Como o mamífero mais estranho da Terra tem que ser tão bizarro

pela Universidade de Copenhague

Crédito: Domínio Público Unsplash/CC0

Muitas vezes considerado o mamífero mais estranho do mundo, o ornitorrinco de bico de pato da Austrália exibe uma série de características bizarras: põe ovos em vez de dar à luz bebês vivos, seu leite, tem esporas venenosas e é até equipado com 10 cromossomos sexuais. Agora, uma equipe internacional de pesquisadores liderada pela Universidade de Copenhague realizou um mapeamento único do genoma do ornitorrinco e encontrou respostas sobre a origem de algumas de suas características estranhas.

Ele põe ovos, mas as enfermeiras, é desdentada, tem um esporão venenoso, tem pés de teia, pele que brilha e tem 10 cromossomos sexuais. Desde que os europeus descobriram o ornitorrinco na Austrália durante o final da década de 1700, a criatura peculiar, de bico de pato, semiaquática tem confundido pesquisadores científicos.

Os pesquisadores modernos ainda estão tentando entender como o ornitorrinco - muitas vezes considerado o mamífero mais estranho do mundo - tem que ser tão único. Seus entendimentos avançaram, em grande parte. Pela primeira vez, uma equipe internacional de pesquisadores, liderada por biólogos da Universidade de Copenhague, mapeou um genoma ornitorrinco completo. O estudo foi publicado na revista científica Nature.

"O genoma completo nos forneceu as respostas de como algumas das características bizarras do ornitorrinco surgiram. Ao mesmo tempo, a decodificação do genoma para ornitorrinco é importante para melhorar nossa compreensão de como outros mamíferos evoluíram — incluindo nós humanos. Ele tem a chave para que nós e outros mamíferos euríteres evoluímos para nos tornarmos animais que dão à luz animais vivos em vez de animais que pousam ovos", explica o professor Guojie Zhang, do Departamento de Biologia.

O ornitorrinco pertence a um antigo grupo de mamíferos - monotremos - que existiam milhões de anos antes do surgimento de qualquer mamífero moderno.

"Na verdade, o ornitorrinco pertence à classe Mamífero. Mas geneticamente, é uma mistura de mamíferos, aves e répteis. Ele preservou muitas das características originais de seus ancestrais — o que provavelmente contribui para seu sucesso na adaptação ao ambiente em que vivem", diz o professor Zhang.

Põe ovos, sua leite e não tem dentes

Uma das características mais incomuns do ornitorrinco é que, embora coloque ovos, também tem glândulas mamárias usadas para alimentar seus bebês, não através de mamilos, mas de leite — que é o suor de seu corpo.

Durante nossa própria evolução, nós humanos perdemos todos os três chamados genes de vitellogenina, cada um dos quais é importante para a produção de gemas de ovo. Galinhas, por outro lado, continuam a ter as três. O estudo demonstra que os ornitorrincos ainda carregam um desses três genes de vitellogenina, apesar de terem perdido os outros dois há cerca de 130 milhões de anos. O ornitorrinco continua a colocar ovos em virtude deste gene restante. Isso provavelmente porque não é tão dependente da criação de proteínas de gema como as aves e répteis são, como ornitorrincos produzem leite para seus filhotes.

Em todos os outros mamíferos, os genes da vitellogenina foram substituídos por genes caseína, que são responsáveis por nossa capacidade de produzir proteína caseína, um componente importante no leite de mamíferos. A nova pesquisa demonstra que o ornitorrinco também carrega genes de caseína, e que a composição de seu leite é, portanto, bastante semelhante à de vacas, humanos e outros mamíferos.

"Ele nos informa que a produção de leite em todas as espécies de mamíferos já ancestrais foi desenvolvida através do mesmo conjunto de genes derivados de um ancestral comum que viveu há mais de 170 milhões de anos — ao lado dos primeiros dinossauros no período Jurássico", diz Guojie Zhang.

Outra característica que torna o ornitorrinco tão único é que, ao contrário da grande maioria dos mamíferos, ele é desdentado. Embora os ancestrais mais próximos deste monotremes estivessem dentados, o ornitorrinco moderno é equipado com duas placas de chifre que são usadas para amassar alimentos. O estudo revela que o ornitorrinco perdeu os dentes há cerca de 120 milhões de anos, quando quatro dos oito genes responsáveis pelo desenvolvimento dos dentes desapareceram.

Único animal com 10 cromossomos sexuais

Outra estranheza do ornitorrinco investigada pelos pesquisadores foi como seu sexo é determinado. Tanto os humanos quanto todos os outros mamíferos na Terra têm dois cromossomos sexuais que determinam o sexo — o sistema cromossomo X e Y no qual XX é feminino e XY é macho. Os monotremes, no entanto, incluindo nossos amigos de bico de pato de Down Under, têm 10 cromossomos sexuais, com cinco cromossomos Y e cinco X.

Graças aos genomas quase completos do nível cromossômico, os pesquisadores agora podem sugerir que esses 10 cromossomos sexuais nos ancestrais dos monotremas foram organizados em uma forma de anel que mais tarde foi quebrada em muitos pequenos pedaços de cromossomos X e Y. Ao mesmo tempo, o mapeamento do genoma revela que a maioria dos cromossomos sexuais monotrema têm mais em comum com galinhas do que com humanos. Mas o que mostra é uma ligação evolutiva entre mamíferos e aves.

Fatos do ornitorrinco

• O ornitorrinco é endêmico do leste da Austrália e da Tasmânia. É uma espécie protegida e classificada pela IUCN como quase ameaçada.
• Entre as razões pelas quais os ornitorrincos são considerados mamíferos: eles têm glândulas mamárias, crescem cabelos e têm três ossos em suas orelhas médias. Cada traço ajuda a definir um mamífero.
• O ornitorrinco pertence ao monotrema da ordem dos mamíferos, assim chamado porque os monotremos usam uma abertura singular para urinação, defecação e reprodução sexual.
• O animal é um excelente nadador e passa a maior parte do tempo caçando insetos e mariscos em rios.
• Seu bico característico é preenchido com sensores elétricos que são usados para localizar presas em leitos de rios lamacentos.
• O ornitorrinco macho tem um esporão venenoso atrás de cada uma de suas patas traseiras. O veneno é venenoso o suficiente para matar um cão e é implantado quando os machos lutam por território.
• Outro estudo de 2020 demonstrou que a pele do ornitorrinco é fluorescente. A pele marrom do animal reflete uma cor azul-verde quando colocada sob luz UV.

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  Explorar mais

  Brilhando uma luz (UV) no ornitorrinco brilhante no escuro

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  Mais informações: Yang Zhou et al. Genomas de ornitorrinco e equidna revelam biologia e evolução dos mamíferos, Natureza (2021). DOI: 10.1038/s41586-020-03039-0

  Paula Spaeth Anich et al. Biofluorescência no ornitorrinco (Ornithorhynchus anatinus), Mamíferos (2020). DOI: 10.1515/mamífero-2020-0027

  Informações da revista: Natureza 

Humanos condenaram o "mundo perdido" dos antigos mamíferos do Caribe

By Mindy Weisberger, Senior Writer | November 7, 2017 06:40am ET

As ilhas caribenhas eram um paraíso para preguiças-do-chão, macacos, roedores gigantes, morcegos e insetívoros musaranhos antes da chegada dos humanos.

Credit: Illustration by D. Rini

Milhares de anos atrás, as florestas das ilhas do Caribe hospedavam mais de 130 espécies de diversos mamíferos, desde preguiças e macacos gigantes a mamutes e ratos enormes. Mas tudo isso mudou depois que os humanos apareceram, cerca de 6.000 anos atrás.

Depois que os humanos começaram a povoar as ilhas do Caribe, espécies de mamíferos nativos começaram a desaparecer da região, de acordo com o registro fóssil. Hoje, a diversidade de mamíferos no Caribe é muito menor do que na época da última era glacial, com apenas 60 espécies de morcegos e 13 espécies de mamíferos não-voadores remanescentes. A história de quando dezenas de espécies de mamíferos foram extintas é escrita em fósseis, mas por que eles morreram foi um desafio para os cientistas identificarem.

No entanto, um estudo recente que analisou extensas evidências geológicas junto com registros de migração humana revelou que duas ondas de humanos se instalando no Caribe - primeiro das Américas, e depois da Europa - deram um impulso à vida selvagem nativa e foram os principais responsáveis levando tantas espécies de mamíferos do Caribe à extinção. [Wipe Out: History's Most Mysterious Extinctions]

By the end of the last ice age, mammal diversity in the Caribbean islands was at its peak, with a variety of ground sloths, moles, primates, bats and rodents, study co-author Liliana Dávalos, an associate professor in the Department of Ecology and Evolution at Stony Brook University in New York, told Live Science.

Este período também marcou um ponto de virada no calendário geológico da Terra. Durante a era do gelo, grande parte da água do planeta foi congelada em camadas de gelo, o que significou que o nível do mar foi significativamente menor, explicou Dávalos. As ilhas caribenhas, apesar de não estarem cobertas de gelo como grande parte dos continentes, ainda eram maiores do que são hoje, com mais de sua área de terra exposta e algumas das ilhas conectadas umas às outras. O clima deles também estava mais seco, já que menos água circulava na atmosfera, disse Dávalos.

Driving extinctions

As the ice age ended and the planet warmed, ecosystems changed dramatically, and in North America, these environmental shifts coincided with the arrival of people. Certain North American mammal species, such as giant ground sloths and woolly mammoths, went extinct around this time, but it's difficult to say with certainty whether these large mammals were doomed by their inability to adapt to a changing climate, or whether human activity drove them over the brink, according to the study.

But people didn't settle in the Caribbean islands until 6,000 years ago, at the earliest — long after climate change reshaped the islands, the study authors wrote. This enabled the researchers to separate the two events — global climate change and human presence — and see where the each might overlap with species extinctions.

The researchers surveyed accumulations of archaeological data that documented signs of human activity across the Caribbean, and compared those findings with fossil data representing the last known appearances of different mammal species.

Stony Brook University evolutionary biologist Liliana Dávalos (in tree) and Miguel Núñez Novas from the Museum of Natural History in Santo Domingo examine a bat roost in the Dominican Republic.

Credit: M. Elise Lauterbur

"If the last time we saw a particular species of mammal on an island was before the arrival of humans, we therefore can't really make a case that humans played a role," Dávalos said.
They found that most of the extinctions on all of the islands happened after people arrived. And once humans were established, "then the fauna disappears," Dávalos told Live Science. [Image Gallery: 25 Amazing Ancient Beasts]

Vanishing in stages

As maiores espécies, como preguiças-da-terra e grandes macacos, foram as primeiras a desaparecer; eles foram caçados até a extinção ou deslocados pela agricultura, ou uma combinação de ambos, de acordo com o estudo. Curiosamente, grandes roedores em várias ilhas do Caribe resistiram às primeiras ondas de migração humana há cerca de 6.000 anos. Evidências arqueológicas mostraram que as pessoas estavam comendo os roedores. Mas as populações de roedores ainda estavam se reproduzindo com sucesso, e elas pareciam estar se adaptando a viver ao lado de humanos, disse Dávalos à Live Science.

Então, cerca de 500 anos atrás, outra onda de colonos humanos chegou - desta vez, da Europa. Eles trouxeram uma série de animais do Velho Mundo com eles, como gatos, ratos e mangustos, e essas espécies invasoras dizimaram os roedores nativos e acabaram com eles, de acordo com o estudo. "Não somos de maneira alguma os primeiros a defender o papel dos humanos na extinção da fauna caribenha, mas tem sido difícil obter um padrão geral", disse Dávalos. Grande parte do trabalho anterior nessa área se concentrou em ilhas individuais ou locais de escavação, ou em pequenos grupos de ilhas. O novo estudo, no entanto, beneficiou-se de um acúmulo de dados dos registros arqueológicos e fósseis, bem como de técnicas estatísticas que nunca haviam sido aplicadas a essa questão antes, explicou Dávalos.

But these findings have implications beyond the possibility of puzzling out extinction pressures and decoding timelines from the distant past. Most native Caribbean mammals today face dire threats from human activity, and lessons from extinctions that took place hundreds, and even thousands, of years ago could help experts shape strategies to preserve the precious biodiversity that remains, the study authors reported.

"It was kind of a revelation for me — nearly every surviving species of nonflying mammal in the Caribbean is in decline or threatened," Dávalos said.

"For bats, the majority are doing OK," she added. "But some species haven't been seen for decades, and we don't know if they're still alive. And these are supposed to be the survivors — the ones who can cope with human change.

"So I have a real sense of urgency now, regarding conservation in the Caribbean," Dávalos said.

The findings were published online Nov. 2 in the journal Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics.

An Early Cretaceous eutherian and the placental–marsupial dichotomy

• Shundong Bi,
• Xiaoting Zheng,
• Xiaoli Wang,
• Natalie E. Cignetti,
• Shiling Yang &
• John R. Wible 

Nature (2018) | Download Citation

Abstract

Molecular estimates of the divergence of placental and marsupial mammals and their broader clades (Eutheria and Metatheria, respectively) fall primarily in the Jurassic period. Supporting these estimates, Juramaia—the oldest purported eutherian—is from the early Late Jurassic (160 million years ago) of northeastern China.  

Sinodelphys—the oldest purported metatherian—is from the same geographic area but is 35 million years younger, from the Jehol biota. Here we report a new Jehol eutherian, Ambolestes zhoui, with a nearly complete skeleton that preserves anatomical details that are unknown from contemporaneous mammals, including the ectotympanic and hyoid apparatus. 

This new fossil demonstrates that Sinodelphys is a eutherian, and that postcranial differences between Sinodelphys and the Jehol eutherian Eomaia—previously thought to indicate separate invasions of a scansorial niche by eutherians and metatherians—are instead variations among the early members of the placental lineage. The oldest known metatherians are now not from eastern Asia but are 110 million years old from western North America, which produces a 50-million-year ghost lineage for Metatheria.

Novo mamífero fóssil da China

Chong-Xi Yuan (Institute of Geology, Pequim) e colegas descreveram na Science uma nova espécie de mamífero do grupo dos multituberculados. Encontrado em rochas jurássicas (de 160 milhões de anos) da China, Rugosodon eurasiaticus é o representante mais primitivo desse grupo conhecido até o momento. Ele mostra o desenvolvimento de feições na região do pé que foram fundamentais para o sucesso evolutivo dos multituberculados durante o Cretáceo, quando se tornaram as formas de mamíferos dominantes.

Evolution’s Clock Ticked Faster at the Dawn of Modern Animals

         

Michael Lee

Explosive evidence. New research combines data from living arthropods like this centipede with the fossil record of its 515-million-year-old ancestor, the trilobite, to measure the speed of evolution’s “big bang.”

Five hundred thirty million years ago, the number and diversity of life forms on Earth mushroomed. This so-called Cambrian explosion kept Charles Darwin, the father of evolution, awake at night, as he worried that his theory of natural selection couldn’t explain the sudden proliferation of species. Now, researchers have combined evidence from the fossil record with clues in the genes of living species to estimate the speed of that evolutionary explosion. Their finding—that the rate of change was high, but still plausible—may put Darwin’s fears to rest.

The dawn of the Cambrian period divides two very different Earths. In one, primitive, mostly single-celled creatures “sat on the mud and did very little,” says evolutionary biologist Matthew Wills of the University of Bath in the United Kingdom. In the other, life forms as diverse as our modern fauna roamed the planet. The abrupt appearance of these creatures in the fossil record “gave Darwin a headache,” Wills says, and critics of evolution have argued that the tree of life couldn't possibly produce so many branches and bear such a variety of fruit so quickly.
Some scientists explained away this dilemma by claiming that the fossil record is deceptive. Perhaps, they speculated, the first representatives of modern animal groups appeared long before the Cambrian period, but had tiny, soft bodies what were not easily preserved as fossils. But based on fossil evidence, most paleontologists believe the “fuse” on the explosion must have been short, with new life forms proliferating only a few tens of millions of years before the Cambrian period. Just how quickly would species have to evolve to squeeze in all these new developments?  “No one has actually tried to quantify just how fast the rates were,” says Michael Lee, an evolutionary biologist at the University of Adelaide in  Australia and the South Australian Museum, who led the new research. “They just literally took Darwin’s word that they must have been pretty fast.”
So Lee and colleagues estimated that speed by studying the evolution of arthropods—Earth’s most diverse phylum, which includes insects, crustaceans, and arachnids. They looked at how changes evolved in both the genetic code and the anatomy of arthropods, comparing 62 different genes and 395 physical traits. For any two branches of the arthropod family tree—centipedes and millipedes, for example—they picked out important physical differences and variations in genetic sequence in modern specimens. Then, using evidence from the fossil record about how quickly the two branches diverged, the group calculated roughly how fast genetic and anatomical differences must have emerged for each lineage over time.

They found that when some early branches of the arthropod family tree were splitting off, creatures were evolving new traits about four times faster than they did in the following 500 million years. The creatures' genetic codes were changing by about .117% every million years—approximately 5.5 times faster than modern estimates, the group reports online today in Current Biology. Lee calls this pace “fast, but not too fast” to reconcile with Darwin’s theory.
This combined model for genes and anatomy represents “quite a stride forward,” Wills says. The results not only show that the evolutionary clock ticked much faster around the time of the Cambrian, but also hint at what may have sped it up. The fact that genes and anatomy evolved at roughly the same rate suggest that pressures to adapt and survive in a world of new, complex predators drove both, the authors speculate. Innovations such as exoskeletons, vision, and jaws created new niches and evolution sped up to fill them. Wills agrees that the new research makes this explanation for the Cambrian explosion “look a lot more probable now.”

Others caution that such analysis is in its infancy. “It’s an excellent first step,” says Douglas Erwin, a paleontologist at the Smithsonian Institution in Washington, D.C., but the exact rates of evolution in the study might not be reliable. He points out that while the study uses fossil data to determine when a given arthropod branch emerged, it doesn’t include the known characteristics of these extinct ancestors in its comparisons of physical traits, which involve only living creatures.
Some of the assumptions the authors make in estimating these emergence dates are also problematic, says Philip Donoghue, a paleobiologist at the University of Bristol in the United Kingdom. But he believes future iterations of this approach—incorporating fossil traits into the analysis—will yield a powerful new tool: “All the cool kids will be doing it soon.”

Descoberto novo mamífero da família dos guaxinins na América do Sul

Bicho parece 'cruzamento de gato com urso de pelúcia', diz instituição.
Há 35 anos, animal carnívoro não era descoberto no Hemisfério Ocidental.

 

Olinguito é nova espécie de mamífero encontrada na América do Sul (Foto: Mark Gurney/Divulgação)

 

Artigo publicado no jornal científico “Zookeys” nesta quinta-feira (15) aponta a descoberta de uma nova espécie animal, o olinguito. Cientistas do Instituto Smithsonian, de Washington, afirmam que este é o primeiro mamífero da ordem Carnivora descoberto no Hemisfério Ocidental em 35 anos. Em nota, a instituição afirma que o bicho parece um cruzamento de "gato doméstico com urso de pelúcia".

O olinguito (Bassaricyon neblina) pertence à mesma família dos guaxinins, olingos e quatis, e pode ser encontrado na Colômbia e no Peru. O mamífero tem pelo marrom alaranjado, hábitos noturnos e gestação de um filhote por vez. Ele pertence à ordem Carnivora, mas sua principal fonte de alimen tação são as frutas.
“A descoberta do olinguito mostra que o mundo ainda não está completamente explorado e seus segredos ainda não foram revelados”, diz Kristofer Helgen, líder da pesquisa que durou aproximadamente dez anos.

Os cientistas também comentam que a descoberta não era o objetivo original do trabalho, que pretendia enumerar todas as espécies de olingo existentes no mundo. Pesquisas em catálogos de museus e testes de DNA mostraram que o olinguito tem crânio e dentes menores que os olingos, além de habitar uma área diferente.
A constatação foi seguida de uma expedição de três semanas à América do Sul para descobrir se o novo mamífero ainda existe na natureza. Os olinguitos foram encontrados nas chamadas florestas nubladas, próximas aos Andes, e os pesquisadores preocuparam-se em prestar atenção a todos os detalhes do comportamento e do habitat do animal em busca de informações sobre a espécie.

 

Espécie da família dos guaxinins tem hábitos noturnos (Foto: Poglayen-Neuwall/Divulgação)