O menor dinossauro do mundo (ou não)

A capa da revista Nature desta semana traz a foto da cabeça de dinossauro de apenas catorze milímetros, preservada em âmbar. Os autores estimam que o comprimento total do animal, do focinho ao rabo, era de nove centímetros. É a menor espécie fóssil de dinossauro já encontrada, do tamanho de um colibri-abelha, a menor espécie de ave existente. Os cientistas a batizaram de Oculudentavis khaungraae.

O pequeno dinossauro mumificado dentro da resina vegetal fossilizada foi encontrado em Myanmar, no sudeste asiático, e cedido aos cientistas por um colecionador. Mais de mil espécies de animais preservadas em âmbar provenientes desta mesma localidade foram descritas nas últimas décadas, incluindo aves, lagartos, sapos, aranhas e insetos. Estes fósseis são uma janela única para a vida no planeta há 100 milhões de anos, mas as minas de âmbar, onde eles são encontrados, são exploradas em péssimas condições de trabalho, em uma região de conflito armado, gerando dilemas éticos quanto à sua utilização na ciência.

Para poder aceder aos detalhes morfológicos da cabeça de Oculudentavis, os cientistas usaram um tomógrafo computadorizado alimentado por um acelerador de partículas para produzir imagens de alta resolução (Figura 1). Os olhos eram relativamente enormes, como nas aves, mas os pequenos ossos que cobriam a globo ocular, chamados de ossos escleróticos, tinham forma de colher, mais similar aos dos lagartos. O cérebro também era grande, dominado pelo telencéfalo, muito parecido ao das aves modernas. O focinho era alongado e fino, com muitos dentes. O nome Oculudentavis se refere à presença de dentes na parte posterior da boca, já debaixo dos olhos, uma característica ausente em outros dinossauros.

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Figura 1: Tomografia computadorizada da cabeça de Oculudentavis.

Outras características chamaram a atenção dos especialistas. Os dentes não tinham raízes inseridas em alvéolos, mas estavam grudados à superfície do osso, uma condição chamada de acrodontia, comum em outros répteis, mas não em dinossauros e aves. O número de dentes supera o de qualquer outra espécie de dinossauro. E não havia uma abertura na frente da órbita, chamada de fenestra anterorbital, presente em todos os dinossauros, incluindo as aves.

A análise das relações de parentesco apresentada pelos autores sugere que o fóssil é uma espécie basal de ave, um pouco mais derivada que Archaeopteryx. Não foram encontradas penas.

Ou não?

O sociólogo da ciência Robert Merton, há muitos anos, propôs que a atividade científica é guiada por alguns princípios éticos comuns. Um deles é o ceticismo organizado, definido como a análise crítica e sem preconcepções do próprio trabalho.

Assim que o artigo foi publicado, outros especialistas levantaram dúvidas se Oculudentavis seria de fato um dinossauro. Uma das críticas aponta que os autores assumiram previamente que era um dinossauro, e não analisaram outras possibilidades. Várias características de Oculudentavis não estão presentes em dinossauros, mas são comuns em outros répteis. Por exemplo, lagartos não têm fenestra anterorbital, têm ossos escleróticos em forma de colher e acrodontia. Não seria então Oculudentavis um lagarto, com algumas características de aves? Neste caso, olhos e cérebros grandes, focinho alongado e região pós-orbital curta seriam convergências evolutivas, relacionadas a um modo de vida especializado, altamente visual.

Oculudentavis é talvez o menor dinossauro já encontrado e suas características incomuns seriam consequências da sua miniaturização, como sugerem os autores. Ou talvez estamos naquele momento em que chapeuzinho-vermelho percebe que olhos, nariz e boca são grandes demais para ser a vovó. O ceticismo organizado da comunidade científica vai nos trazer uma resposta em breve.

 

João F. Botelho (PUC de Chile)

 

PARA SABER MAIS: 

Xing, L., O’Connor, J.K., Schmitz, L. et al. Hummingbird-sized dinosaur from the Cretaceous period of Myanmar. Nature 579, 245–249 (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-2068-4

Caminhando com nadadeiras

Um exame detalhado da morfologia de peixes fósseis indica que os ancestrais dos vertebrados terrestres caminhavam com suas nadadeiras ainda dentro d’água.

Quatrocentos milhões de anos atrás, durante o período Devoniano, o mar fervilhava com vida –  peixes e invertebrados faziam dos oceanos um mundo familiar. Sobre os continentes, havia um mundo muito diferente do atual – artrópodes, samambaias e musgos haviam colonizado a terra, mas as árvores e os animais que hoje dominam os ambientes terrestres estavam ausentes. Foi então que os primeiros vertebrados começaram sua caminhada para a terra. Uma caminhada de peixe, claudicante, mas que daria origem a anfíbios, répteis, aves e mamíferos que transformariam a ecologia dos continentes.

Conhecemos muitas espécies de peixes fósseis evolutivamente próximas aos primeiros vertebrados terrestres. Suas nadadeiras peitorais tinham duas partes. A parte mais próxima do corpo era formada por músculos e ossos grandes, homólogos aos ossos dos braços dos vertebrados terrestres (úmero, rádio e ulna). A parte na ponta da nadadeira era formada por delicados raios ósseos unidos por membranas (Figura 1). Uma morfologia similar, com dois tipos de esqueleto, está presente em diversos peixes atuais, como celacantos, esturjões e peixes-pulmonados.

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Figura 1: À direita, a morfologia da nadadeira de um peixe com raios ósseos na extremidade do esqueleto; à esquerda, a morfologia do braço de um vertebrado terrestre basal, com dedos e sem raios ósseos.

Os vertebrados terrestres não têm raios ósseos. Na extremidade dos braços possuem dedos formados por metacarpos e falanges cujo desenvolvimento embrionário e anatomia é similar à dos demais ossos. Os primeiros vertebrados que tocaram a terra seca dos continentes o fizeram com os dedos. Por isso, a maioria dos estudos sobre a evolução dos membros está focada nesta parte do esqueleto. No entanto, Tom Stewart e seus colegas, na Universidade de Chicago, decidiram examinar o que os raios ósseos poderiam contar sobre a transição da água à terra. Eles estudaram fósseis que preservaram os raios ósseos usando um tomógrafo computadorizado de raios-x e encontraram três características interessantes naqueles peixes evolutivamente mais próximos aos vertebrados terrestres:

  1. Os raios ósseos se tornaram relativamente mais curtos;
  2. Os raios ósseos ficaram mais simples, com menos ramificações e mais fusões entre os raios;
  3. Os raios se tornaram mais robustos no lado ventral da nadadeira (palma).

Essas três características levaram os autores a propor que os ancestrais dos vertebrados terrestres eram peixes que usavam os raios ósseos para se apoiarem no chão, ainda dentro d’água. Ao contrário do que se acreditava anteriormente, o hábito de caminhar seria anterior à evolução dos dedos.

Os autores disponibilizaram modelos 3D das nadadeiras para descarga gratuita aqui. Abaixo, alguns dos vídeos produzidos a partir das tomografias de raios-x.

 

João F. Botelho

(Pontificia Universidad Católica de Chile)

 

Para saber mais:

Carroll, Robert Lynn. “The rise of amphibians: 365 million years of evolution.” (2009).

Schneider I, Shubin NH. The origin of the tetrapod limb: from expeditions to enhancers. Trends Genet. 2013;29(7):419-26.

Stewart TA, Lemberg JB, Taft NK, Yoo I, Daeschler EB, Shubin NH. Fin ray patterns at the fin-to-limb transition. Proc Natl Acad Sci U S A. 2019:201915983.

Convergência profunda

Ictiossauros são répteis marinhos extintos que, assim como golfinhos, possuem ancestrais terrestres. Em ambos os grupos, a adaptação à vida oceânica levou à evolução de um corpo hidrodinâmico, com pescoço curto e patas modificadas em nadadeiras. A comparação entre golfinhos e ictiossauros é usada frequentemente como exemplo de convergência evolutiva, que é o nome dado ao processo através do qual estruturas similares evoluem em espécies distantes com modos de vida parecidos. Continue Lendo “Convergência profunda”

As aves sem árvores: sobrevivendo à extinção no chão

 

Joões-de-barro, sabiás e rolinhas ocupam os jardins e praças de grande parte do Brasil. Originalmente, estas aves viviam em campos, capoeiras e bordas de florestas.  Nas cidades, encontraram um ambiente que outras espécies, mais dependentes de áreas densamente florestadas, não toleram. Elas pertencem a um pequeno grupo de espécies que se tornou mais abundante nos ambientes alterados. Na grande catástrofe ecológica causada pelos humanos, já chamada por cientistas de sexta grande extinção em massa, elas estão prosperando. Seus hábitos, por uma contingência histórica, podem ser um passaporte para atravessar a catástrofe.

Uma contingência similar pode ter influenciado o futuro da evolução das aves há 66 milhões de anos. A quinta grande extinção em massa, famosa pela desaparição dos dinossauros, foi seguida pela radiação evolutiva das aves modernas, quando as poucas espécies sobreviventes deram origem a toda a diversidade que hoje colore nosso planeta.

Por que algumas aves resistiram enquanto tantas outras espécies pereceram? Seria por causa de seus hábitos alimentares? De sua distribuição geográfica? Seu tamanho? Embora frequentemente associemos aves e árvores, um novo estudo propõe que uma das chaves para superar a grande catástrofe foi ter hábitos terrestres e não depender das árvores. Daniel Field e seus colegas nos EUA usaram três linhas de argumentos.

Primeiro, eles mapearam os hábitos de vida das aves moderna em uma filogenia construída com dados moleculares e determinaram qual era o hábito de vida mais provável dos ancestrais de cada linhagem. O resultado aponta, inequivocamente, que eles não habitavam nem nidificavam em árvores (Figura 1)

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Figura 1: Filogenia das aves modernas mostrando em verde linhagens predominantemente arborícolas e em marrom linhagens predominantemente não arborícolas. Todas as linhagens arborícolas têm ancestrais terrestres (Figura modificada de Fields et al, 2018).

Mostraram também que o registro fóssil de algumas linhagens arborícolas modernas sugere que elas tinham ancestrais mais terrestres. Por exemplo, fósseis relacionados aos turacos (Figura 2), uma família de aves arborícolas endêmica do continente africano, tinha patas longas, indicando que eles viviam no solo.

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Figura 2: Knysna Turaco (Tauraco corythaix), Western Cape, South Africa. Photo de Daniel Fields

Por último, mostraram que logo após a catástrofe, pólens de árvores deram lugar a esporos de pteridófitos, como as samambaias, exatamente o que ocorre durante um processo de sucessão ecológica em que as árvores são eliminadas. A reaparição de pólen no registro fóssil levou aproximadamente mil anos.

Os autores usam estas evidências para argumentar que a desflorestação causada pelo impacto de um meteoro selecionou negativamente as aves que dependiam das árvores. O impacto teria causado incêndios, chuvas ácidas e levantado sedimentos que bloquearam a luz do sol necessária para fotossíntese. As florestas desapareceram e com elas as espécies que dependiam destes ecossistemas. Por exemplo, uma linhagem de aves arborícolas abundante antes da extinção em massa, conhecida como Enantiornithes, sumiu do registro fóssil (Figura 3).

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Figura 3: As aves modernas descendem de ancestrais terrestres que sobreviveram à extinção em massa no fim do Cretáceo (Figura modificada de Fields et al, 2018).

As aves modernas tiveram que reconquistar as árvores. Uma vez que as florestas se recuperaram, hábitos arborícolas evoluíram rapidamente em diferentes linhagens. Os ancestrais dos passarinhos, anus, beija-flores e pombos saíram do chão e sofreram evolução independente que os levou a ocupar os ramos e troncos das novas florestas após a grande extinção.

O exemplo é um convite para imaginar o que acontecerá depois da extinção em massa que estamos causando. Quais espécies sobreviverão a esta hecatombe humana? A quem caberá recuperar os ecossistemas terrestres uma vez que nós estivermos extintos?

João F. Botelho (Yale University)

 

Para saber mais:

Claramunt S, Cracraft J. A new time tree reveals Earth history’s imprint on the evolution of modern birds. Science Advances. 2015;1(11).

Field DJ, Bercovici A, Berv JS, Dunn R, Fastovsky DE, Lyson TR, et al. Early Evolution of Modern Birds Structured by Global Forest Collapse at the End-Cretaceous Mass Extinction. Curr Biol. 2018;28(11):1825-31.e2.

Louchart A, Viriot L. From snout to beak: the loss of teeth in birds. Trends Ecol Evol. 2011;26(12):663-73.

Imagem de abertura: Philipp M. Krzeminski.

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. Continue Lendo “O voo da ema”

A longa jornada evolutiva das plantas até os nossos pratos

Cientistas encontram fóssil de espécie próxima ao fisális moderno, datando de 52 milhões de anos atrás, em região da Patagônia conhecida popularmente como “o fim do mundo”

De onde vêm os vegetais que utilizamos na nossa alimentação? Essa é uma pergunta interessante, que frequentemente resulta em respostas curiosas. Por exemplo, o clássico brasileiro ‘feijão com arroz’, talvez o prato mais comido em todo o Brasil, tem histórias complexas. Vejamos:

O termo arroz se refere à semente de pelo menos sete espécies de gramíneas do gênero Oryza: O. sativa, O. glaberrima, O. barthii, O. latifolia, O. longistaminata, O. punctata e O. rufipogon. Apesar da diversificação da família das gramíneas (Poaceae) ter provavelmente acontecido em torno de 65 milhões de anos atrás, o gênero Oryza surgiu por volta de 10 milhões de anos. Continue Lendo “A longa jornada evolutiva das plantas até os nossos pratos”

Um Éden gelado

Impacto de meteoro que causou a extinção dos dinossauros há 66 milhões de anos reduziu drasticamente a temperatura de todos os continentes, abrindo caminho para a diversificação das aves e mamíferos modernos.

Em uma das primeiras tentativas de explicar a distribuição das espécies na Terra, o taxonomista sueco Carolus Linnaeus propôs, em 1744, que o jardim do Éden seria uma ilha na região equatorial de onde todos os seres vivos se dispersaram após o dilúvio. Os seres vivos que habitavam o litoral cálido da ilha viriam a povoar as regiões tropicais da Terra, enquanto que os que habitavam o interior montanhoso migrariam para as regiões temperadas e polares. Continue Lendo “Um Éden gelado”

Uma simples pena complexa

A descoberta de fósseis de penas de dinossauro, combinado ao estudo do desenvolvimento embrionário das aves modernas, permite entender como as penas evoluíram.

Charles Darwin usou em A Origem das Espécies uma engenhosa estratégia argumentativa: discutiu antecipadamente possíveis objeções à sua teoria evolutiva. Uma das críticas antevista por ele foi a ausência de fósseis intermediários entre alguns dos principais grupos de seres vivos. Por exemplo, se as aves descendem de ancestrais que não eram aves (diz-se “não-avianos”), deveriam existir fósseis com características intermediárias entre as aves e seus ancestrais. Continue Lendo “Uma simples pena complexa”