Uma equipa de investigação liderada por um biólogo evolucionista da Johns Hopkins Medicine relata que répteis gigantes que viveram há 220 milhões de anos atrás podem ter desenvolvido a capacidade de voar no início da sua história evolutiva. Isto contrasta com os ancestrais das aves modernas, que se pensa terem alcançado um voo motorizado mais lento e com cérebros maiores e mais complexos.
Detalhes da investigação, que utilizou técnicas avançadas de imagem para estudar as cavidades cerebrais internas dos fósseis de pterossauros e foi apoiada em parte pela National Science Foundation, apareceram em 26 de novembro em Biologia moderna.
De acordo com Matteo Fabri, Ph.D., professor assistente de anatomia funcional e evolução na Faculdade de Medicina da Universidade Johns Hopkins, as descobertas apoiam a ideia de que o cérebro aumentado observado em aves e provavelmente em seus ancestrais não foi responsável pela ascensão dos pterossauros ao ar.
“Nosso estudo mostra que os pterossauros evoluíram para voar no início de sua existência, e que o fizeram com cérebros menores, semelhantes aos verdadeiros dinossauros que não voam”, diz Fabry.
Pilotos gigantes com uma estrutura cerebral estranha
Fabry descreve os pterossauros como poderosos predadores aéreos da era dos dinossauros, capazes de atingir 500 quilos em algumas espécies e com envergadura de até 9 metros. Os pterossauros são reconhecidos como as primeiras das três principais linhagens de vertebrados (além de pássaros e morcegos) a eventualmente alcançar o vôo autônomo.
Para investigar como os pterossauros adquiriram esta capacidade e se o seu percurso diferia do das aves e dos morcegos, a equipa estudou a história evolutiva dos répteis. Eles examinaram de perto as mudanças na forma e no tamanho do cérebro ao longo do tempo e concentraram-se no lobo óptico, uma região envolvida na visão que tem sido associada às capacidades de voo.
CT mostra pistas de primeiros parentes
Usando tomografias computadorizadas e software especializado que lhes permitiu modelar digitalmente as estruturas fossilizadas do sistema nervoso, os pesquisadores se concentraram no parente mais próximo conhecido do pterossauro. Este animal lagerpetídeo, que não voa e escala árvores, foi identificado pela primeira vez por cientistas em 2016 e viveu no período Triássico entre 242 e 212 milhões de anos atrás. Em 2020, outra equipe confirmou a estreita relação evolutiva entre lagerpetídeos e pterossauros.
“O cérebro dos lagerpetídeos já apresentava características associadas à melhoria da visão, incluindo um lóbulo do nervo óptico alargado, uma adaptação que mais tarde pode ter ajudado os seus parentes pterossauros a voar para o céu”, diz o autor correspondente Mario Bronzati, investigador da Universidade de Tübingen, na Alemanha.
Fabry observa que os pterossauros também tinham lobos visuais aumentados. Além dessa característica, porém, ele explica que a forma e o tamanho de seus cérebros diferiam significativamente daqueles dos lagerpetídeos.
“As poucas semelhanças sugerem que os pterossauros voadores, que surgiram logo após os lagerpetídeos, provavelmente adquiriram voo em rajadas na sua origem”, diz Fabry. “Essencialmente, o cérebro do pterossauro foi rapidamente transformado, obtendo tudo o que precisava para voar desde o início.”
Comparação entre pterossauro e voo de pássaro
Em contraste, nas aves modernas, pensa-se que o voo evoluiu através de um processo mais gradual. Eles parecem ter herdado várias características importantes, incluindo cérebro, cerebelo e lobo óptico aumentados, de parentes anteriores, antes de adaptarem essas áreas para o voo, diz Fabry. Este modelo progressivo é apoiado por pesquisas de 2024 no laboratório de Amy Balanoff, Ph.D., professora assistente de anatomia funcional e evolução na Johns Hopkins Medicine, que destaca a importância da expansão cerebelar na origem do voo das aves. O cerebelo está localizado na parte posterior do cérebro e ajuda a regular a coordenação muscular e outras funções.
“Qualquer informação que possa preencher as lacunas no que não sabemos sobre os cérebros dos dinossauros e das aves é importante para a compreensão do voo e da evolução neurossensorial nas linhagens de pterossauros e aves”, diz Balanow.
Informações de cérebros fossilizados de várias espécies
A equipe também examinou as cavidades cerebrais de crocodilos (ancestrais dos crocodilianos) e de aves extintas, comparando essas estruturas com as dos pterossauros.
A análise mostrou que os pterossauros tinham hemisférios cerebrais moderadamente aumentados, comparáveis a outros grupos de dinossauros. Estes incluem os troodontídeos aviários bípedes que viveram entre o Jurássico Superior e o Cretáceo Superior entre 163 e 66 milhões de anos atrás, bem como o Archaeopteryx lithographica, a ave mais antiga conhecida que viveu entre 150,8 e 125,45 milhões de anos atrás. Estas espécies pré-históricas são muito diferentes das aves modernas, que têm cavidades cerebrais muito maiores.
Olhando para o futuro da pesquisa
Fabry diz que o progresso futuro dependerá da compreensão de como a estrutura interna do cérebro, e não apenas o seu tamanho e forma, permitiu que os pterossauros voassem. Ele explica que isto será essencial para desvendar os princípios biológicos mais amplos que impulsionam a evolução do voo.
O apoio financeiro para esta pesquisa foi fornecido pela Fundação Alexander von Humboldt, Governo Federal do Brasil, Sociedade Paleontológica, Agência Nacional de Promoção Científica y Técnica, Conselho Nacional de Desenvolvimento Sientifico e Tecnológico, União Europeia NextGeneration EU/PRTR, National Science Foundation (NSF DEB 1754596, NSF IOB-0517257, IOS-1050154, IOS-1456503), e o Conselho Sueco de Pesquisa
Além de Fabri e Bronzati, outros cientistas envolvidos neste estudo são Akinobu Watanabe, do Instituto de Tecnologia de Nova York, Roger Benson, do Museu Americano de História Natural, Rodrigo Muller, da Universidade Federal de Santa Maria, Brasil, Lawrence Witmer, da Universidade de Ohio, Martin Ezcurra e M. Belen von Bachko, do Museu Bernardino de História Natural. Rivadavia, Felipe Montefeltro da Universidade Estadual de São Paulo; Bhart-Anjan Bhullar, da Universidade de Yale; Julia Desojo, da Universidade Nacional de La Plata, Argentina; Fabien Knoll, do Museu Nacional de Ciências Naturais, Espanha; Max Langer, da Universidade de São Paulo, Brasil; Stefan Lautenschlager, da Universidade de Birmingham; Michelle Stoker e Sterling Nesbitt da Virginia Tech; Alan Turner, da Universidade Stony Brook; e Ingmar Werneburg da Universidade Eberhard Karl em Tübingen.
