O voo da ema

DNA de aves extintas indica que os ancestrais das emas, avestruzes e kiwis chegaram voando aos seus respectivos continentes e só depois perderam a capacidade de voar

A aceitação da deriva continental, a teoria de que os continentes se movem, ocorreu surpreendentemente tarde. A proposta original de Alfred Wegener, em 1912, tornou-se prevalente entre cientistas apenas cinco décadas mais tarde, revolucionando muitas áreas da ciência, incluindo o entendimento da distribuição dos seres vivos na Terra.

Muitos dos argumentos usados a favor da deriva continental foram biogeográficos, pois a teoria permitia explicar como vários grupos de animais e plantas possuem seus parentes mais próximos em continentes atualmente separados por oceanos. Por exemplo, marsupiais e araucárias na Austrália e na América do Sul.

A teoria é especialmente útil para explicar a distribuição de organismos que têm dificuldades para se dispersar quando separados pelo mar. Um dos casos emblemáticos é a distribuição das aves ratitas: avestruzes (África), emas (América do Sul), emus e casuares (Austrália e Papua Nova Guiné) e kiwis (Nova Zelândia). Embora claramente aparentadas entre si, nenhuma é capaz de voar. Como os continentes que elas ocupam atualmente estavam unidos em um supercontinente no sul do planeta, chamado de Gondwana, a distribuição atual podia ser explicada pela separação dos continentes: os ancestrais de cada espécie teriam divergido passivamente a bordo de suas imensas jangadas de pedra à deriva no mar, para usar a expressão de José Saramago (Figura 1).

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Figura 1: A separação de Gondwana vista a partir do polo sul. From Woods Hole Oceanographic Institution.

Esta explicação para a evolução das ratitas, a princípio bastante coerente e consolidada nos livros didáticos, passou a ser questionada recentemente. A comparação de sequências de DNA, especialmente do DNA obtido de duas espécies extintas, os moas e as aves elefantes, mostrou que a hipótese não era consistente com o tempo e a ordem de separação das espécies e dos continentes.

Por muito tempo os tinamídeos, uma família endêmica do continente americano e que inclui os nossos macucos, inhambus e jaós, foram considerados o grupo irmão das aves ratitas (juntas formando um grupo chamado Paleognathae). Tinamídeos passam grande parte do tempo caminhando no chão. Não são bons voadores, mas voam, especialmente quando assustados. Neste cenário evolutivo, as ratitas teriam perdido a capacidade de voar uma única vez.

No entanto, todos os estudos das relações de parentescos a partir da comparação de DNA indicam que os tinamídeos estão dentro do grupo das ratitas (que, portanto, deixa de existir como grupo monofilético) e que os ancestrais de avestruzes e emas são os primeiros grupos a divergir (Figura 2). Neste cenário, as ratitas teriam perdido a capacidade de voar mais de uma vez.

Um cenário alternativo, menos provável, seria um no qual as ratitas teriam perdido a capacidade de voar uma única vez e os tinamídeos a teriam readquirido. No entanto, a comparação das sequencias de DNA, além das relações de parentescos, também permite estimar os tempos de divergência das linhagens e os dados indicam que a separação ocorreu há menos de 70 milhões de anos, quando os continentes já estavam bastante separados. Portanto, para chegar aos seus respectivos continentes, os ancestrais da maioria das ratitas tiveram que cruzar os oceanos recentemente formados entre eles, favorecendo o cenário de múltiplas perdas do voo.

Além disso, a comparação de DNA obtido de restos de ossos e peles de moas, grandes aves não voadoras que foram rapidamente dizimadas após chegada de humanos na Nova Zelândia, há menos de cinco séculos, indicam que estas aves são o grupo mais próximo dos tinamídeos. Mais surpreendente ainda, Yonezawa e colegas agora mostram que os parentes mais próximos dos kiwis, a outra espécie de ratita da Nova Zelândia, são as gigantescas aves elefante de Madagascar, também desgraçadamente extintas após a chegada dos humanos (Figura 2).

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Figura 2: Há 160 milhões de anos, África (cinza escuro), Nova Zelândia (vermelho) e um continente formado por Austrália, Antártica e América do Sul (verde) estavam unidos em um supercontinente. Há 80 milhões de anos, antes dos ancestrais das ratitas divergirem, estes continentes já estavam separados. Atualmente, as espécies de ratitas mais aparentadas entre si ocupam diferentes continentes, indicando a ocorrência de dispersão transoceânica. O Macuco é um tinamídeo, único grupo atualmente formado por espécies capazes de voar. Imagem modificada de Mitchell et al. (2014).

Portanto, considerando os tempos e as relações de parentesco, a explicação mais coerente é de que os ancestrais de várias das espécies de ratitas dispersaram-se voando para seus respectivos continentes, quando eles ainda não estavam tão distantes um dos outros e, posteriormente, perderam a capacidade de voar independentemente.

Não é raro a evolução de espécies não-voadoras quando aves chegam em uma ilha sem predadores, especialmente quando elas não dependem do voo para se alimentar. Pensem nos dodôs, pombos gigantes das illhas Maurício, ou nos biguás das Ilhas Galápagos. Possivelmente foi este o cenário que os ancestrais das ratitas encontraram ao chegar aos novos continentes após a extinção em massa que dizimou os dinossauros e colapsou as cadeias alimentares. Similaridades morfológicas, como o gigantismo e a perda na quilha no esterno, podem ser explicadas como convergências causadas pelo modo de vida similar.

Várias perguntas ainda estão esperando respostas, especialmente quais rotas as ratitas seguiram e onde elas se originaram. Por enquanto, podemos afirmar que o mais provável é que os ancestrais das emas chegaram aqui a partir de um épico voo sobre o jovem oceano Atlântico.

João F. Botelho (Yale University, EUA)

Para saber mais:

Bunce M, Worthy TH, Phillips MJ, Holdaway RN, Willerslev E, Haile J, et al. The evolutionary history of the extinct ratite moa and New Zealand Neogene paleogeography. Proc Natl Acad Sci U S A. 2009;106(49):20646-51.

Cracraft, Joel. Phylogeny and evolution of the ratite birdsIbis 116.4 (1974): 494-521.

Harshman J, Braun EL, Braun MJ, Huddleston CJ, Bowie RC, Chojnowski JL, et al. Phylogenomic evidence for multiple losses of flight in ratite birds. Proc Natl Acad Sci U S A. 2008;105(36):13462-7.

Mitchell KJ, Llamas B, Soubrier J, Rawlence NJ, Worthy TH, Wood J, et al. Ancient DNA reveals elephant birds and kiwi are sister taxa and clarifies ratite bird evolution. Science. 2014;344(6186):898-900.

Phillips MJ, Gibb GC, Crimp EA, Penny D. Tinamous and moa flock together: mitochondrial genome sequence analysis reveals independent losses of flight among ratites. Syst Biol. 2010;59(1):90-107.

Yonezawa T, Segawa T, Mori H, Campos PF, Hongoh Y, Endo H, et al. Phylogenomics and Morphology of Extinct Paleognaths Reveal the Origin and Evolution of the Ratites. Curr Biol.27(1):68-77.

Imagem de abertura: Ema (Rhea Americana, Wikipedia).

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