Embriões de 278 milhões de anos

O estudo das estratégias reprodutivas adotadas pelos vertebrados é de grande importância para a compreensão da evolução desse grupo. Foi a partir do surgimento do ovo amniótico (série de membranas que protegem o embrião) que esses animais puderam, de forma definitiva, conquistar a terra firme. Com o ovo amniótico, os vertebrados não precisaram mais passar por um estágio larval seguido de metamorfose – o que ocorre em anfíbios de modo geral.

O estudo das estratégias reprodutivas adotadas pelos vertebrados é de grande importância para a compreensão da evolução desse grupo

 

O grupo de vertebrados dotados de ovo amniótico – chamados de amniotas – reúne os mamíferos e os répteis (incluindo dinossauros e aves). Esse ovo pode ter uma casca dura, como ocorre em grande parte dos répteis, ou ser composto apenas pelas membranas, como no caso dos mamíferos.

Entre os amniotas, há animais que fazem a postura de seus ovos (denominados ovíparos) e outros cujo embrião se desenvolve dentro do corpo da mãe (chamados de vivíparos). Existem ainda aqueles – chamados de ovovivíparos – cujo ovo é retido por um tempo prolongado dentro do corpo das fêmeas e a postura é realizada quando o embrião já se encontra em um estágio de desenvolvimento bastante avançado.

O aparecimento do ovo amniótico em vertebrados é um assunto bastante debatido no meio acadêmico. Embora os primeiros amniotas descobertos datem de aproximadamente 340 milhões de anos atrás, não existia, até agora, qualquer evidência direta ou indireta acerca da estratégia reprodutiva desses animais.

Particularmente em depósitos do Paleozoico (era geológica que compreende camadas formadas entre 542 milhões e 251 milhões de anos atrás), nunca tinham sido encontrados indícios de ovos ou de embriões, fato que intrigava os cientistas, já que, em alguns depósitos, houve extensa atividade de coleta ao longo de décadas. Uma das explicações para essa ausência está relacionada ao baixo potencial de preservação de embriões e ovos, que são bastante frágeis.

Mas uma descoberta recente feita por pesquisadores uruguaios e brasileiros acaba de fornecer novas pistas sobre a maneira como os répteis mais primitivos se reproduziam. O achado, publicado na Historical Biology, indica que a viviparidade em animais dotados de ovo amniótico é bem mais antiga do que se supunha.

Viviparidade em répteis primitivos

Até então, o registro mais antigo de animal amniota vivíparo pertence a um réptil marinho primitivo chamado de Keichosaurus. Essa forma, da qual são conhecidas algumas dezenas de espécimes, é procedente de rochas do Triássico com aproximadamente 230 milhões de anos encontradas na China. O tamanho dos indivíduos é relativamente pequeno: o comprimento da cauda até o focinho é menor do que 30 centímetros (cerca de um palmo e meio).

A hipótese de que essa espécie já teria desenvolvido o ovo amniótico foi levantada pelos pesquisadores responsáveis pela descoberta porque foram encontrados alguns embriões diretamente associados ao corpo de supostas fêmeas.

A pesquisa recua em cerca de 50 milhões de anos o registro mais antigo de um animal amniota vivíparo

 

O novo estudo, que foi liderado por Graciela Piñeiro, da Faculdade de Ciências, em Montevidéu (Uruguai), e teve a participação de Jorge Ferigolo, da Fundação Zoobotânica do Rio Grande do Sul (Brasil), encontrou interessantes evidências de viviparidade em restos de mesossauros (répteis aquáticos primitivos) coletados em rochas de 278 milhões de anos. Dessa forma, a pesquisa recua em cerca de 50 milhões de anos o registro mais antigo de um animal amniota vivíparo.

Os mesossauros são estudados há bastante tempo, mas, devido à fragilidade do seu crânio, ainda geram algumas controvérsias. Segundo a maioria dos pesquisadores, esses vertebrados ocupam uma posição bem basal na evolução dos répteis; no entanto, há quem chegue a considerá-los um grupo à parte, talvez o mais primitivo dentro dos amniotas.

Exemplar de mesossauro do gênero ‘Stereosternum’ que faz parte da coleção do Museu Nacional/ UFRJ. Esses animais têm aparência semelhante à de lagartos e raramente atingem um metro de comprimento. (foto: Arquivo Museu Nacional/ UFRJ)

São reconhecidas três espécies de mesossauros, pertencentes a três gêneros distintos: Mesosaurus, Stereosternum e Brazilosaurus. De forma geral, a aparência desses pequenos animais – que raramente chegam a ter um metro de comprimento – lembra superficialmente a de lagartos e seus hábitos são considerados marinhos.

Os restos de mesossauros são relativamente numerosos em alguns depósitos tanto no Brasil como no Uruguai. Também já foram coletados em Goiás e, sobretudo, na África do Sul. Vale a pena ressaltar que, como os mesossauros são encontrados tanto na América do Sul quanto na África, eles são evidências diretas da união desses continentes no passado distante, já que dificilmente teriam condições de cruzar o oceano Atlântico, cuja dimensão atual foi formada ao longo de milhões de anos.

Graciela e seus colaboradores estudaram dezenas de indivíduos coletados no Brasil e no Uruguai e encontraram evidências de embriões diretamente associados ao corpo de indivíduos adultos, incluindo uma possível fêmea com um embrião ainda no interior de seu corpo. Também havia outros espécimes cujas dimensões diminutas (menos de 15 centímetros de comprimento) sugerem tratar-se de animais muito jovens, possivelmente embriões.

Montagem que evidencia o tamanho pequeno de um embrião isolado de mesossauro encontrado pelos pesquisadores (embaixo) em comparação com o de um espécime adulto coletado (em cima). (foto: Historical Biology)

Com base nesses exemplares, além de estabelecer o registro mais antigo de viviparidade em amniotas primitivos, os autores puderam fazer várias sugestões com relação à reprodução dos mesossauros. Uma delas é que uma fêmea deveria carregar poucos filhotes – apenas um ou dois de cada vez. Caso essa interpretação esteja correta, existe a possibilidade de que os mesossauros cuidassem de seus filhotes recém-nascidos, um comportamento comum em animais com prole reduzida.

A pesquisa abre uma interessante possibilidade de investigação, já que o desenvolvimento de estratégias reprodutivas é absolutamente fundamental do ponto de vista da evolução dos organismos. Distintas formas encontram maneiras diferentes de se reproduzir para possivelmente se adaptar às novas situações e condições surgidas durante a evolução do nosso planeta. E assim a vida continua, cheia de surpresas interessantes, tanto no passado como no presente…

Aproveito para agradecer ao professor Jorge Ferigolo por me enviar o artigo em questão.

Alexander Kellner
Museu Nacional/ UFRJ
Academia Brasileira de Ciências

Os hábitos alimentares dos Mesossauros

[Read it in English!] [¡Léalo en español!] [Przeczytaj to po polsku!] [ficheiro pdf v. 27.03.2017]

Reconstrução do esqueleto de um jovem adulto (Mesosaurus tenuidens) do Permiano Inferior do Uruguai e Brasil (reproduzido de Silva et al., 2017)

Mesossauros e a evolução inicial dos Amniotas

Mesossauros representam os mais surpreendentes animais do distante passado. Eles são os mais antigos amniotas que desenvolveram adaptações ao ambiente aquático. No início do Permiano, mesossauros habitavam corpos dágua frios e salgados resultantes de uma seca de um grande mar interior que se extendia sobre o que é hoje a América do Sul e África (Piñeiro et al., 2012b). Mesossauros são representados por várias espécies e uma miríade de espécimes, incluindo esqueletos bem preservados do Permiano Inferior do Uruguai, Brazil, e África do Sul, os quais vêm sendo estudados há muito tempo desde o século XIX. Graças à específica distribuição geográfica de seus restos, os mesossauros ajudaram Alfred Wegener a formular a Teoria da Deriva Continental.

O estudo dos mesossauros, é de fato importante por diversas razões. A primeira delas, é que eles representam os chamados amniotas basais. Isto significa que os mesossauros estavam bem próximos na árvore evolutiva ao ancestral comum de todos os sauropsídeos (grupo que inclui répteis, seus ancestrais e parentes) e Sinapsida (grupo que inclui os mamíferos, seus ancestrais e parentes). Por exemplo, a descoberta recenté de embriões de mesossauros bem preservados dentro de ovos, e uma fêmea grávida forneceram pistas sobre a biologia reprodutiva dos primeiros amniotas (Piñeiro et al., 2012a). Curiosamente os Mesossauros eram viviparos ou colocavam ovos em estágios avançados de desenvolvimento. Achados do Uruguai com associação de restos de adultos e recém nascidos, sugerem que talvez existisse algum tipo de cuidado parental nos Mesossauros.

Esses dados podem ser melhor compreendidos quando interpretados em um contexto paleoecológico mais amplo. Entretanto, uma equipe de quatro pesquisadores do Uruguai, Brasil e Polônia (R.R. Silva, J. Ferigolo, P. Bajdek, G. Piñeiro) liderada por Graciela Pineiro, recentemente publicou um novo artigo sobre a biologia dos Mesossauros (Silva et al., 2017), que expande de forma ampla nosso conhecimento sobre esses animais. Aqui, queremos resumir nossas conclusões a respeito dos hábitos alimentares, fisiológicos e ambientais dos mesossauros do Uruguai e do Brasil.

Supostos regurgilitos (vômito fóssil) de Mesossauros da Formação Mangrullo, Uruguai; escala 1cm (reproduzido de Silva et al., 2017)

Achados incomuns do Permiano Inferior do Uruguai e Brasil

Restos gástricos, cololitos (matérial intestinal fossilizado), coprólitos (fezes fossilizadas) e regurgilitos (vômito fóssil) de Mesossauros que nos estudamos, nos dizem muito sobre os hábitos alimentares, fisiologia, e os hábitos de vida dos Mesossauros. Estes fósseis provêm da Formação Mangrullo do Uruguai e da Formação Irati do Estado de Goiás, Brasil. Os Mesosaurideos viveram em um corpo dágua interior hipersalino com condições excepcionais de preservação que justificam descrever os estratos com ocorrência de mesossauros como sendo um “fóssil-Lagerstätte”.

Primeiro de tudo, nosso estudo representa um caso excepcional onde conteúdo gástrico, cololitos, coprolitos, e regurgilitos (i.e. todas os tipos básicos de bromalitos) de uma única espécie animal foram descritas. Isto nos deu uma oportunidade incomum de fazer algumas observações sobre estes tipos fósseis, tais como comparar sua forma geral de preservação e até mesmo o grau de digestão dos restos ingeridos em diferentes estágios do processo digestório.

Paleontólogos dificilmente conseguem associar as fezes fossilizadas aos animais que as produziram. Este caso é diferente. Nenhum outro Tetrápode foi encontrado nos estratos com Mesossauros. Os coprolitos possuem a morfologia não-espiral que é tipica dos tetrápodes, ao contrario de todos os peixes do Perído Permiano. Finalmente, o conteúdo dos coprolitos é comparável aos encontrados nos conteúdos estomacal e intestinal dos Mesossauros. Por outro lado os espécimes menores de coprolitos poderiam ter sido produzido por grandes crustáceos.

Uma oportunidade de conhecer os hábitos alimentares de um animal extinto não deve ser desperdiçada. Anteriormente, a dieta dos Mesossauros era apenas inferida a partir de evidências indiretas, o que de fato é um tipo de “adivinhação educada”. Durante mais de cem anos, várias hipóteses foram propostas para determinar os hábitos alimentares: piscívoros; filtradores de lodo, ou dieta baseada em Crustáceos. Agora, vamos examinar profundamente o estômago dos mesossauros…

Esqueleto de Mesossauro (Brazilosaurus sanpauloensis) mostrando um colólito bem preservado (seta azul) e diversos coprolitos associados (setas vermelhas), da Formação Irati, Brasil (modificado de Silva et al., 2017)

Canibalismo e carniceiros sobre estresse ambiental

Nós descobrimos que a dieta dos mesossauros incluia os crustáceos como o ítem predominante, corroborando algumas hipóteses. Por outro lado, estão ausentes restos de peixes no conteúdo gástrico dos mesossauros, nos cololitos, coprolitos e regurgilitos, e além disso nenhum peixe foi encontrado nos estratos fossilíferos de Mesossauros. De forma adicional, ossos de mesossauros parcialmente digeridos e dentes foram encontrados nos restos alimentares.

A presença de restos de mesossauros no conteúdo estomacal, nos regurgilitos, e outros restos alimentares é particularmente interessante. No entanto, suposições fáceis no estudo bromalitos são por vezes enganosas. Os mesossauros eram predadores canibais? Bem, a abertura bucal/mandibular em um mesossauro de tamanho médio era muito pequena para permitir que mesmo os mesossauros recém-nascidos pudessem ser engolidos inteiros, enquanto que os dentes dos mesossauros não mostram ser adaptados para uma mordida forte. Um cenário de predação seria portanto um pouco surpreendente para nós. Em vez disso, observamos mesossauros alimentados com crustáceos, geralmente, não superiores a 2 cm de comprimento. Observando de forma mais atenta o conteúdo gástrico, não foram observados elementos esqueletais articulados, o que se esperaria estar presente nos estágios iniciais do processo digestório.

A explicação para este mistério requer uma análise sobre o ambiente no qual viviam os Mesossauros. Seus restos são encontrados em rochas formadas em um corpo dágua hipersalino e tal ambiente é famoso pela severidade extrema. As condições estressantes podem ter sido causadas pela grande atividade vulcânica cujas cinzas se espalharam no corpo de água durante o início do Permiano. As condições ambientais e a pobreza faunística do “mar salgado” com mesossauros são a primeira chave para o mistério. Não havia peixes na água, e quase nada para os mesossauros comer, exceto crustáceos e… corpos de mesossauros mortos.

O comportamento canibal e carniceiro são muito comuns em ambientes estressantes, com superpopulação e com recursos alimentares insuficientes. Mesossauros provavelmente ingeriam carniça em decomposição parcial. Parece possível ainda que restos maiores de crustáceos fossem colhidos do fundo, uma vez que parece ser material muito alterado.

Messosauros regurgitavam os grandes fragmentos ósseos bem como crustáceos, quando eram grandes demais para passar pelo trato gastrointestinal. Vários amniotas como por exemplos as aves de rapina, Crocodilos, e provavelmente Ictiossauros, regurgitavam a maior parte do material não digerido ou duros demais. Alguns pedaços podiam ter sido ingeridos acidentalmente, ou os mesossauros estavam com muita fome neste ambiente hostil? A regurgitação pode ter sido causada pelo próprio estresse ambiental. Porque a eficiência da digestão depende da temperatura corporal em répteis atuais e restos não digeridos podem ser regurgitados durante períodos de temperatura ambiente desfavorável. Doenças também podem causar a regurgitação.

A presença de elementos ósseos nos coprólitos dos mesossauros também é intrigante. Répteis são caracterizados por uma digestão intensa e muitos deles podem digerir completamente ossos praticamente engolidos inteiros. No entanto, mesossauros eram relativamente pequenos, e seu período de digestão não era necessariamente muito longo. Além disso, a presença de restos mal digeridos nas fezes, causada por uma curta digestão, pode ter a ver com a flutuação na disponibilidade de alimentos.

Epílogo da história dos Mesossauros

Fossilização dos restos e seus bromalitos foi favorecida por uma camada de microrganismos na parte inferior dos corpos d’ água, e os eventos vulcânicos e cinzas espalhadas. Este material deu-nos uma oportunidade assustadora mas também fascinante para investigar certos enigmas da biologia de alguns dos primeiros amniotas. O estudo dos mesossauros apenas começou!