Do ninho ao céu: os filhotes de dinossauros e a evolução das aves

Por João Francisco Botelho Department of Anatomy, University of Auckland, New Zealand

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Nós somos primatas. Muitos séculos se passaram para a ciência reconhecer este fato, hoje tão evidente. Nós somos um deles. Na biologia contemporânea, os seres vivos são classificados por suas relações de parentescos, por mais surpreendente que às vezes estas relações possam parecer à primeira vista. Por isso, atualmente, classificamos as baleias com os hipopótamos e os peixes-boi com os elefantes. Eles têm um ancestral comum mais próximo entre eles do que aos outros mamíferos e isso é o que importa para a classificação biológica: a história da linhagem. Assim, ao reconhecer que os humanos são primatas, estamos reconhecendo que no passado existiu uma espécie de primata que se dividiu em diferentes linhagens e gerou outras espécies, incluindo os humanos. Dito de outra maneira, nós temos um ancestral comum mais próximo aos chimpanzés do que aos lêmures de Madagascar ou aos macacos-prego do Brasil. Portanto, somos uma espécie de macaco, pertencemos a mesma família dos chimpanzés e gorilas.

Eu conto este exemplo tão familiar – nós mesmos – para poder introduzir outro menos familiar, mas não menos interessante. Vocês já devem ter ouvido falar de que as aves são parentes dos dinossauros. Que fique claro: as aves são dinossauros. Assim como nós em relação aos primatas, elas estão dentro do grupo Dinosauria, pois têm um ancestral comum mais próximo a certos dinossauros do que a outros. Elas são dinossauros terópodes, grupo que inclui os famosos carnívoros bípedes Tyrannosaurus e Velociraptor, mas não os herbívoros Brontosaurus e Triceratops (Figura 1).

Figura 1: Silhouetas. Fonte: http://phylopic.org/

Uma vez que os cientistas reconheceram que as aves são dinossauros, o próximo passo tem sido investigar como sua anatomia, tão diferente dos outros dinossauros, evoluiu. Para isso, eles estão integrando o estudo dos fósseis ao estudo dos embriões das aves modernas. Pesquisando os processos que acontecem dentro dos ovos das aves, os cientistas estão sendo capazes de entender como, por exemplo, suas asas, pernas e penas evoluíram (ver links abaixo).

Um dos resultados mais fascinantes desta integração foi o reconhecimento de que as aves apresentam características que estavam presentes em dinossauros jovens, mas que eram perdidas quando eles cresciam e se tornavam adultos. Por exemplo, cérebro e olhos relativamente grandes e focinho curto. A mesma relação pode ser observada ao comparar as aves aos jacarés, os parentes vivos mais próximos das aves. O crânio de um jacaré adulto possui olhos pequenos e um focinho imenso, mas o crânio de um embrião de jacaré possui olhos proporcionalmente grandes e um focinho curto, parecido ao crânio de uma ave adulta (Figura 2). Esta descoberta indica que, durante a evolução, as aves alteraram seu desenvolvimento embrionário de modo que, quando adultas, elas mantêm características que estavam presentes nos filhotes de seus ancestrais.

Figura 2: Crânios de Alligator: Bhullar et al. (2012), Nature 487, 223–226. Crânio de Gallus: http://www.digimorph.org

A essa altura vocês podem estar pensando que as aves não parecem animais de focinho curto. Basta pensar em um tucano ou uma cegonha. Mas não se enganem. O bico das aves é formado quase inteiramente pela expansão de um único osso chamado de pré-maxila. Durante a evolução das aves, a expansão da pré-maxila ocorreu acompanhada pela extrema redução de todos os ossos entre ela e os olhos. Portanto, as aves possuem um focinho reduzido, mas com uma pré-maxila gigante.

O que aconteceria se impedíssemos o crescimento da pré-maxila durante o desenvolvimento embrionário das aves modernas? Foi isto que cientistas da Universidade de Harvard, nos Estados Unidos, fizeram. Os cientistas descobriram que o crescimento da pré-maxila das aves depende de uma área na ponta do futuro bico que secreta uma molécula chamada de FGF. Eles viram que a produção desta molécula é muito mais intensa em embriões de aves do que em embriões de outros répteis, como tartarugas e jacarés. O próximo passo foi então cuidadosamente abrir o ovo de galinha e inibir a produção desta proteína no bico do embrião. O surpreendente resultado foi uma galinha com bico de proporções muito mais parecidas ao focinho de um jacaré.

Fontes: Bhullar et al. (2015), Evolution 69, 1665–1677.

Figura 3: Fonte – Bhullar et al. (2015), Evolution 69, 1665–1677.

Aqui é onde nossa história volta a se cruzar com a das aves. Nós também conservamos características presentes nos juvenis de nossos ancestrais. Nós também temos cérebros relativamente maiores e focinhos mais curtos do que os chimpanzés e gorilas adultos. Por isso, nós nos parecemos muito mais a um filhote de chimpanzé do que a um chimpanzé adulto (Figura 4). Estas mudanças evolutivas nos tempos de desenvolvimento são chamadas de heterocronias. Elas implicam que as transformações evolutivas podem ser causadas por variações na velocidade ou duração do desenvolvimento.

A descoberta de que as aves são “eternos filhotes de dinossauros” fornece um grande modelo para investigar as heterocronias e certamente permitirá novas descobertas no futuro. A ciência tem dessas coisas. A gente começa a pesquisar um assunto e acaba iluminando outro. Neste caso, buscando os mecanismos que levaram à evolução das aves, estamos iluminando como nós mesmos podemos ter evoluído.