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Finalmente, o mamífero do Cretáceo do Brasil!

Brasilestes stardusti é o seu nome, em alusão ao Brasil e a Ziggy Stardust, um personagem criado pelo músico britânico David Bowie, falecido em 2016, ano em que o fóssil foi descoberto.

Brasilestes

O fóssil em questão tem apenas 3,5mm e trata-se de um único dente pré-molar. Pode não parecer grande coisa, mas é uma descoberta há muito tempo esperada. Tanto que, apesar de não escrever há muito tempo no blog, achei que isto, particularmente, merecia uma comemoração!

A publicação do material foi feita hoje, na revista científica Royal Society Open Science e conta com a participação de pesquisadores brasileiros da UFG, USP e Unicamp, além de paleontólogos argentinos e estadunidenses. O estudo foi liderado pela Dra. Mariela Castro (UFG), especialista em mamíferos fósseis e, com certeza, uma grande fã de Bowie.

O pequeno dente, tão importante, foi encontrado nas rochas ricas em fósseis do interior do estado de São Paulo, mais especificamente, no município de General Salgado, oeste paulista. Estas rochas datam do final Período Cretáceo, entre 80 e 75 milhões de anos, época em que os dinossauros ainda reinavam soberanos nos ecossistemas terrestres. Isso torna Brasilestes o mais antigo mamífero conhecido para o Brasil.

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Com um tamanho reconstituído aproximado do de um gambá atual (cerca de 50cm de comprimento), Brasilestes certamente se esquivou das passadas de gigantes pescoçudos herbívoros e fugiu das ferozes mandíbulas de uma miríade de crocodilos terrestres, uma pequena amostra da paleofauna que habitava o interior de São Paulo no final do Cretáceo.

Até a presente data, nenhum vestígio corporal de mamífero fóssil havia sido apropriadamente descrito para as rochas cretácicas do Brasil. Na verdade, para todas as rochas da Era Mesozoica brasileira. O fóssil “do tal mamífero”, sempre havia sido o “Santo Graal” da paleontologia brasileira, buscado incansavelmente por vários grupos de pesquisadores. Por isso, é uma alegria ele ter sido finalmente encontrado.

Para não dizer que este é realmente o primeiro registro corporal de mamífero cretácico do Brasil, o fóssil de um pequeno pedaço de mandíbula com um único dente inserido havia sido encontrado em rochas do mesmo contexto geológico na década 1990. Apesar de publicado há tempos, o material não foi descrito apropriadamente na época, e encontra-se, até hoje, inacessível para a grande maioria dos paleontólogos brasileiros.

O outro registro fossilífero atribuído a mamíferos mesozoicos do Brasil ou, pelo menos, de organismos “mamaliformes”, são as pegadas fósseis da chamada Formação Botucatu, uma unidade geológica que representa um antigo deserto que existiu no interior de São Paulo há  pelo menos 130 milhões de anos. Estas pegadas (assista um vídeo nosso falando sobre isto aqui) são mais antigas do que Brasilestes, mas, infelizmente, nunca puderam ser atribuídas com certeza a um mamífero verdadeiro.

Brasilestes é muito importante, porque fornece a primeira identificação mais precisa sobre um mamífero do Cretáceo do Brasil. A morfologia do dente encontrado indica que o mesmo pertencia a um mamífero Tribosphenida, ou seja, um mamífero do grupo que reúne os placentários e marsupiais.

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Os mamíferos tribosfênidos contam com diversos registros no Cretáceo do hemisfério norte. Porém, no hemisfério sul, apenas haviam sido encontrados na Índia, em Madagascar e no norte da América do Sul. A descrição de Brasilestes stardusti veio preencher uma lacuna importante no registro de mamíferos mesozoicos, ressaltando a importância do Brasil para a compreensão da história evolutiva do grupo.

Por mais absurdo que possa parecer descrever uma nova espécie com base em um único dente, essa é uma situação muito comum para mamíferos fósseis. O registro fossilífero desse grupo é relativamente raro e, majoritariamente baseado na ocorrência de dentes isolados, lembrando que dentes são elementos muito resistentes e preservam-se com maior facilidade do que ossos. Por esta razão, para mamíferos fósseis, características da dentição são muito utilizadas como caracteres diagnósticos de espécies

A equipe envolvida no trabalho também realizou outras análises no fóssil para ajudar em sua identificação, como a avaliação da microestrutura do esmalte dentário.

A cobertura de esmalte encontrada, com cerca de 20 mícrons, é bem mais fina do que a dos dentes de outros mamíferos mesozoicos (entre 100 e 300 mícrons). Além disso, poucas espécies de mamíferos atuais têm característica semelhante, entre eles, alguns Xenarthra (ordem que inclui os tatus, tamanduás e preguiças). Esta observação suscita uma possível relação entre Brasilestes e este grupo de mamíferos. A divergência (ou origem) dos xenartros, calculada por meio da técnica chamada de “relógio molecular”, teria se de dado exatamente nessa época, há pelo menos 85 milhões de anos.

Os mamíferos eram elementos relativamente raros em ecossistemas da Era Mesozoica. Ocupavam nichos secundários, eram, via de regra, pequenos e predominantemente generalistas. A maioria, talvez tivesse hábitos noturnos e fosse arborícola ou fossorial. Essas são algumas razões para os fósseis de Brasilestes serem tão raros. Provavelmente estes organismos eram entidades pouco abundantes em seu paleoecossistema e/ou tinham tamanhos muito pequenos para que seus elementos ósseos delicados fossem preservados e/ou vivessem longe da área favorável para preservação de fósseis.

Tenho certeza de que esta publicação traz novas esperanças aos paleontólogos brasileiros. Que mais fósseis sejam encontrados em breve e ajudem a responder as questões que Brasilestes trouxe à tona (veja mais aqui). Para fechar, vale sempre a pena lembrar, que os mortos têm muita história para contar. Este, especificamente, marcou seu nome na “calçada da fama” da paleontologia nacional, tal qual o grande artista David Bowie deixou sua marca no famoso passadiço hollywoodiano.

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Castro MC, Goin FJ, Ortiz-Jaureguizar E, Vieytes EC, Tsukui K, Ramezani J, Batezelli A, Marsola JCA, Langer MC. 2018 A late Cretaceous mammal from Brazil and the first radioisotopic age for the Bauru Group. R. Soc. open sci. 5: 180482.  http://dx.doi.org/10.1098/rsos.180482

Você conhece a Geomitologia?

Olá caros colecionadores! Hoje trago o texto do aluno Rodrigo Lima Veloso que cursa especialização em Geologia do Quaternário pelo Museu Nacional/UFRJ. Neste texto Rodrigo explica o que é Geomitologia e traz alguns exemplos de como essa ciência nos ajudou a compreender melhor os povos pretéritos.


Desde pequenos nós nos encantamos com histórias fantásticas de mitos e heróis, sejam da antiguidade ou de heróis de histórias atuais como nos livros de Harry Potter e Percy Jackson, que geralmente se baseiam em antigas lendas. Mas você já parou para pensar de onde vêm essas histórias?

Geomitologia foi o termo empregado pela primeira vez em 1968 pela geóloga Dorothy Vitaliano (Figura 1) como sendo o estudo que tentava evidenciar algum tipo de relação entre os eventos geológicos e a mitologia. Esse estudo nos últimos anos tem servido como base para se especular e procurar entender o tipo de relação que os humanos da antiguidade tinham com o ambiente ao seu redor e como o compreendiam.

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Figura 1: Foto de Dorothy Vitaliano. Fonte: Google Imagens.

 

Dentro das áreas de estudo da geomitologia os fósseis são uma das principais evidências de como esses mitos podem ser mais bem contextualizados à época e compreendidos de forma mais completa por nós atualmente. Muitos são os exemplos destes vestígios orgânicos sendo coletados e interpretados durante toda a história da humanidade. Em seu livro “The First Fossil Hunters” (Figura 2), Adrianne Mayor relata diversas histórias que poderiam mostrar a interação seres humanos com fósseis, sendo alguma delas datadas desde o Egito Antigo até o Império Romano. Acredita-se que a relação desses povos com os fósseis seja muito maior do que imaginávamos.

Mayor tem como foco de seu trabalho mostrar que as relações e a compreensão de alguns conceitos naturais que hoje compreendemos nem sempre foram tão deixados de lados pelos antigos povos que viveram a milhares de anos atrás como seria de se imaginar. Algumas ideias como a de extinção de espécies ou como a de Delos, que propôs a existência de um ciclo natural contínuo de quase imperceptíveis transgressões marinhas e formações de áreas terrestres, são surpreendentemente acuradas em relação ao que sabemos hoje e que sempre fomos levados a acreditar que eram entendimentos “modernos”.

De acordo com Horner e Dobb (1997 apud Mayor, 2000), as populações antigas tinham uma percepção maior do ambiente que as rodeava, e que a interação entre o fato e a imaginação é a chave para a verdadeira compreensão da mitologia que conhecemos hoje. Os antigos gregos e romanos, por exemplo, acreditavam que todas as espécies estavam encolhendo porque eles encontravam ossos gigantes que não condiziam com o tamanho de nenhum animal que lhes fosse conhecido.

Figura 2: Capa de “The First Fossil Hunters” de Adrienne Mayor, mostrando o que parece ser um crânio fóssil representado em uma pintura de um vaso.
Figura 2: Capa de “The First Fossil Hunters” de Adrienne Mayor, mostrando o que parece ser um crânio fóssil representado em uma pintura de um vaso.

 

A ideia de animais gigantes que haviam sido extintos de alguma maneira também eram comuns, histórias como a das “Neades” que falavam sobre monstros enormes que tinham habitado a região de Samos na Grécia e que haviam sido engolidos pela Terra sem deixar nenhum vestígio para trás. A ilha de Samos na Grécia é um local onde ocorreram muitos terremotos e até hoje são encontrados fósseis como o do Samotherium por exemplo. Com isso fica fácil compreender de onde vêm as ideias contrárias ao fixismo e mais do que isso, coincidentemente ou não, chegam perto dos processos tafomômicos pelos quais esses fósseis passaram. Quando relacionadas, às informações a que temos acesso hoje e as lendas nos mostram que o poder de observação que indivíduos tinham do mundo era muito grande

Porém, em alguns casos, os fósseis influenciaram na descrição de animais com os quais eles acreditavam coabitar a Terra. Atualmente, o caso mais famoso é o dos grifos (Figura 3), esses animais, diferente do que já citamos, não eram considerados animais míticos que haviam existido apenas em tempos pretéritos, eram considerados animais reais que coexistiam com os humanos. A história dos grifos começa no deserto de Gobi, na Mongólia e China, onde mercadores e mineiros citas passavam durante suas caravanas de comércio, e de onde prospectavam ouro. Esses nômades contavam histórias sobre um animal terrivelmente territorialista e protetor com seus ninhos, e que portanto atacava sem piedade quem quer que se aproximasse do ouro, que de acordo com os nômades era encontrado em ninhos de grifos. Acredita-se que esses mineiros haviam se deparado com fósseis que são extremamente comuns no Deserto de Gobi, os fósseis de Protoceratops (Figura 3) que são expostos naturalmente no deserto e muitas vezes associados ao ouro. Esses homens então começaram a espalhar as histórias sobre essa criatura com a intenção de proteger o ouro que era encontrado no lugar afugentando pessoas que conhecessem a história dos grifos, mas o curioso, é que diversos autores da antiguidade descreviam inúmeras características desses animais, não se questionava a sua existência ou não, eles realmente acreditavam que eles existissem.

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Figura 3: Na parte superior representado um esqueleto de um indivíduo do gênero Protoceratops, na parte inferior uma representação de um grifo segundo os padrões dos romanos (Lorena Pontes Lima).

 

Um caso em particular da mitologia egípcia também pode ser usado para ilustrar a importância de se buscar a compreensão do que pode estar por trás dos mitos. Grande parte do panteão das divindades egípcias é representado por seres antropozoomórficos, ou seja, eram parte humanos e parte animais. Não coincidentemente, os animais com os quais essas divindades dividiam as suas características eram todos animais comumente encontrados na região e que tinham alguma relação com o que o deus em questão representava. Como por exemplo, Sobek era a personificação do rio Nilo e era representado por um homem com cabeça de crocodilo. Porém, um dos deuses sempre deixou os pesquisadores intrigados, também conhecidos por sua antropozoomorfia característica, o deus Set nunca se assemelhou a nenhum animal vivente da região do Egito. Essa representação pode ser explicada com bases paleontológicas, visto que crânios de girafídeos são encontrados nas áreas fossilíferas egípcias, e o crânio desses animais assemelha-se às representações da cabeça de Set que os egípcios faziam (Figura 4). Set no panteão egípcio era considerado a personificação do deserto, das tempestades e da violência, e comumente fósseis são expostos nos desertos justamente após grandes tempestades, fazendo com que a associação entre ambos seja mais crível.

Figura 4: A esquerda a representação de Set de acordo com os antigos egípcios e à direita o desenho de um crânio de um espécime de girafídeo (Lorena Pontes Lima).
Figura 4: A esquerda a representação de Set de acordo com os antigos egípcios e à direita o desenho de um crânio de um espécime de girafídeo (Lorena Pontes Lima).

 

Todos esses são pequenos exemplos de como a nossa história é influenciada por pequenos detalhes que quando mal interpretados nos levam a crer que o estudo e interpretação da paleontologia são relativamente recentes, quando na verdade, eles vêm sendo interpretados das mais diversas formas. De acordo com Oakley (1971 apud Fernandes, 2005), os primeiros registros de coleta de fósseis por humanos datam de cerca de 100.000 anos atrás. Não temos como afirmar se a produção dessa peça foi ou não proposital, mas já é um começo para que possamos entender a evolução da percepção humana quanto ao ambiente ao seu redor.

Mas nem sempre, o fóssil dá origem ao mito, alguns mitos foram responsáveis por servir de inspiração para a nomeação alguns fósseis, podemos citar aqui, por exemplo, o caso dos amonitas, que recebem esse nome pela similaridade aos cornos do deus Júpiter Ammon (Taylor, 2016) como está explicitado na Figura 5.

Figura 5: Á esquerda uma representação de Júpiter Ammon e à direita um amonita.
Figura 5: Á esquerda uma representação de Júpiter Ammon e à direita um amonita.

 

A geomitologia ainda é uma ciência pouco explorada, nos últimos anos, inúmeras histórias vêm sendo estudadas por especialistas, mas ainda há uma necessidade muito grande de maior interdisciplinaridade entre as diversas áreas como arqueologia, zooarqueologia, paleontologia e história. Uma maior interação faria com que fosse cada vez mais fácil de ver por trás dos mitos como apenas histórias fantasiosas, trazendo os fatos marcantes para aquela sociedade e que serviram de base para as crenças de um povo. Conseguir compreender que as pessoas da antiguidade, mesmo com tantas limitações tecnológicas, conseguiam ter vislumbres, por vezes muito precisos de eventos que demoraram séculos para serem explicados. Podendo assim evidenciar o interesse por esses eventos que muitas vezes passaram despercebidos por estudiosos e pesquisadores ao longo dos anos.

Referências

FERNANDES, A.S.F. 2005. Fósseis: Mitos e Folclore. Anuário do Instituto de Geociências – UFRJ, v. 28, p. 101-115.

MAYOR, A. 2000. The first fossil hunters. Paleontology in greek and roman times. Princeton, Princeton University Press. 361 p.

TAYLOR, P. D. 2016 Fossil Folklore: Ammonyte. Deposits Magazine, nº 46 20-23.

VITALIANO, D. 1968. Geomythology: the impact of geologic events on history and legend, with special reference to Atlantics. Journal of the Folklore Institute (Indiana University), 5: 5-30.


26905858_2007696039247755_2080243137_oRodrigo Lima Veloso

Graduado em Ciências Biológicas/Licenciatura em 2014 pelo Centro de Ciências da Saúde (CCS) do Centro Universitário Serra dos Órgãos (Unifeso). Na mesma universidade foi aluno bolsista do Programa Pet-Saúde no período entre 2012 e 2014. Atuou como professor de ciências da rede estadual no município de Carmo – RJ de 2015 até 2017, atualmente cursa uma especialização em Geologia do Quaternário pelo Museu Nacional/UFRJ. Tem interesse em continuar seus estudos nas áreas de evolução, paleontologia e curadoria.

Hipóteses filogenéticas dos Amniotas e a importância dos fósseis na compreensão da evolução da vida

Olá caros leitores, depois de um breve periodo de pausa nas postagens, voltamos com grande estilo. Hoje apresento a vocês um interessante texto redigido pelo Mestrando em Zoologia do Museu Nacional/UFRJ Geovane Alves de Souza, O assunto abordado se refere as primeiras discussões históricas sobre as hipóteses filogenéticas dos Amniotas (grupo que tradicionalmente inclui os répteis, aves e mamíferos e suas formas relacionadas) e a importância dos fósseis para um melhor entendimento da evolução das espécies. Então,  sem mais delongas, vamos ao texto!


Em plena Era da Filogenômica, na qual o DNA possui papel central na busca pela compreensão da evolução da vida na Terra, é comum pensarmos nos fósseis como uma fonte de dados um tanto quanto ultrapassada, trabalhosa e que demanda muito tempo para estudar. A diretora do Jurassic World, Claire Dearing (encenada pela atriz Bryce Dallas) enfatiza isso muito bem em sua fala: “Aprendemos mais com a genética em 10 anos do que em um século, escavando”. É consenso no meio acadêmico a importância dos vestígios da vida pretérita, os fósseis (para melhores detalhes acerca de sua definição veja aqui), quando inferimos relações de parentesco dos organismos viventes. Contudo, nem sempre os fósseis tiveram sua importância reconhecida e passaram por momentos de glória e queda ao longo dos últimos séculos.

Após a publicação da primeira edição de A Origem das Espécies de Darwin e Wallace em 1859, em que estes autores defenderam as teorias de Evolução Biológica, Seleção Natural e Ancestralidade Comum, os fósseis desempenharam um papel chave na compreensão de como a vida evoluiu. Contudo, foi na metade do século XX, que o registro fóssil enfrentou uma queda brusca de sua supremacia. O responsável foi o advento de uma nova maneira de se estudar a evolução: a Sistemática Filogenética de Willi Hennig (1950). A nova metodologia e filosofia da sistemática nos seus primeiros anos de existência não exigia a necessidade de determinar uma dada espécie fóssil conhecida como ancestral entre duas linhagens. Podíamos estudar a evolução das espécies viventes, tratando o ancestral comum entre elas como uma espécie hipotética. Esse modo de vislumbrar as árvores filogenéticas (diagramas ramificados que representam a evolução de uma linhagem que são gerados a partir de uma análise computacional ou análise filogenética), conhecido como Modelo Cladogenético, é antagônico ao antigo modelo vigente, o Anagenético. De fato, descobrir em qual ponto exato da evolução de uma linhagem uma espécie fóssil esta inserida não é uma tarefa fácil, eu diria que um tanto quanto impossível, a menos que tenhamos uma maquina do tempo para voltarmos e acompanharmos o passo a passo da evolução de determinada linhagem ao longo dos milhares de anos. Na época, muitas críticas contra o uso dos fósseis foram levantadas. O próprio Hennig reconhecia que os dados fósseis poderiam ser uteis na hora de conduzir uma análise filogenética. Contudo, devido à tamanha incompletude do registro fóssil, ou seja, tanta informação biológica era perdida no processo de formação de um fóssil, que estes deveriam ser preferivelmente menos utilizados na hora de reconstruir as relações de parentesco.

Petterson (1981) mostrou, através de vários exemplos, o quanto os fósseis prejudicavam a compreensão sobre as hipóteses de evolução dos animais. Ax em 1987 defendeu em seu livro The Phylogenetic System que os dados fósseis são tão incompletos que as árvores deveriam ser construídas com base apenas nos grupos viventes e só depois que a análise computacional fosse feita é que se deveriam adicionar os fósseis. Dessa maneira e com muito sucesso, os críticos rapidamente conseguiram marginalizar o uso dos dados paleontológicos nos estudos da evolução das linhagens de organismos viventes.

A Hipótese Clássica da evolução dos Amniotas

Inúmeras árvores foram construídas ao longo dos anos seguintes, a maioria delas ignorando as informações provindas dos fósseis. O estudo que mais me chamou a atenção foi o trabalho clássico de Gardiner em 1982, no qual este autor tentou reconstruir a até então, pouco compreendida história evolutiva dos amniotas. Os Amniota são um grupo de animais vertebrados que possuem, dentre muitas características, uma membrana extraembrionária ao redor do feto chamada de amnion, membrana a qual é fundamental para a independência da água do ambiente durante o desenvolvimento do filhote no ovo, permitindo que estes animais colonizassem completamente o habitat terrestre. Estamos falando então da maioria esmagadora de vertebrados terrestres (e os que secundariamente retornaram ao ambiente aquático) que dominaram a Terra: desde as formas extintas famosas como dinossauros, pterossauros, ictiossauros, plesiossauros até as nossas espécies familiares contemporâneas de tartarugas, crocodil­os, lagartos, serpentes, aves e mamíferos.

Gardiner utilizou vários dados morfológicos dos cinco grandes grupos de amniotas viventes em suas análises (tartarugas, lagartos, jacarés, mamíferos e aves) e alcançou um resultado interessante. Gardiner observou que as aves e os mamíferos eram evolutivamente relacionados, sendo agrupados juntos por uma série de características que eram adaptações às suas altas taxas metabólicas (metabolismo alto leva a uma temperatura corpórea alta, sendo estes animais equivocadamente chamados de animais de “sangue quente”).

Gardiner ressuscitou o antigo termo Haeomothermia para nomear o grupo de animais de “sangue quente” formado por aves e mamíferos (o termo vem de homeotermia, do grego homo: igual, thermia: temperatura; que é como chamamos os animais que possuem temperaturas corporais constantes). Haemothermia, por sua vez era relacionado evolutivamente com o Crocodylia (crocodilos, jacarés e gaviais) formando o grupo Thecodontia. Tartarugas, cágados e jabutis (Chelonia) eram mais aparentados com Thecodontia (Crocodylia+(Aves+Mammalia)). Por fim, o grupo mais basal de Amniota era Lepidosauria, o qual abrange tuataras, serpentes e lagartos. Não se preocupe com a enorme quantidade de termos, ainda vai piorar, mas a figura 1 ilustra bem o que acabei de descrever acima.

Fig.1. Árvore Gardiner recent
Fig. 1. Relações entre as cinco assembleias de amniotas viventes defendida por Gardiner (1982; ver também Lovtrup, 1985) modificado de Gauthier e colaboradores (1988)

 

O trabalho experimental de Gauthier

 Os resultados de Gardiner eram baseados exclusivamente em animais viventes, conforme já foi dito e ecoaram por quase uma década. Lovtrup (1985) publicou um trabalho no qual afirmou ter encontrado maior suporte à hipótese de Gardiner. Até que, em 1988, um célebre manuscrito chegou para revolucionar a visão que a comunidade científica da época tinha sobre os dados paleontológicos. Gauthier e seus colegas (1988), baseados na hipótese de filogenia dos amniotas proposto por Gardiner, publicaram o primeiro estudo demonstrando empiricamente (ou seja, através de experimentos práticos e não calcados apenas em conjecturas) que os fósseis poderiam contribuir e muito na elucidação das hipóteses de parentesco dos seres vivos hoje. Para isso, eles basicamente desenvolveram uma nova análise, só que dessa vez incluindo espécies extintas, obtendo uma árvore marcadamente diferente e depois a submeteram a alguns testes para confirmar sua validade. Para entendermos como os autores chegaram a suas conclusões precisamos compreender os experimentos que a equipe realizou. Gauthier partiu de uma pergunta: Fósseis poderiam alterar as nossas hipóteses de parentesco entre as biotas recentes? Para responder isso, ele conduziu um estudo em três etapas.

(1) Primeiramente, antes de rodar uma nova análise incluindo os fósseis, os pesquisadores destrincharam e reviram todas as características utilizadas por Gardiner e perceberam que havia alguns equívocos e erros na interpretação dos caracteres. Gardiner afirmara, por exemplo, que um coração dividido em quatro câmaras é homólogo (mesma origem; para melhor entendimento desta terminologia veja aqui) em crocodilos, aves e mamíferos o que reforçava a relação de parentesco entre eles. Contudo, quando acompanhamos o desenvolvimento embrionário do septo interventricular destes animais, vemos que nos mamíferos ele se desenvolve a partir de uma crista de tecido endocárdico na parede de trás do ventrículo, enquanto que nas aves e nos crocodilos o septo surge de varias protuberâncias musculares pouco recobertas por endocárdio na lateral do ventrículo. Apesar de serem estruturas semelhantes nos adultos, elas não possuem a mesma origem no embrião, ou seja, não são homólogas. Logo, os equívocos nas interpretações de Gardiner o levaram a estabelecer homologias entre mamíferos e aves que não condiziam com a realidade.

(2) Depois de corrigir a lista de características, Gauthier rodou duas análises, uma contendo apenas os dados morfológicos dos cinco grupos viventes de Gardiner e outra incorporando 29 espécies de amniotas extintos a estes cinco grupos de amniotas viventes. Foi aqui que o jogo começou a ficar interessante.

A análise com dados dos animais viventes

A árvore filogenética obtida utilizando apenas os cinco grupos de amniotas viventes se assemelhou à hipótese clássica de Gardiner de 1982, com apenas uma pequena diferença: os crocodilos e não os mamíferos eram mais relacionados com as aves, trazendo dúvidas quanto a validade do antigo grupo Haemothermia (Ver figura 2). Isso implica em inferências importantíssimas para nossa compreensão da evolução da homeotermia. Primeiro, que um jacaré é o parente mais próximo dos nossos amigos emplumados do que qualquer outro animal vivo hoje. Além disso, muitas características que antes eram vistas como homólogas entre aves e mamíferos e que estariam presentes no suposto ancestral comum destas duas linhagens na verdade surgiram duas vezes independentemente na árvore da vida dos vertebrados. Talvez em resposta provavelmente as mesmas pressões evolutivas.

Fig. 2. Arvore Gatuhier recent
Fig. 2. Árvore obtida da análise de Gauthier (1988) apenas com amniotas viventes. Note que ela se assemelha à árvore anterior de Gardiner (1982), contudo as aves estão mais relacionadas com crocodilos do que com os mamíferos.

 

A análise com dados combinados (animais viventes + extintos)

Na segunda análise na qual Gauthier acrescentou os fósseis, uma árvore completamente diferente surgiu (ver figura 3). Não só aves e crocodilos estavam agrupados juntos, mas lagartos e serpentes (Lepidosauria) agora estavam mais próximos de Aves + Crocodylia do que as tartarugas. O mais estranho foi que os mamíferos agora estavam na base da árvore, formando uma grande dicotomia inicial: Mamíferos e todos seus parentes extintos de um lado versus lepidossauros, quêlonios, crocodilos, aves e todos seus parentes extintos relacionados do outro. Atenção, lá vem mais nomes científicos: O primeiro grupo, chamamos de Synapsida (amniotas que apresentam uma fenestra temporal no crânio) e ao segundo, Reptillia (que compreende tanto amniotas que possuem duas ou nenhuma fenestra temporal, Diapisida e Anapsida, respectivamente). Contudo, não bastava obter uma árvore completamente diferente, ela precisava ser posta a prova.

Fig. 3. Árvore obtidida por Gauthier (1988) combinando tanto espécies fósseis quanto viventes. Note que há uma dicotomia basal, separando mamíferos e seus parentes extintos (Synapsida) de um lado versus todos os répteis atuais + Aves (Reptilia) do outro.
Fig. 3. Árvore obtidida por Gauthier (1988) combinando tanto espécies fósseis quanto viventes. Note que há uma dicotomia basal, separando mamíferos e seus parentes extintos (Synapsida) de um lado versus todos os répteis atuais + Aves (Reptilia) do outro.

 

Análises posteriores – Esmiuçando a nova hipótese obtida

Na última etapa do estudo (3), uma serie de experimentos computacionais foram conduzidos por Gauthier, alguns serão explicados mais adiante e que culminaram em um achado esperançoso, principalmente para nós paleontólogos: Fósseis são fundamentais para elaboração das hipóteses de relação entre as espécies viventes.

Gauthier e seus colegas queriam saber o porquê que as árvores diferiram tanto nas análises com e sem os fósseis. Para isso, eles fizeram algumas análises posteriores, contudo só irei detalhar três delas neste texto que acredito serem mais interessantes para nossa discussão. Primeiro, os autores compararam o índice de consistência de sua nova árvore com o índice da árvore de Gardiner. Este índice mostra o quão robusto e conciso estão seus resultados, no caso, sua hipótese de evolução de uma linhagem. O interessante foi que mesmo adicionando várias espécies fósseis na sua análise, Gauthier encontrou um valor de índice de consistência semelhante ao de Gardiner, mostrando que mesmo os fósseis alterando drasticamente, a árvore continuava tão confiável quanto uma utilizando apenas espécies viventes.

Numa análise posterior, Gauthier e companhia removeram todos os grupos fósseis do lado “sinapsídeo” da árvore, deixando apenas os animais viventes desse ramo (mamíferos) junto com todos do o lado “Reptillia” (viventes e extintos) e rodaram a análise. Paralelamente, foi feito o oposto, todas as linhagens extintas de Reptillia foram retiradas deixando apenas seus representantes viventes e o lado “sinapsídeo” da árvore (viventes e extintos) e rodaram a análise. Eles viram que não importava qual fóssil de Reptillia se retirava a árvore final sempre se assemelhava a hipótese clássica de Gardiner (1982). Porem, quando os fósseis de sinapsídeos eram retirados, a árvore adquiria o novo padrão da figura 3 novamente. Gauthier então percebeu que os principais responsáveis pela nova topologia da árvore eram os fósseis de sinapsídeos. Mas por que isso?

De acordo com os autores, quanto mais antiga é a origem de uma linhagem e quanto mais derivada for a morfologia de seus representantes atuais (como é o caso dos mamíferos), mais os fósseis serão importantes para elucidar sua evolução. Basta compararmos os mamíferos atuais com seus parentes extintos, os “pelicossauros” como Casea, Ophiacodon, Edaphosaurus, Sphenacodon (figura 4) para ver o “abismo morfológico” que separam essas linhagens. Quando observamos os mamíferos atuais, dificilmente conseguimos relaciona-los com outro grupo de animal vivente e quando tentamos, certamente estaremos fadados ao erro, assim como Gardiner, em 1982 equivocadamente agrupou Aves e Mammalia no antigo grupo Haeomothermia. Porem, quando olhamos para os fósseis vislumbramos um mundo completamente “novo”. As formas extintas possuem combinações únicas de características basais e derivadas que frequentemente se apresentam numa serie gradual de mudanças, que nos permitem acompanhar suas histórias evolutivas de maneira tal que possamos observar espécies diferentes cada vez ficando mais semelhantes conforme voltamos no tempo. Fósseis são a única evidência direta da evolução no passado e é por isso, que os dados paleontológicos se tornam tão fundamentais para elucidar as relações evolutivas dos grupos viventes. Principalmente quando o objeto de estudo são animais tão diferentes como seu cachorro e um pardal na janela de casa.

Outro experimento que a equipe de Gauthier conduziu consistiu basicamente em retirar todas as linhagens viventes da matriz de características e rodar uma nova análise. Apesar de ser um experimento simples, o resultado obtido foi revelador: a nova hipótese representada na figura 3 veio à tona novamente, porem sem os animais viventes. Este resultado, associado à análise inicial das características utilizadas no trabalho de Gardiner (1982) derruba os argumentos dos críticos a respeito da incompletude do registro fóssil. De fato a informação que provem dos fosseis é mais incompleta do que as que podemos retirar dos animais viventes, mas mesmo assim os fósseis estão longe de serem menos informativos em uma análise filogenética. Gauthier demonstrou isso quando retirou todas as espécies viventes da análise e mesmo assim alcançou a nova hipótese.

Além disso, Gauthier enfatizou que incompletude não é exclusiva de fósseis. Ela pode ocorrer naturalmente nos animais. Para exemplificar o que estou falando, quatro características utilizadas na análise de Gardiner eram do osso quadrado, um osso na base do crânio dos vertebrados no qual se articula a mandíbula. Contudo nos sinapsídeos mais derivados, os cinodontes (o qual mamíferos fazem parte), esse osso foi gradativamente sendo reduzido e alocado cada vez mais para trás do crânio junto com uma série de ossos da mandíbula. Esta condição alcançou o extremo nos mamíferos, aonde o osso quadrado e o grupo de ossos que uma vez pertenceram à mandíbula e que vieram juntos, se reduziram e modificaram sua função a ponto de formarem o que hoje são nossos ossículos do ouvido médio (o quadrado dos outros vertebrados é a bigorna nos mamíferos). Logo, aquelas quatro características baseadas na morfologia do osso quadrado, não se aplicam aos mamíferos, pois o quadrado deles se alterou tanto que fica difícil comparar com os outros animais, ou seja, este é um dado naturalmente faltante. Além disso, Gauthier percebeu que Casea (o fóssil mais basal e antigo de sinapsídeo e que consequentemente esperávamos maior incompletude) apresentava 26% de informação faltante, enquanto que os mamíferos atuais tinham em média 15% de dados morfológicos faltando ou difíceis de interpretar. Esses 11% de diferenças são realmente significantes? Gauthier não só provou que não há diferença significante como também nos mostrou que informação incompleta não é exclusiva dos fósseis.

Fig. 4. Outra árvore filogenética, dessa vez apenas com sinapsídeos. Note a variedade de formas desde as mais basais, como Casesauria (um “Pelicossauro”), até os parentes mais próximos dos mamíferos, um cinodonte não-mamífero.
Fig. 4. Outra árvore filogenética, dessa vez apenas com sinapsídeos. Note a variedade de formas desde as mais basais, como Casesauria (um “Pelicossauro”), até os parentes mais próximos dos mamíferos, um cinodonte não-mamífero.

 

A Renascença dos fósseis

Após demonstrar empiricamente quão importante os fósseis são para nossa compreensão da evolução das linhagens viventes, Gauthier deu um solavanco nos sistematas, convidando-os a se debruçarem no assunto. Desde então, estudos importantes vem sendo conduzidos, cada vez mais enaltecendo o uso de dados paleontológicos em reconstruções filogenéticas e desenvolvendo metodologias para minimizar o efeito da incompletude dos dados de organismos tanto viventes quanto extintos, o famigerado missing data que os cladistas tanto abominam (veja Donoghue et al., 1989; Smith, 1998; Wilkinson; Benton, 1995).

Exemplos como estes de Gardiner e Gauthier nos mostram como a Ciência é dinâmica. O que antes era tido como verdade e que hoje é obsoleto, não necessariamente deixa de ser útil. Se Gardiner não tivesse se aventurado nas relações de Amniota, Gauthier e toda uma geração de sistematas não seriam impulsionadas a refletir sobre o assunto e talvez o reconhecimento da importância dos fósseis na reconstrução da evolução da vida na Terra poderia ser ainda mais postergada. Por fim, quando ignoramos as informações contidas no registro fóssil, estamos ferindo o princípio da Evidência Total (um tema que será abordado em postagens futuras do blog). Este princípio pode ser exemplificado com uma ótima analogia que um estimado amigo uma vez me fez: não usar os dados paleontológicos para inferir filogenia é como ter um bebê de colo e joga-lo pela janela só porque ele não é um adulto.

Literatura citada

AX, Peter. 1987. The phylogenetic system: the systematization of organisms on the basis of their phylogenesis.

DARWIN, C. A Origem das Espécies. Hemus – Livraria Editora Ltda, São Paulo, SP.

DONOGHUE, Michael J. 1989. Phylogenies and the analysis of evolutionary sequences, with examples from seed plants. Evolution, v. 43, n. 6, p. 1137-1156.

GARDINER, BRIAN G. 1982. Tetrapod classification. Zoological Journal of the Linnean Society, v. 74, n. 3, p. 207-232.

GAUTHIER, Jacques; KLUGE, Arnold G.; ROWE, Timothy. 1988. Amniote phylogeny and the importance of fossils. Cladistics, v. 4, n. 2, p. 105-209.

HENNIG, Willi. 1950. Grundzuge einer Theorie der phylogenetischen Systematik.

LOVTRUP, Soren. 1985. On the classification of the taxon Tetrapoda. Systematic Zoology, v. 34, n. 4, p. 463-470.

PATTERSON, Colin. 1981. Significance of fossils in determining evolutionary relationships. Annual Review of Ecology and Systematics, v. 12, n. 1, p. 195-223.

SMITH, Andrew B. 1998. What does palaeontology contribute to systematics in a molecular world?. Molecular phylogenetics and evolution, v. 9, n. 3, p. 437-447.

WILKINSON, Mark; BENTON, Michael J. 1995. Missing data and rhynchosaur phylogeny. Historical Biology, v. 10, n. 2, p. 137-150.


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Geovane Alves de Souza, Graduado em licenciatura e bacharelado em Ciências Biológicas pela Universidade Estadual de Londrina. Atualmente é mestrando em Zoologia pelo Museu Nacional/UFRJ. Já desenvolveu pesquisas na área de parasitologia de animais silvestres, hoje conduz estudos de osteohistologia com titanossauros.