História do voo em dinossauros
Jingmai O'Connor e Yosef Kiat compartilham insights obtidos das penas das aves modernas que ajudam a compreender a história evolutiva do voo nos dinossauros.
PNAS: Bem-vindo ao Science Sessions , o podcast do Proceedings of the National Academy of Sciences , onde conectamos você com membros da Academia, pesquisadores e legisladores. Junte-se a nós enquanto exploramos as histórias por trás da ciência. Meu nome é Paul Gabrielsen. Os dinossauros são elos evolutivos com as aves modernas, embora a história do voo dos dinossauros seja obscura. Num estudo recente do PNAS, Yosef Kiat e Jingmai O'Connor, do Field Museum of Natural History de Chicago, procuraram esclarecer a história do voo. Kiat é ornitólogo e O'Connor é paleontólogo, então eles analisaram as penas dos pássaros modernos e dos dinossauros fossilizados em busca de pistas sobre se uma espécie provavelmente poderia ou não voar. Eles descrevem como o número e a forma das penas primárias fornecem informações importantes sobre as habilidades e a história de uma espécie.
Jingmai, quais penas são importantes para o vôo? Que características indicam que uma pena está associada ao voo?
O'Connor : Os pássaros parecem estar cobertos de penas. Mas diferentes partes do corpo têm penas especializadas para diferentes funções, e as mais importantes são, sem dúvida, as grandes penas que se estendem para fora do membro anterior que cria a asa que estas aves usam para a sua forma muito especializada de voo motorizado. Se você olhar a asa de um pássaro, notará que as penas mais longas, são as que ficam mais afastadas do corpo, são chamadas de remiges primários. E uma característica única dos remiges primários é que eles são assimétricos. Se você olhar para uma pena e perceber que ela tem esse espinho central, ela é chamada de raque. E então, estendendo-se para fora da espinha central, há duas partes da pena que chamamos de veias. E se você observar as penas de voo, as duas veias de cada lado da raque são assimétricas. Portanto, a veia que enfrenta o ar que se aproxima é muito, muito estreita. Essa é a veia de ponta. E então a outra veia, a veia do bordo de fuga, é muito mais larga. Essa assimetria das veias é um bom indicador se um pássaro está voando ou não.
PNAS: Antes do seu estudo, o que sabíamos sobre a evolução das penas de voo nos dinossauros?
O'Connor : Desde a primeira descoberta de dinossauros com penas na China, no final da década de 1990, aprendemos muito sobre a distribuição destas estruturas dentro dos dinossauros. Sabemos que penas semelhantes às que vemos em pássaros vivos são encontradas apenas em três grupos de dinossauros não aviários, então oviraptorossauros como o Oviraptor, troodontídeos como o Troodon e dromeossaurídeos como, você acertou, Dromaeosaurus, mas também Velociraptor e Deinonychus e coisas assim. Juntos nós os chamamos de Pennaraptora.
Então você deve ter ouvido falar que outros dinossauros também tinham penas. Mas estes tinham o que chamamos de protopenas, que eram estruturas muito mais simples, lembrando superficialmente a pele dos mamíferos.
O dinossauro mais básico que tem essas penas que parecem penas modernas são os oviraptorossauros, e eles já têm essas asinhas. E se você olhar para esses dinossauros, verá que eles têm braços minúsculos; asas realmente pequenas; e pernas muito grandes e robustas. Então você olha para eles e pensa: “Este é um animal que definitivamente não está voando”. E durante muito tempo, os paleontólogos defenderam a hipótese de que estas não são aves que não voam secundariamente, estão apenas a mostrar-nos que os dinossauros tinham asas antes de voarem.
PNAS: Que informações sobre penas você conseguiu obter de espécimes fossilizados?
O'Connor : Bem, para realmente obter informações excepcionais do registro fóssil, você precisa de fósseis excepcionais e, portanto, no nordeste da China existem literalmente milhares de espécimes de dinossauros emplumados que foram encontrados nos últimos 30 anos. Isso nos permitiu ter 65 exemplares de pennaraptoranos que preservaram penas. Isso representou 30, 35 táxons. Isso nos deu uma amostra bastante significativa de troodontídeos, dromeossaurídeos, oviraptorossauros e todas essas aves do Cretáceo que nos ajudam a começar a procurar padrões.
Temos algumas tendências muito interessantes. Estamos apenas dizendo que esses dados são realmente interessantes e precisam ser considerados se você é um paleontólogo tentando entender o voo dos dinossauros. É um tema quente: o voo evoluiu nos dinossauros alguma vez? Evoluiu várias vezes? Então, estamos apenas enfatizando que as penas precisam ser consideradas e elas, na verdade, podem ser muito informativas.
PNAS: Yosef, o que você aprendeu sobre o número de penas primárias em pássaros e dinossauros vivos?
Kiat : As penas primárias são provavelmente as penas mais importantes para o voo. Em nossa pesquisa, testei a relação entre a capacidade de voo e o número de penas primárias entre as aves modernas. Descobri que todas as espécies de aves voadoras modernas têm entre 9 a 11 penas primárias. Em contraste, algumas espécies que não voam e que perderam a capacidade de voar há muito tempo – por exemplo, os pinguins – têm menos ou mais penas. A faixa estreita de 9 a 11 penas nas asas é muito interessante. É muito surpreendente. Entre as espécies fósseis, existem alguns padrões interessantes. Anchiornis, que perdeu a capacidade de voar, tem mais penas primárias, cerca de 25. Esta espécie provavelmente perdeu secundariamente sua capacidade de voo, semelhante a algumas espécies de aves modernas que não voam.
A segunda espécie é Caudipteryx . É o primeiro dinossauro pennaraptor conhecido. Viveu há cerca de 170 milhões de anos e a sua morfologia não permite o voo. No entanto, as nove primárias nesta espécie podem indicar uma perda secundária da capacidade de voo. Estas descobertas sugerem que a evolução do voo começou mais cedo do que se supunha originalmente e que o ancestral comum de todos os pennaraptoranos pode ter tido habilidades de voo.
PNAS: Quando vemos mudanças na simetria do formato das penas e o que isso significa?
O'Connor : Vemos que mesmo que o voo tenha sido perdido recentemente, esta característica já começa a mudar. Parece que leva pelo menos 30 milhões de anos para que as aves desenvolvam uma mudança no número de penas primárias. Então, se você vir um pássaro que não está mais voando, mas tem de 9 a 11 primárias, ele está lhe contando sobre o estado ancestral, que ele evoluiu de algo que voou, mas ainda não teve tempo suficiente para desenvolver uma nova função e mudar. o número de primárias. Ao passo que, se observarmos o grau de assimetria nas penas de voo, esta é uma característica que pode mudar facilmente em resposta à evolução.
Kiat : Então, na verdade, o Caudipteryx também tinha penas primárias assimétricas até certo ponto, mas menos do que entre as espécies voadoras. Portanto, isso significa que as penas primárias assimétricas são uma característica ancestral deste clado de dinossauros, mas ainda estão mudando de forma relativamente rápida ao longo do tempo evolutivo, em resposta à perda secundária das habilidades de voo.
PNAS: Para resumir as suas descobertas, que evidências sugerem que espécies fósseis como o Archaeopteryx e o Microraptor podiam voar, e que o Caudipteryx e o Anchiornis perderam a capacidade de voar?
Kiat : Archaeopteryx e Microraptor tinham cerca de 10 penas primárias, que eram assimétricas como as aves voadoras modernas. Portanto, isso sugere capacidade de voo, enquanto o Caudipteryx tem as nove penas primárias, mas não em um nível de assimetria que indique voo. Além disso, suas asas eram pequenas demais para suportar o vôo. Anchiornis tinha um grande número de penas primárias simétricas, cerca de 25. Esta espécie provavelmente perdeu a capacidade de voar e este padrão é muito semelhante ao de avestruzes ou pinguins.
PNAS: O que ainda falta no registro fóssil que poderia preencher a história do voo?
Kiat : Acho que a descoberta de espécies fósseis adicionais, é claro, com diferentes características de plumagem, especialmente na base do Pennaraptora. Estas descobertas podem fornecer informações interessantes sobre a evolução do voo e das penas de voo.
O'Connor : É altamente improvável que as primeiras asas que evoluíram para voar tivessem esse padrão que parece estar intimamente ligado ao voo. Precisamos de dinossauros mais primitivos ou de uma amostra maior de pennaraptoranos com os quais possamos observar a estrutura das asas para descobrir como era a asa mais antiga, porque as primeiras asas que conhecemos agora parecem ser secundariamente asas incapazes de voar. Apesar disso, sabemos que a asa emplumada evoluiu primeiro para algum outro propósito e depois foi exaptada para voar. É simplesmente impossível que esta estrutura tenha evoluído diretamente para a locomoção emplumada.
PNAS: Quais são as advertências e limitações deste estudo?
Kiat : Fizemos a comparação entre as aves modernas e seus ancestrais, os dinossauros não-aviários. Ambos os grupos têm muito em comum, mas provavelmente também algumas diferenças. Por exemplo, muitos pesquisadores sugerem que o planeio existia em espécies extintas de dinossauros como uma habilidade de voo exclusiva sem voo motorizado. Esta situação não existe nas aves modernas, o que também pode afetar a evolução das penas.
O'Connor : Lembre-se de que não estamos dizendo necessariamente que todos os dromeossaurídeos são animais secundariamente incapazes de voar. Isso é o que os dados diriam e não estamos necessariamente adotando essa postura firme. Portanto, precisamos de olhar para as penas juntamente com a forma do cérebro, e a morfologia do esqueleto, e a forma como o tecido ósseo está a formar-se, e todos os outros ângulos que pudermos para estes animais extintos. Precisamos reunir todos esses dados se quisermos realmente tentar entender a evolução do voo dos dinossauros.
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