana” aqui no Brasil.

Tamb√©m h√° nomes populares espec√≠ficos para diferenciar certos grupos. Rorqual, por exemplo, refere-se somente √†s baleias da fam√≠lia Balaenopteridae, que incluem baleias-azuis, baleias-fin, baleias-sei, baleias-de-bryde, baleias-de-rice, baleias-minke e baleias-jubarte. Baleias verdadeiras, por sua vez, √© o nome usado para denominar as Balaenidae, representas pelas baleias-francas-austrais, baleias-francas-do-atl√Ęntico-norte, baleias-francas-do-pac√≠fico, e as baleias-da-groenl√Ęndia.

As outras duas famílias, Eschrichtiidae e Neobalaeninae, não ocorrem no Brasil, e normalmente são chamadas pelos nomes das espécies que as representam: baleia-cinzenta (Eschrichtiidae) e a rara baleia-franca-pigméia (Neobalaeninae).

Algumas espécies de baleias filtradoras (CASTRO & HUBER, 2012).

Modos à mesa 

Cada grupo de baleia filtradora possui caracter√≠sticas anat√īmicas diferentes que refletem modos √ļnicos de filtrar a √°gua para se alimentar. Por√©m, pelo menos uma coisa √© comum entre elas: as barbatanas, estruturas compridas e enfileiradas, feitas de queratina (mesmo material que forma nossos cabelos e unhas), presentes na boca desses animais. Tais barbatanas acabaram por substituir os dentes dos misticetos ao longo de sua evolu√ß√£o.

File:Humpback whale baleen.jpg
Barbatanas. Imagem de Randall Wade (Rand) Grant, sob licença CC BY 2.0.

As barbatanas funcionam como uma escumadeira ou peneira, que permite que a água abocanhada durante a alimentação seja expulsa da boca, com a ajuda da língua, e que o alimento fique preso enquanto a água sai.

As rorquais possuem pregas na região ventral, que se expandem como o papo de um pelicano, permitindo com que elas possam abocanhar (engolfar) grandes quantidades de água com cardumes inteiros de pequenos peixes ou krill (um tipo de camarãozinho). Já as baleias-verdadeiras, são mais corpulentas, não possuem pregas ventrais e a sua boca é em forma de arco. Elas basicamente se alimentam filtrando a água enquanto nadam com a boca aberta.

As barbatanas das baleias-verdadeiras podem ter entre 2 metros de altura, até 5,2 metros de altura!

As baleias-cinzentas, por sua vez, abocanham a areia do fundo marinho filtrando-a em busca de crustáceos enterrados. Elas possuem sulcos na garganta em vez de pregas ventrais. As baleias-franca-pigméia, por fim, possuem uma mistura de características: boca em forma de arco como a das baleias verdadeiras, sulcos ventrais na garganta como as baleias-cinzentas e estilo de alimentação como as rorquais.

Diferenças entre as formas de filtração das rorquais (baleia-azul) e das baleias verdadeiras (baleia-franca). A água entra na boca e depois é expulsa com a ajuda da língua ao pressionar o céu da boca, fazendo a água passar pelas barbatanas (CASTRO & HUBER, 2012).

Mas sempre foi assim? Como ser√° que as barbatanas surgiram? As formas de alimenta√ß√£o sempre foram as mesmas desde o come√ßo da evolu√ß√£o dos misticetos? Como as esp√©cies transicionais se alimentavam? Essas s√£o perguntas que o registro fossil√≠fero pode ajudar a responder…

Comendo com hashi, os “palitinhos japoneses

Os basilossaur√≠deos foram os primeiros cet√°ceos totalmente aqu√°ticos. Eles eram grandes ca√ßadores, inclusive de outros cet√°ceos, e tinham a boca cheia de dentes diferent√Ķes, como j√° citamos AQUI. A pergunta inevit√°vel √©: como essas “baleias primitivas” foram de ca√ßadoras dentadas para as banguelas filtradoras que temos na atualidade? Bom, alguns achados f√≥sseis das √ļltimas d√©cadas possibilitaram entender parte desse processo:¬†

Em 2016, Felix G. Marx junto com outros colegas, analisaram estranhas ranhuras encontradas em dentes f√≥sseis de um grupo de baleias “primitivas” chamadas de Aetiocetidae, comuns no Oligoceno.

Cr√Ęnio de aetiocet√≠deo (MARX et al., 2016).

Eles analisaram um fóssil específico, encontrado em rochas da região de Washington, EUA. O espécime, datado do Oligoceno Superior demonstrou afinidade aos misticetos, mas possuía um padrão de desgaste nos dentes muito diferente, não compatível com a presença de barbatanas. Felix e colegas, depois de muitas análises, associaram os desgastes horizontais nos dentes a uma alimentação por sucção, sugerindo que as barbatanas dos misticetos teriam surgido mais tarde, próximo à origem das baleias filtradoras modernas. O que isso significa? Que antes de filtrar, os misticetos provavelmente teriam se alimentado sugando o alimento, como se faz quando comemos macarrão com hashi!

Figura 5. Padr√Ķes de desgaste em dentes, sugerindo alimenta√ß√£o por suc√ß√£o em um aetiocet√≠deo (MARX et al., 2016).

As ranhuras horizontais observadas nos dentes foram comparadas com outros animais que também se alimentam por sucção na atualidade, como belugas, algumas baleias-bicudas, morsas e certas espécies de focas. Pelo padrão de desgaste, a língua deveria funcionar como um pistão, fazendo pressão para que a água e a(s) presa(s) fossem sugados rapidamente para dentro da boca, o que deveria causar estes desgastes.

Etapas de sucção mostrando a língua de um Aetiocetidae funcionando como um pistão. Ilustração por David Hocking.

Também foram observadas marcas em alguns dentes, relacionadas com a expulsão da água e sedimentos que eventualmente eram sugados junto com o alimento. Os Aetiocetidae deveriam ficar com a boca meio aberta enquanto expulsavam tudo aquilo que não era alimento. Essas marcas são semelhantes às encontradas em certas espécies de mamíferos marinhos citados anteriormente, que também se alimentam por sucção.

Mas e agora? Onde as barbatanas aparecem nessa hist√≥ria, se os primeiros misticetos ainda tinham dentes e sugavam a comida, ao inv√©s de morder tudo que passava pela frente? Mais uma vez, o registro fossil√≠fero pode nos ajudar a entender essa hist√≥ria, mas agora vamos contar com a ajuda de an√°lises em animais atuais para entender outra parte dessa saga evolutiva √ļnica.

Comendo com garfo e colher

Alguns autores sustentam que as barbatanas teriam aparecido em alguns misticetos extintos que ainda possu√≠am dentes. Eles descrevem que essa teria sido uma “fase de transi√ß√£o” evolutiva, em que esses cet√°ceos teriam exibido uma alimenta√ß√£o mista: de predadores ativo por suc√ß√£o, que tamb√©m seriam capazes de realizar filtragem. Achados f√≥sseis do Oligoceno Superior, publicados em 2008, por Thomas A. Dem√©r√© e colegas, permitiram o reconhecimento de marcas no c√©u da boca de esp√©cies f√≥sseis de Aetiocetidae, que indicariam uma alimenta√ß√£o por filtra√ß√£o.

Aetiocetus weltoni, um Aetiocetidae mostrando a hip√≥tese de ocorr√™ncia simult√Ęnea de dentes e barbatanas (Ilustra√ß√£o de Carl Buell) (DEM√ČR√Č et al., 2008).

O material descrito por Thomas pertence a uma esp√©cie denominada Aetiocetus weltoni. Nos f√≥sseis foram encontradas ranhuras de inerva√ß√£o no palato (c√©u da boca) semelhantes √†quelas observadas nas baleias filtradoras atuais. As inerva√ß√Ķes saem da regi√£o dos alv√©olos dent√°rios (local onde se encaixam os dentes) exatamente como nos misticetos atuais. Segundo os autores, isso seria uma evid√™ncia de que a esp√©cie f√≥ssil teria tido barbatanas.

Palato de baleia atual sem dentes, mostrando os sulcos de inerva√ß√Ķes (a-b) e palato de Aetiocetus weltoni mostrando os sulcos de inerva√ß√Ķes junto com a denti√ß√£o (MARX et al., 2016).

Inicialmente achava-se que as barbatanas poderiam ter surgido a partir de estruturas r√≠gidas no c√©u da boca dos misticetos basais, chamadas de “cristas c√≥rneas palatinas”, tamb√©m presentes nos artiod√°ctilos (cabras, bois, camelos, hipop√≥tamos, etc.), grupo no qual os cet√°ceos s√£o aparentados. Por√©m, as inerva√ß√Ķes encontradas nos f√≥sseis observados por Thomas e colegas refor√ßaria outra hip√≥tese.

Thomas e colegas observaram fetos de baleias filtradoras atuais e notaram que, apesar de “banguelas” quando adultas, a sua sequ√™ncia de dentes se desenvolve em sua fase fetal. O seu crescimento √© que √© interrompido pela a√ß√£o de alguns genes. Quando tais genes se ativam, os dentes s√£o reabsorvidos pelo organismo, mantendo somente as inerva√ß√Ķes no palato geradas durante o seu crescimento inicial.

Vista lateral de um feto baleia-fin (Balaenoptera physalus) com corte mostrando bot√Ķes de dente na mand√≠bula superior (MARX et al., 2016).

Durante a reabsorção dentária, queratina é secretada e é isso que forma as placas de barbatana no lugar dos dentes reabsorvidos. Essas placas crescem constantemente enquanto o filhote se desenvolve e, ao longo da vida, são desgastadas e desfiadas, ficando com a aparência que conhecemos.

A ordem dos talheres

Alguns autores, todavia, alertam: assim como a origem das penas em dinossauros n√£o-avianos n√£o marca a origem do v√īo, o aparecimento dos canais de inerva√ß√£o no palaro dos misticetos n√£o necessariamente indicaria a presen√ßa de barbatanas. Em vez disso, esses sulcos inervados em alguns aetiocet√≠deos f√≥ssei poderiam, por exemplo, ter fornecido condi√ß√Ķes anat√īmicas e fisiol√≥gicas iniciais para o aparecimento posterior das barbatanas.¬†

Felix G. Marx e colegas, em seu trabalho de 2016, apontam que a presença de dentes alternados, como os observados no fóssil descrito por Thomas e colaboradores em 2008, acabariam danificando as barbatanas, se essas estivessem presentes. Os mesmos autores também observam que a mandíbula das baleias filtradoras atuais é mais larga, o que permite com que as barbatanas não sejam danificadas durante o fechamento da boca do animal. Além disso, misticetos atuais também possuem uma adaptação muscular especial que permite com que a mandíbula rotacione levemente durante a oclusão, o que também dificulta o dano às barbatanas.  Em aetiocetídeos, por sua vez, o tamanho da mandíbula e sua forma de abertura indicam que, qualquer barbatana, se presente, seria danificada durante o fechamento da boca.

Esquema de fechamento da boca e a acomodação das barbatanas nas baleias verdadeiras (Balaenidae) e nas rorquais (Balaenopteridae) em comparação com o fechamento da boca dos Aetiocetidae possivelmente sem barbatanas (MARX et al., 2016).

Felix e demais colegas at√© tentam dar uma chance ao modelo de barbatanas+dentes. Eles sugerem um cen√°rio em que as barbatanas poderiam estar entre os dentes do animal e que, com o fechamento da boca, elas se dobrariam para dentro, similar ao que ocorre com as baleias-da-groenl√Ęndia. Todavia, ainda sim, a presen√ßa dos dentes alternados atrapalharia o dobramento e danificaria significativamente as estruturas. Os autores concluem, que as barbatanas n√£o teriam surgido dessa forma. Talvez elas tenham surgido em outros grupos que tivessem uma mand√≠bula mais larga e/ou uma denti√ß√£o reduzida ou inexistente.

Um jeito alternativo de comer

A capacidade de gerar suc√ß√£o √© fundamental para a maioria dos vertebrados aqu√°ticos e √© amplamente observada entre os mam√≠feros marinhos atuais. No entanto, at√© o trabalho de Felix e colegas, ela raramente havia sido associada √† evolu√ß√£o dos misticetos. A suc√ß√£o √© muito √ļtil na alimenta√ß√£o subaqu√°tica, pois facilita o transporte do alimento at√© o fundo da boca, onde ele ser√° deglutido. Essa forma de adquirir alimentos provavelmente j√° estava presente em cet√°ceos basais, muito antes dos misticetos, mas esse √© um comportamento relativamente dif√≠cil de se interpretar por meio de f√≥sseis.

O uso de sucção na alimentação e provável ausência de barbatanas nos misticetos basais sugeriria um modelo diferente de evolução da alimentação por filtragem em baleias:

(1) Misticetos basais, incluindo aetiocetídeos, tinham tanto a dentição funcional, quanto a habilidade de usar sucção, herdada de cetáceos anteriores;

(2) A água ingerida por eles, como resultado da sucção, era expelida fundamentalmente com auxílio dos dentes;

(3) algum grupo de misticeto ancestral aprimorou suas capacidades de suc√ß√£o ao longo do tempo, com o desenvolvimento de mand√≠bulas mais largas e tecidos moles associados (“calos” ou dobras na gengiva, l√°bios expandidos, etc.). O aperfei√ßoamento desta capacidade teria favorecido a perda da denti√ß√£o com o tempo;

(4) Com a perda da dentição, as barbatanas teriam evoluído e, gradualmente, sido selecionadas.

Esquema evolutivo das baleias filtradoras. (MARX et al., 2016).

Este cenário seria mais plausível, pois exclui problemas potenciais de interferência entre uma dentição ativa e barbatanas. Ele explica também como os dentes poderiam ter sido perdidos, sem afetar o sucesso da alimentação. Além disso, ele está de acordo com a evidência observada no desenvolvimento de fetos de misticetos atuais, que mostra que o crescimento das barbatanas só se dá quando os dentes são reabsorvidos.

A sucção seguida de filtragem é uma forma de alimentação que pode limitar bastante o tamanho máximo da presa a ser capturada. O aperfeiçoamento dos tecidos moles associados à dentição, em especial a gengiva, é uma forma de lidar com este problema. Primeiro, um mecanismo para prensar a presa deve ter surgido nos misticetos basais e, depois disso, um aparato apropriado de filtragem Рisto é, as barbatanas.

Uma adapta√ß√£o observada nos botos-de-dall (Phocoenoides dalli), esp√©cie vivente de cet√°ceo, pode ajudar a imaginar como o processo teria acontecido. Esses cet√°ceos odontocetos (n√£o diretamente aparentados √†s baleias filtradoras) t√™m dentes rudimentares e possuem em sua boca, tamb√©m, pequenos ‚Äúdentes na gengiva‚ÄĚ, semelhantes aos brotos iniciais das barbatanas dos misticetos. Essas estruturas ajudam os botos-de-dall a capturarem suas presas. Pode ser que essa adapta√ß√£o seja uma pista de como se deu a perda gradual da denti√ß√£o em misticetos e posterior surgimento das barbatanas.

A origem das barbatanas, adapta√ß√£o chave das baleias filtradoras modernas (Mysticeti), marca uma transi√ß√£o profunda e √ļnica na hist√≥ria evolutiva dos vertebrados. Hoje, ela √© um pouco melhor compreendida, por√©m, como voc√™s viram, ainda restam detalhes a serem desvendados sobre como esta bel√≠ssima cr√īnica evolutiva se desenrolou. A compreens√£o da evolu√ß√£o dos “modos √† mesa” das baleias pode estar, n√£o s√≥ nos f√≥sseis, mas em uma combina√ß√£o entre estudos paleontol√≥gicos, gen√©ticos e do desenvolvimento.

Referências:

CASTRO, Peter; HUBER, Michael E. Biologia marinha. AMGH Editora, 2012.

DEM√ČR√Č, Thomas A.; MCGOWEN, Michael R.; BERTA, Annalisa; GATESY, John. Morphological and molecular evidence for a stepwise evolutionary transition from teeth to baleen in mysticete whales. Systematic biology, v. 57, n. 1, p. 15-37, 2008.

MARX, Felix G.; HOCKING, David P.; PARK, Travis; ZIEGLER, Tim; EVANS, Alistair R.; FITZGERALD, Erich M. G. Suction feeding preceded filtering in baleen whale evolution. Memoirs of Museum Victoria, v. 75, 2016.

Um grande golfinho predador e a evolução dos cetáceos modernos

Golfinhos e baleias atuais, junto com os peixes-boi e dugongos (Sir√™nios), s√£o mam√≠feros completamente adaptados ao ambiente aqu√°tico. Suas atividades como alimenta√ß√£o, locomo√ß√£o, descanso e reprodu√ß√£o dependem inteiramente desse ambiente. Eles n√£o precisam, por exemplo, retornar √† terra para executarem essas a√ß√Ķes, diferentemente do que ocorre em outros grupos de mam√≠feros aqu√°ticos, como le√Ķes marinhos, focas ou lontras. Mas voc√™ j√° pensou em como esse processo aconteceu?

A origem dos primeiros cet√°ceos (grupo que inclui golfinhos e baleias) se deu a partir de animais completamente terrestres. Formas extintas aparentadas aos artiod√°ctilos (grande grupo que inclui cabras, bois, camelos, hipop√≥tamos, etc.) come√ßaram essa jornada h√° cerca de 50 milh√Ķes de anos atr√°s. Eles se adaptaram, com o passar do tempo, √†s diversas peculiaridades do ambiente aqu√°tico, como a maior viscosidade, densidade, empuxo e press√£o hidrost√°tica. Entre as principais adapta√ß√Ķes desenvolvidas pelos cet√°ceos, modifica√ß√Ķes anat√īmicas associadas √† nata√ß√£o foram algumas das mais fundamentais para sua sobreviv√™ncia nesse “novo” ambiente.

Indohyus major, um animal extinto do Eoceno, terrestre e herbívoro, relacionado aos primeiros cetáceos. Arte de Nobu Tamura CC BY 3.0.

Nos cet√°ceos modernos, diversas caracter√≠sticas anat√īmicas e comportamentais permitem manobras na √°gua e facilitam o deslocamento desses animais nos oceano, mares e rios. A evolu√ß√£o de algumas caracter√≠sticas pode ser rastreada nos f√≥sseis. Por√©m, h√° uma falta consider√°vel de informa√ß√Ķes sobre uma parte delas. Uma rela√ß√£o ainda pouco compreendida, por exemplo, √© como se deu a diverg√™ncia entre os golfinhos (odontocetos) e as baleias (misticetos).

Cynthiacetus (esquerda), um cetáceo completamente aquático, e Ambulocetus natans, uma forma semi-aquática de cetáceo do Eoceno. Foto de Jean-Pierre Dalbéra.
Cynthiacetus (esquerda), um cetáceo extinto completamente aquático do fim do Eoceno, e Ambulocetus natans, uma forma semi-aquática de cetáceo do início do Eoceno. Foto de Jean-Pierre Dalbéra, CC BY 2.0.

Abundantes esqueletos de cetáceos do Eoceno ilustram a transição da vida semiaquática para a completamente aquática, incluindo o desenvolvimento de um corpo alongado, cilíndrico e com extremidades afiladas (corpo fusiforme). Fósseis do Eoceno também demonstram o gradual processo de redução das patas traseiras e a migração das narinas em direção ao topo da cabeça. Entretanto, há uma raridade excepcional de esqueletos de cetáceos em rochas do Oligoceno, o período geológico seguinte ao Eoceno, e isso tem dificultado muito os esforços para compreender a evolução da força de natação dos cetáceos. No Eoceno, a natação ainda era controlada parcialmente pelas patas traseiras, mas com o tempo ela passa a ser exercida exclusivamente pela cauda robusta.

Em 2020 o pesquisador Robert W. Boessenecker, junto com outros colegas, publicaram a descrição de uma nova espécie de um raro golfinho fóssil de grande porte, encontrado em estratos do Oligoceno do sul da Califórnia (E.U.A). Materiais deste animal já eram conhecidos desde o século 19, mas eram muito fragmentados, o que impedia que pesquisadores conhecessem melhor a espécie. Boessenecker e colegas descobriram, na década de 1990, um espécime surpreendentemente bem preservado, ainda que parcial, que permitiu não só batizarem adequadamente o animal (Ankylorhiza tiedemani), como também estudarem a evolução de algumas características transicionais pouco conhecidas dos cetáceos.

Ankylorhiza tiedemani possuía diversas características compartilhadas entre as baleias e golfinhos, o que deu aos cientistas pistas preciosas sobre a evolução destes grupos. O tamanho e outras características do corpo animal indicam que ele era um predador ativo, de natação rápida, que dominou as águas do seu tempo, ocupando um nicho semelhante aos das grandes orcas atuais.

Esqueleto de Ankylorhiza tiedemani (BOESSENECKER et al., 2020).

O primeiro material descrito para essa esp√©cie foi um cr√Ęnio muito incompleto recuperado por volta de 1880, que, na √©poca, foi atribu√≠do ao g√™nero Squalodon. Com a descoberta do esqueleto mais completo, descrito por Boessenecker e colegas em 2020, novas an√°lises foram feitas e descobriu-se que, na verdade, o material pertencia a um novo g√™nero, batizado de Ankylorhiza. A. tiedemani √© considerado, at√© o momento, o maior Odontoceto do Oligoceno, com aproximadamente 4,8m de comprimento, tamanho n√£o superado at√© o Mioceno, quando aparecem no registro fossil√≠fero os primeiros grandes cachalotes.

A. tiedemani possui o cr√Ęnio e mand√≠bula robustos, com uma denti√ß√£o simplificada quando comparada com os basilossaur√≠deos, grupo de cet√°ceos mais antigos, que tinham os dentes cheios de cristas e pequenas pontas acess√≥rias. As caracter√≠sticas dent√°rias de A. tiedemani indicavam que ele se tratava de um ca√ßador com elevada for√ßa de mordida, semelhante √†s encontradas nos primeiros cachalotes. Seus dentes da parte frontal s√£o um mist√©rio, pois possuem um √Ęngulo estranho de inser√ß√£o no cr√Ęnio. Eles apontam para frente, o que indica que podem ter sido utilizados para competi√ß√£o entre indiv√≠duos do mesmo sexo, como fazem as baleias-bicudas atuais, ou empregados na captura e abate de presas.

Baleia-bicuda (Ziphius cavirostris). Nos machos adultos podem ver-se dois dentes na ponta do maxilar inferior que est√£o orientados para a frente. Foto de Eveha CC BY 3.0.

As nadadeiras peitorais de A. tiedemani possuem v√°rias caracter√≠sticas derivadas, incluindo ossos longos (√ļmero, r√°dio e ulna) mais curtos quando comparados com os basilossaur√≠deos, por√©m, mais alongados quando comparados com os Odontocetos atuais. Suas nadadeiras e coluna vertebral tamb√©m possuem caracter√≠sticas intermedi√°rias, a maioria mais pr√≥xima de outros odontocetos basais, mas com algumas correla√ß√Ķes com os misticetos. Isso coloca a esp√©cie pr√≥xima √† base da √°rvore evolutiva dos odontocetos. 

Rela√ß√Ķes filogen√©ticas de Ankylorhiza tiedemani (BOESSENECKER et al., 2020).

A mobilidade de A. tiedemani seria semelhante √† das falsas-orcas e orcas atuais, indicando uma nata√ß√£o refor√ßada, mais poderosa do que a dos basilossaur√≠deos (formas mais basais) de porte semelhante. Isso sugere que a esp√©cie tinha velocidade suficiente para perseguir outros cet√°ceos, sir√™nios, tartarugas, aves marinhas, tubar√Ķes e outros peixes contempor√Ęneos, incluindo esses organismos em sua dieta potencial.

A. tiedemani, finalmente, trouxe um pouco de luz sobre como diversas adapta√ß√Ķes convergentes estavam presentes em odontocetos e misticetos basais, principalmente no que diz respeito a sua mobilidade. Futuras descobertas de esp√©cimes mais completos ou ainda de novas esp√©cies provenientes dos mesmos estratos geol√≥gicos podem ser chave na compreens√£o da evolu√ß√£o de mais aspectos da locomo√ß√£o dos cet√°ceos modernos. Essas descobertas tamb√©m podem auxiliar na elucida√ß√£o de mais detalhes sobre como se deu a diverg√™ncia entre baleias e golfinhos, um evento evolutivo fascinante e ainda pouco compreendido, que se deu nos mares do final do Eoceno e do in√≠cio do Oligoceno.

Referência:

BOESSENECKER, Robert W. et al. Convergent evolution of swimming adaptations in modern whales revealed by a large macrophagous dolphin from the Oligocene of South Carolina. Current Biology, v. 30, n. 16, p. 3267-3273. e2, 2020.