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domingo, 7 de agosto de 2011

Segredos ocultos em ossos fossilizados

O estudo detalhado da estrutura dos tecidos ósseos de fósseis pode ajudar paleontólogos a compreender como organismos extintos funcionavam. Em sua coluna de julho, Alexander Kellner traça um panorama dessa área de pesquisa. 
 
Por: Alexander Kellner
Publicado em 08/07/2011 | Atualizado em 08/07/2011
Segredos ocultos em ossos fossilizados
Osso fossilizado de dinossauro não identificado. (foto: Flickr/ cobalt123 – CC BY-NC-SA 2.0)
Todos sabem da dificuldade de se estudar animais extintos, particularmente aqueles que não deixaram descendentes.
Muitas das principais perguntas sobre feras como dinossauros, pterossauros (répteis voadores) e ictiossauros (répteis marinhos) – para citar apenas alguns dos grupos mais fascinantes que fazem parte do passado geológico do nosso planeta – estão relacionadas com aspectos de sua vida. Como cresciam e viviam? Eram velozes ou lentos? Os pais cuidavam dos filhotes ou estes eram independentes e pouco tempo depois do seu nascimento já andavam pelo ambiente em busca de alimento?

Na maioria das vezes, questões relacionadas aos aspectos da vida dos animais que fizeram parte do passado geológico do nosso planeta não têm resposta
Na maioria das vezes, esse tipo de indagação, que reina no imaginário das pessoas, não tem resposta. Também pudera: o que o cientista tem em suas mãos, quando falamos de vertebrados fósseis, é um punhado de ossos!

Se a pesquisa desse tipo de material já é difícil pelo fato de ele ser incompleto e desprovido de indícios sobre a morfologia externa da espécie que representa, imaginem quando falamos em aspectos que, de forma geral, poderiam revelar o seu comportamento!
Justamente por se tratarem de ossos, pesquisadores resolveram aplicar uma metodologia não muito usual em um esforço para entender um pouco mais sobre esses vertebrados extintos: a confecção de lâminas delgadas desse material para estudos histológicos – ou paleohistológicos, já que estamos falando de fósseis.
Estudos histológicos procuram entender a anatomia microscópica dos tecidos biológicos. Para tal, são confeccionadas lâminas histológicas onde pedaços do tecido dos organismos são retirados, montados sobre uma placa de vidro e examinados com auxílio de microscópios.

Quando falamos de vertebrados recentes, existe toda uma série de tecidos que podem ser estudados, incluindo músculos e partes de órgãos como coração e pulmão. Em se tratando de vertebrados fósseis, com raras exceções, esse tipo de abordagem fica limitado aos ossos.

Especificidade dos ossos

Os ossos são os elementos de sustentação de um vertebrado. São compostos por um tecido conjuntivo que foi endurecido pela deposição de cálcio e fosfato, que formam o componente mineral dos ossos, chamado hidroxiapatita. Existe nos ossos também matéria orgânica formada por fibras, sobretudo de colágeno, além de vasos sanguíneos.
Nos fósseis, há a perda da matéria orgânica, restando apenas a parte rígida do esqueleto, justamente a hidroxiapatita. Muitas vezes, os poros dos ossos fossilizados são impregnados por outros elementos, como o ferro, devido a um processo chamado de permineralização, que torna o material ainda mais duro.
Os ossos de um ser vivo estão em constante remodelação.
 
Um fator importante é que os ossos de um ser vivo estão em constante remodelação. A deposição do material que forma os ossos é realizada por células denominadas osteoblastos, que são ligados entre si.
À medida que a matriz óssea é depositada, os osteoblastos ficam aprisionados em espaços chamados de lacuna e transformam-se nos osteócitos, que são ligados por pequenos canais (os canalículos), por onde passam os elementos nutritivos necessários para as células ósseas.

Forma-se, assim, o sistema harvesiano, que basicamente consiste em camadas concêntricas (denominadas de lamelas) onde estão os osteócitos ao redor de um vaso sanguíneo.
Enquanto o osso envelhece, partes são danificadas devido a processos diversos. Para evitar que haja o comprometimento de toda a estrutura, entram em ação os osteoclastos – células que ‘destroem’ as regiões envelhecidas ou danificadas dos ossos.

Assim, em um processo denominado remodelação, ocorre a contínua deposição (pelos osteoblastos) e absorção (pelos osteoclastos) da matriz óssea.
Esse mecanismo gera duas diferentes áreas: o osso compacto e o osso esponjoso. A parte mais externa do osso é formada pelo periósteo e a mais interna, por trabéculas, que envolvem a cavidade medular.
Estrutura do osso
O esquema mostra a estrutura básica de um osso. (imagem: reprodução)
As relações entre essas diferentes regiões do osso, como também as suas características histológicas, dependem de vários fatores, incluindo o metabolismo e as condições de alimentação do animal.
Assim, os pesquisadores acreditam que o exame das seções paleohistológicas pode elucidar algumas questões a respeito do que determinado indivíduo passou durante a vida.

Resultados concretos

A maior parte das pesquisas paleohistológicas é focada nos dinossauros. Alguns poucos estudos também têm sido realizados em pterossauros e outros animais.
Em alguns dinossauros carnívoros e em pterossauros de grande porte, a região externa dos ossos é bastante vascularizada, o que sugere crescimento rápido na fase jovem
Com base em estudos paleohistológicos, cientistas puderam determinar que, em alguns dinossauros carnívoros e em pterossauros de grande porte, a região externa dos ossos é bastante vascularizada, o que sugere um crescimento rápido na fase jovem e acentuada diminuição desse processo na fase adulta. Trata-se de animais com um metabolismo endotérmico, isto é, podiam controlar a temperatura do seu corpo.
Esse padrão é tipicamente encontrado nas aves atuais, que comumente têm seu crescimento descrito como limitado – chegam rapidamente ao tamanho adulto e depois praticamente deixam de crescer.
Por outro lado, pode-se verificar que, em outras espécies de dinossauros, os ossos são pouco vascularizados e existem linhas, dispostas de maneira mais cíclica, que sugerem interrupção no crescimento.

Esse tipo de característica histológica foi encontrada em saurópodes (grupo de dinossauros herbívoros que reúne algumas das maiores criaturas que já caminharam sobre a Terra) e é comum nos répteis ditos tradicionais, aos quais se atribui um crescimento contínuo, como é o caso dos jacarés.
Esses animais têm metabolismo ectotérmico, o que significa que eram mais dependentes do meio ambiente no que diz respeito ao controle da temperatura do seu corpo.
Em outras situações, tem-se um espectro mais confuso. Alguns dinossauros, como os prossaurópodes, possuem padrão histológico mais complexo: semelhante aos das aves na fase jovem e mais parecido com o dos répteis tradicionais na fase adulta.
Seções histológicas de Plateosaurus engelhardti
Seções histológicas de fósseis do dinossauro prossaurópode ‘Plateosaurus engelhardti’. A do fêmur (à esquerda) apresenta estrutura fibrolaminar e muita vascularização, padrão consistente com a noção de crescimento rápido (e alto metabolismo) nesse dinossauro. À direita, lâmina histológica de um úmero da mesma espécie, apresentando pouca vascularização e linhas de interrupção de crescimento, o que condiz com formas de baixo metabolismo. Escala equivalente a 1 milímetro. (fotos: Martin Sander/ Science).

Futuro promissor, mas com obstáculos

Os estudos paleohistológicos demonstraram grande potencial para elucidar algumas questões relacionadas aos vertebrados fósseis.
Alguns pesquisadores inclusive já se especializaram no assunto. Entre eles, destacam-se Anusuya Chinsamy, do Museu da África do Sul, na cidade do Cabo, que realizou pesquisas com diversos dinossauros; Kevin Padian, da Universidade da Califórnia em Berkeley, nos Estados Unidos, e Armand de Ricqlès, da Universidade de Paris, na França, que se preocuparam com os pterossauros.
Seção histológica de Coelophysis
Seção histológica de um dinossauro carnívoro do gênero ‘Coelophysis’. Note que o osso é bem vascularizado e possui linhas de interrupção de crescimento. (foto: Kevin Padian).
Merece destaque também Martin Sander, da Universidade de Bonn, na Alemanha, que coordena um grupo – financiado por alguns milhões de Euros – que realiza esse tipo de pesquisa particularmente focado em dinossauros saurópodes.
No Brasil, essa área de pesquisa ainda é bastante incipiente. Talvez o maior destaque caiba a Juliana Sayão, da Universidade Federal de Pernambuco, campus de Santo Antão, que realiza pesquisas paleohistológicas em pterossauros.

Apesar da contribuição desse tipo de estudo para a obtenção de informações preciosas sobre animais extintos, existe um lado problemático: essa pesquisa é destrutiva. É preciso literalmente serrar parte do esqueleto para a confecção das lâminas.

Por isso, pode-se imaginar a resistência de muitos curadores em permitir que parte de seus preciosos – e muitas vezes únicos – exemplares fósseis seja utilizada nesse tipo de pesquisa.
Como dizem em certa novela exibida atualmente e cuja protagonista é uma paleontóloga: é osso!

Alexander Kellner
Museu Nacional/UFRJ
Academia Brasileira de Ciências

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