Uma pergunta antiga e fundamental sobre os dinossauros pode finalmente ter uma resposta

Por Katie Hunt , CNN

Atualizado às 12h17 ET, quarta-feira, 25 de maio de 2022

(A partir da esquerda) Esta ilustração mostra Plesiosaurus, Stegosaurus, Diplodocus, Allosaurus e Calypte (beija-flor moderno), com tons vermelhos indicando sangue quente e tons azuis para sangue frio.

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(CNN)Predadores temíveis como o T. rex e dinossauros gigantes com pescoço de telescópio, como o Braquiossauro, eram criaturas de sangue quente da mesma forma que pássaros e mamíferos, de acordo com um novo estudo inovador.

A questão de saber se o sangue que corria pelas estruturas gigantes dos dinossauros era quente ou frio, como o dos répteis, é uma questão de longa data que tem irritado os paleontólogos. Conhecer essa informação fundamental poderia iluminar a vida das criaturas pré-históricas de maneiras significativas.

Fragmento do asteroide que matou os dinossauros pode ter sido encontrado

Animais de sangue quente têm uma alta taxa metabólica – eles absorvem muito oxigênio e precisam de muitas calorias para manter a temperatura corporal, enquanto animais de sangue frio respiram e comem menos.

“Isso é realmente emocionante para nós como paleontólogos – a questão de saber se os dinossauros eram de sangue quente ou frio é uma das questões mais antigas da paleontologia, e agora achamos que temos um consenso de que a maioria dos dinossauros era de sangue quente”. disse a principal autora do estudo, Jasmina Wiemann, pesquisadora de pós-doutorado no Instituto de Tecnologia da Califórnia, em um comunicado à imprensa.

Tentativas anteriores anteriores de responder a essa pergunta sugeriram que os dinossauros eram de sangue quente, mas essas descobertas, que envolveram a análise de anéis de crescimento ou sinais de isótopos químicos nos ossos, eram ambíguas porque a fossilização pode alterar esses marcadores. Além disso, essas técnicas de análise danificam os fósseis, dificultando a construção de um grande conjunto de dados.

Wiemann e seus colegas, no entanto, criaram um novo – e na opinião deles, mais definitivo – método para avaliar o metabolismo de um dinossauro.

Resposta definitiva?

Os pesquisadores analisaram os resíduos que se formam quando o oxigênio é inalado no corpo e reage com proteínas, açúcares e lipídios. A abundância dessas moléculas de resíduos, que aparecem como manchas de cor escura em fósseis, escala de acordo com a quantidade de oxigênio absorvida e é um indicador se um animal é de sangue quente ou frio.

Uma visão microscópica de tecidos moles extraídos do osso de um Allosaurus é mostrada.

As moléculas também são extremamente estáveis ​​e não se dissolvem na água, o que significa que são preservadas durante o processo de fossilização.

Wiemann e sua equipe analisaram um fêmur – osso da coxa – de 55 criaturas diferentes, incluindo 30 animais extintos e 25 modernos. Entre as amostras estavam ossos pertencentes a dinossauros, répteis voadores gigantes chamados pterossauros, répteis marinhos como os plesiossauros e aves, mamíferos e lagartos modernos.

Os cientistas usaram uma abordagem chamada espectroscopia de infravermelho, que visa as interações entre moléculas e luz. Esta técnica permitiu-lhes quantificar o número de moléculas de resíduos nos fósseis. A equipe então comparou essas descobertas com as taxas metabólicas conhecidas dos animais modernos e usou esses dados para inferir as taxas metabólicas das criaturas extintas.

O que eles encontraram

Gerações anteriores de paleontólogos agruparam dinossauros com répteis, levando a uma suposição de uma aparência e estilo de vida reptilianos. Hoje, a maioria dos paleontólogos concorda que os dinossauros eram muito mais parecidos com pássaros após a descoberta na década de 1990 de fósseis emplumados, o que levou à compreensão de que os pássaros modernos descendem diretamente dos dinossauros.

O estudo, publicado na quarta-feira na revista Nature , descobriu que as taxas metabólicas dos dinossauros eram tipicamente altas e, em muitos casos, mais altas do que os mamíferos modernos – que normalmente têm uma temperatura corporal de cerca de 37 graus Celsius (98,6 graus Fahrenheit) – e mais. como pássaros, que têm temperaturas corporais médias de cerca de 42 graus Celsius (107,6 graus Fahrenheit).

“Com nossa nova evidência de um metabolismo de nível aviário ancestral de todos os dinossauros e pterossauros, todos os dinossauros de sangue quente provavelmente tinham altas temperaturas corporais, comparáveis ​​às das aves modernas”, disse Wiemann por e-mail.

No entanto, houve exceções notáveis. Dinossauros classificados como ornitísquios - uma ordem caracterizada por quadris semelhantes a pássaros que inclui criaturas instantaneamente reconhecíveis, como Triceratops e Stegosaurus - evoluíram para ter baixas taxas metabólicas comparáveis ​​às dos animais modernos de sangue frio.

"Lagartos e tartarugas se sentam ao sol e se aquecem, e podemos ter que considerar a termorregulação 'comportamental' semelhante em ornitísquios com taxas metabólicas excepcionalmente baixas. pode ter sido um fator seletivo para onde alguns desses dinossauros poderiam viver", disse Wieman.

Os ovos são um símbolo de vida nova, mas também têm muito a dizer sobre o passado

Ter uma alta taxa metabólica foi proposto como uma das razões pelas quais as aves sobreviveram à extinção em massa que eliminou os dinossauros há 66 milhões de anos. No entanto, Wiemann disse que este estudo indicou que isso não era verdade: muitos dinossauros com capacidades metabólicas excepcionais semelhantes a pássaros foram extintos.

A pesquisa "mudará drasticamente" como a biologia e o comportamento de muitos animais extintos são interpretados, disse Jingmai O'Connor, curador associado de répteis fósseis do Field Museum de Chicago. Ela não estava envolvida no estudo.

"Considero esses resultados bastante definitivos. Os métodos de Wiemann são meticulosos e foram exaustivamente testados", disse ela.

"Alguns dinossauros eram de sangue quente, este era o estado ancestral, mas outros evoluíram secundariamente para serem ectotérmicos (sangue frio). A próxima pergunta a ser feita é por que e o que isso significa sobre seu comportamento, ecologia e evolução."

Correção: Uma versão anterior desta história descaracterizou a descrição dos quadris dos ornitísquios.

 

Biomoléculas fósseis revelam um metabolismo aviário no dinossauro ancestral

• Jasmina Wiemann ,
• Íris Menéndez ,
• Jason M. Crawford ,
• Matteo Fabbri ,
• Jacques A. Gauthier ,
• Pincelli M. Hull ,
• Mark A. Norell &
• Derek EG Briggs 

Natureza volume 606 , Páginas522–526 ( 2022 ) Cite este artigo

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• Altmétrico 2013

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Abstrato

Aves e mamíferos evoluíram independentemente as maiores taxas metabólicas entre os animais vivos 1 . Seu metabolismo gera calor que permite a termorregulação ativa 1 , moldando os nichos ecológicos que podem ocupar e sua adaptabilidade às mudanças ambientais 2 . 

Acredita-se que o desempenho metabólico das aves, que excede o dos mamíferos, tenha evoluído ao longo de sua linhagem 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10. No entanto, não há proxy que permita a reconstrução direta das taxas metabólicas a partir de fósseis. Aqui usamos espectroscopia infravermelha de transformada de Fourier e Raman in situ para quantificar o acúmulo in vivo de sinais de lipoxidação metabólica em ossos de amniotas modernos e fósseis. Não observamos correlação entre as concentrações de oxigênio atmosférico 11e taxas metabólicas. 

Os estados ancestrais inferidos revelam que as taxas metabólicas consistentes com a endotermia evoluíram independentemente em mamíferos e plesiossauros, e são ancestrais dos ornitodiários, com taxas crescentes ao longo da linhagem aviária. 

Altas taxas metabólicas foram adquiridas em pterossauros, ornitísquios, saurópodes e terópodes bem antes do advento de adaptações energeticamente caras, como o voo em pássaros. Embora tivessem taxas metabólicas mais altas ancestralmente, os ornitísquios reduziram suas habilidades metabólicas para a ectotermia. As atividades fisiológicas desses ectotérmicos eram dependentes da termorregulação ambiental e comportamental 12 , em contraste com os estilos de vida ativos dos endotérmicos 1 . 

Os saurópodes e terópodes gigantes não eram gigantotérmicos 9 ,10 , mas verdadeiros endotérmicos. A endotermia em muitos táxons do Cretáceo Superior, além de mamíferos e aves da coroa, sugere que outros atributos além do metabolismo determinaram seu destino durante a extinção em massa do Cretáceo terminal.

 

A maior extinção em massa do mundo acionou a mudança para sangue quente

A origem da endotermia em sinapsídeos, incluindo os ancestrais dos mamíferos. O diagrama mostra a evolução dos grupos principais ao longo do Triássico, e a escala do azul ao vermelho é uma medida do grau de sangue quente reconstruído com base em diferentes indicadores da estrutura e anatomia óssea. Mike Benton, Universidade de Bristol. As imagens de animais são de Nobu Tamura, Wikimedia

Mudança de postura no final do Permiano, 252 milhões de anos atrás. Antes da crise, a maioria dos répteis tinha postura alongada; depois eles caminharam eretos. Este pode ter sido o primeiro sinal de um novo ritmo de vida no Triássico. desenhos de animais de Jim Robins, University of Bristol

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Comunicado de imprensa emitido: 16 de outubro de 2020

Os mamíferos e as aves hoje são de sangue quente, e isso costuma ser considerado a razão de seu grande sucesso.

O paleontólogo da Universidade de Bristol, Professor Mike Benton,  identificou na revista Gondwana Research que os ancestrais dos mamíferos e das aves tornaram-se de sangue quente ao mesmo tempo, cerca de 250 milhões de anos atrás, na época em que a vida estava se recuperando da maior extinção em massa de todas Tempo.

A extinção em massa do Permiano-Triássico matou até 95 por cento da vida, e os poucos sobreviventes enfrentaram um mundo turbulento, repetidamente atingido pelo aquecimento global e crises de acidificação dos oceanos. Dois grupos principais de tetrápodes sobreviveram, os sinapsídeos e os arquossauros, incluindo ancestrais de mamíferos e pássaros, respectivamente.

Os paleontologistas identificaram indicações de sangue quente, ou tecnicamente endotermia, nesses sobreviventes do Triássico, incluindo evidências de um diafragma e possíveis bigodes nos sinapsídeos.

Mais recentemente, evidências semelhantes sobre a origem das penas em ancestrais de dinossauros e pássaros vieram à tona. Tanto nos sinapsídeos quanto nos arcossauros do Triássico, a estrutura óssea mostra características de sangue quente.

A evidência de que os ancestrais dos mamíferos tinham cabelo desde o início do Triássico é suspeitada há muito tempo, mas a sugestão de que os arcossauros tinham penas de 250 milhões de anos atrás é nova.

Mas uma forte dica para essa origem repentina de sangue quente em sinapsídeos e arquossauros exatamente na época da extinção em massa do Permiano-Triássico foi encontrada em 2009. Tai Kubo, então um estudante de mestrado em Paleobiologia em Bristol e Professor Benton identificaram que todos os tetrápodes de médio e grande porte mudaram da postura deitada para a ereta bem na fronteira do Permiano-Triássico.

Seu estudo foi baseado em pegadas fossilizadas. Eles examinaram uma amostra de centenas de rastros fósseis, e Kubo e Benton ficaram surpresos ao ver que a mudança de postura aconteceu instantaneamente, não se estendendo por dezenas de milhões de anos, como havia sido sugerido. Isso também aconteceu em todos os grupos, não apenas nos ancestrais mamíferos ou ancestrais pássaros.

O professor Benton disse: “Os anfíbios e répteis modernos são extensos, segurando seus membros parcialmente para os lados.

“Pássaros e mamíferos têm posturas eretas, com os membros logo abaixo do corpo. Isso permite que eles funcionem mais rápido e especialmente mais longe. Existem grandes vantagens na postura ereta e no sangue quente, mas o custo é que os endotérmicos têm que comer muito mais do que animais de sangue frio apenas para alimentar seu controle de temperatura interna ”.

A evidência da mudança de postura e da origem precoce de cabelos e penas, tudo acontecendo ao mesmo tempo, sugeriu que este foi o início de uma espécie de 'corrida armamentista'. Em ecologia, as corridas armamentistas ocorrem quando predadores e presas precisam competir entre si e onde pode haver uma escalada de adaptações. O leão evolui para correr mais rápido, mas o gnu também evolui para correr mais rápido ou girar e girar para escapar.

Algo assim aconteceu no Triássico, de 250 a 200 milhões de anos atrás. Hoje, animais de sangue quente podem viver em toda a Terra, mesmo em áreas frias, e permanecem ativos à noite. Eles também demonstram cuidado parental intensivo, alimentando seus bebês e ensinando-lhes comportamentos complexos e inteligentes. Essas adaptações deram aos pássaros e mamíferos uma vantagem sobre os anfíbios e répteis e, no mundo frio atual, permitiu que eles dominassem mais partes do mundo.

O professor Benton acrescentou: “O Triássico foi uma época notável na história da vida na Terra. Você vê pássaros e mamíferos em toda a terra hoje, enquanto anfíbios e répteis costumam estar bem escondidos.

“Essa revolução nos ecossistemas foi desencadeada pelas origens independentes da endotermia em pássaros e mamíferos, mas até recentemente não sabíamos que esses dois eventos poderiam ter sido coordenados.

“Isso aconteceu porque apenas um pequeno número de espécies sobreviveu à extinção em massa do Permiano-Triássico - que sobreviveram dependiam de intensa competição em um mundo difícil. Como alguns dos sobreviventes já eram endotérmicos de uma forma primitiva, todos os outros tiveram que se tornar endotérmicos para sobreviver no novo mundo acelerado. ”

Moonfish: o primeiro peixe de sangue quente (fotos)

Por Jeanna Bryner May 14, 2015

  O peixe-lua, do tamanho de uma tampa de bueiro, agora é considerado o primeiro peixe de sangue quente conhecido, relatam cientistas na revista Science. Através de alguns truques fisiológicos, o peixe é capaz de manter seu corpo inteiro - coração, cérebro, músculos nadadores e vísceras - mais quentes que a água ao redor. Aqui estão fotos do peixe distinto, que também é chamado de opah. [ Leia a história completa sobre o peixe-lua de sangue quente ]

No estudo, os pesquisadores anexaram sensores de temperatura e etiquetas de satélite aos peixes-lua, que permitiram rastrear os movimentos e as preferências de habitat dos peixes por até oito meses. A equipe monitorou as temperaturas corporais dos peixes-lua enquanto os peixes mergulhavam, descobrindo que, independentemente da profundidade em que estavam, a temperatura corporal dos peixes pairava em torno de 9 graus Fahrenheit (5 graus Celsius) mais quente que a água ao redor. Mostrado aqui, o biólogo Owyn Snodgrass prepara uma opah para liberação com seu sensor de temperatura. (Crédito da foto: NOAA)

Grande parte do calor corporal produzido pela opah parece vir de seus músculos peitorais aeróbicos vermelho-escuro usados ​​durante a natação, descobriram os pesquisadores. Ao contrário de muitos outros peixes que ondulam seus corpos para avançar, a opah bate as nadadeiras peitorais em forma de asa para nadar. Esse músculo peitoral gerador de calor é isolado da água gelada com uma camada de gordura. (Crédito da foto: NOAA)

Os pesquisadores descobriram que os vasos sanguíneos da opah no tecido branquial estão dispostos de tal maneira que os vasos que transportam sangue frio e oxigenado das brânquias para o corpo estão em contato com aqueles que movem sangue quente e desoxigenado na direção oposta - a partir da corpo para as brânquias. Dessa forma, o sangue que sai aquece o sangue que entra. (Crédito da foto: NOAA)

Dinossauros nem de sangue quente nem de sangue frio

• Alexandra Witze

Nature ( 2019 ) Citar este artigo

A análise metabólica sugere que eles poderiam regular a temperatura do corpo, mas apenas até certo ponto.

Possuir características metabólicas de animais de sangue quente e sangue frio poderia ter dado aos dinossauros uma vantagem ecológica. Crédito: DEA Picture Library / Getty

 

Os dinossauros não eram preguiçosos como lagartos nem de alta energia como mamíferos, mas algo entre eles, sugere um estudo.

O trabalho destaca um meio termo raro no longo debate sobre se os dinossauros eram ectotérmicos de 'sangue frio', que usam o ambiente para ajustar sua temperatura interna, ou endotérmicos de 'sangue quente', que regulam a temperatura corporal de dentro para fora . "Existe uma terceira maneira", diz John Grady, biólogo da Universidade do Novo México em Albuquerque.
 

Hoje, esse meio termo é ocupado por animais, incluindo atum, tubarões lamnídeos e tartarugas de couro. Estudar como essas criaturas controlam o calor do corpo pode ajudar a revelar como os dinossauros o fizeram milhões de anos atrás, diz Grady.  

Os mesotérmicos queimam energia de dentro para regular o calor do corpo, mas não a uma temperatura constante, como faria um mamífero ou um pássaro. O atum, por exemplo, fica até 20 ° C mais quente que a água ao redor, exceto quando mergulha fundo em águas mais frias, quando sua taxa metabólica também pode cair.
 

Para descobrir onde estavam os dinossauros no espectro metabólico, Grady e seus colegas compilaram um banco de dados de taxas de crescimento em 381 espécies animais, incluindo 21 dinossauros. A análise, publicada hoje na Science ¹ , utilizou dados de estudos anteriores que estimavam as taxas de crescimento de várias maneiras. Para os dinossauros, isso incluía técnicas como contar o número de anéis de crescimento em ossos fossilizados, para estimar a idade de um indivíduo e medir o comprimento de seus ossos, para estimar a massa total. Os animais variavam de crocodilos de crescimento lento a cavalos de crescimento rápido.
 

A equipe então comparou a rapidez com que cada animal cresce com a quantidade de energia que queima e descobriu que os mamíferos, que cresceram dez vezes mais rápido que os répteis, também tinham taxas metabólicas dez vezes mais rápidas. Os pesquisadores usaram essa informação para inferir as taxas metabólicas dos dinossauros.
 

Os dinossauros terminaram no meio da escala, em um estado que a equipe de Grady apelidou de mesotermia.
 

Unidade interna
 

Essa capacidade de atravessar os mundos de sangue quente e sangue frio poderia ter dado aos dinossauros uma vantagem ecológica, diz Grady. Eles seriam capazes de se mover pela paisagem mais rapidamente do que um crocodilo, mas precisariam de menos comida do que um mamífero de tamanho semelhante. "O fato de os dinossauros serem praticamente dominantes por 130 milhões de anos fala do fato de que eles tinham algumas coisas especiais", diz Grady.
 

O rápido metabolismo de mamíferos e aves provavelmente evoluiu ao longo de milhões de anos, principalmente após as mesotermas de dinossauros, diz Stephen Brusatte, paleontologista da Universidade de Edimburgo, Reino Unido. Muitas aves modernas eclodem e crescem para o tamanho adulto em questão de semanas, mas as primeiras aves fósseis, como o Archaeopteryx , aparentemente cresceram muito mais lentamente ² .
 

O estudo é uma contribuição importante para entender como os dinossauros cresceram, diz Gregory Erickson, paleontólogo da Florida State University em Tallahassee. Ele revisita "como os animais vivos crescem de maneira muito mais rigorosa", diz ele, e "torna possível olhar para os animais vivos e dizer quais são os mais parecidos com os dinossauros, o que é bem legal".
 

Grady quer testar suas idéias estudando fósseis de dinossauros de regiões polares, como o Alasca. Ele espera comparar medidas de isótopos nos ossos, o que alguns dizem indicar a temperatura corporal do animal. As temperaturas frias teriam, em princípio, diferenças exageradas nos diferentes tipos de termorregulação, diz ele - tornando mais fácil ver quanta energia cada espécie queimava.

Referências

1. 1
   Grady, JM et al. Science 344 , 1268-1272 (2014).
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   • Google Scholar
2. 2
   Erickson, GM et al. PLoS ONE 4 , e7390 (2009).
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Dinossauros: Ascensão dos Titãs 13-jul-2011
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