Um grupo de pesquisa liderado por um biólogo evolucionista da Johns Hopkins Medicine relata que répteis gigantes que viveram há 220 milhões de anos podem ter sido capazes de voar logo no início de sua história evolutiva. Isto contrasta com os ancestrais das aves modernas, que se pensa terem alcançado o voo motorizado mais lentamente e com cérebros maiores e mais complexos.
Detalhes da investigação, que contou com técnicas avançadas de imagem para examinar as cavidades cerebrais internas dos fósseis de pterossauros e recebeu apoio parcial da National Science Foundation, foram publicados em 26 de novembro. Biologia Atual.
De acordo com Matteo Fabbri, Ph.D., professor assistente de anatomia funcional e evolução na Faculdade de Medicina da Universidade Johns Hopkins, as descobertas reforçam a ideia de que os cérebros aumentados observados nas aves e talvez nos seus antepassados não foram responsáveis pela subida dos pterossauros ao ar.
“Nossa pesquisa mostra que os pterossauros desenvolveram o voo no início de sua existência, e o fizeram com um cérebro menor do que os verdadeiros dinossauros não voadores”, diz Fabbri.
Voo gigante com incrível estrutura cerebral
Fabbri descreve os pterossauros como os poderosos predadores aéreos da era dos dinossauros, capazes de atingir 500 libras em algumas espécies e uma envergadura de até 9 metros. Os pterossauros são reconhecidos como as primeiras das três principais linhagens de vertebrados (além de pássaros e morcegos) que eventualmente alcançaram o vôo autônomo.
Para investigar como os pterossauros adquiriram esta capacidade e se o seu percurso diferia do das aves e dos morcegos, a equipa examinou a história evolutiva dos répteis. Eles observaram atentamente as mudanças no tamanho e na forma do cérebro ao longo do tempo e se concentraram no lobo óptico, a área envolvida na visão ligada à capacidade de voo.
Tomografia computadorizada revela pistas de parentes antigos
Usando imagens de tomografia computadorizada e software especial que lhes permitiu modelar digitalmente a estrutura do sistema nervoso do fóssil, os investigadores concentraram-se no parente mais próximo conhecido do pterossauro. O animal, um laserpetideo voador e trepador de árvores, foi identificado pela primeira vez pelos cientistas em 2016 e viveu durante o período Triássico, entre 242 e 212 milhões de anos atrás. Em 2020, outra equipe confirmou a estreita ligação evolutiva dos laserpetídeos com os pterossauros.
“Os cérebros dos lagerpetídeos já apresentavam características associadas à visão avançada, incluindo um lobo óptico alargado, uma adaptação que mais tarde ajudou os seus parentes pterossauros a subir aos céus”, disse o autor correspondente Mario Bronzati, investigador da Universidade de Tübingen, na Alemanha.
Fabbri observa que os pterossauros também tinham lobos ópticos aumentados. Além dessa característica, no entanto, ele explica que o tamanho e a forma do cérebro diferem substancialmente daqueles dos laserpetídeos.
“Várias semelhanças sugerem que os pterossauros voadores, que surgiram pouco depois dos laserpetídeos, provavelmente adquiriram o voo numa explosão no seu ponto de origem”, diz Fabbri. “Essencialmente, os cérebros dos pterossauros evoluíram rapidamente, adquirindo tudo o que é necessário para voar desde o início.”
Comparando o pterossauro e o voo dos pássaros
Em contraste, pensa-se que as aves modernas evoluíram através de um processo mais gradual. Eles parecem ter herdado várias características importantes de parentes anteriores, incluindo a expansão do cérebro, do cerebelo e dos lobos ópticos, antes de adaptarem ainda mais essas áreas para o voo, disse Fabbri. O apoio para este modelo evolutivo vem de um estudo de 2024 do laboratório de Amy Ballanoff, PhD, professora assistente de anatomia funcional e evolução na Johns Hopkins Medicine, que destaca a importância da expansão do cerebelo nas origens do voo das aves. O cerebelo está localizado na parte posterior do cérebro e ajuda a controlar a coordenação muscular e outras funções.
“Qualquer informação que possa preencher as lacunas no que não sabemos sobre os cérebros dos dinossauros e das aves é importante para a compreensão do voo e da evolução neurossensorial nas linhagens de pterossauros e aves”, disse Balanoff.
Insights de cérebros fósseis de várias espécies
A equipe também examinou as cavidades cerebrais dos crocodilianos (ancestrais dos crocodilos) e das primeiras aves extintas, comparando essas estruturas com as dos pterossauros.
A análise mostrou que os pterossauros tinham hemisférios cerebrais moderadamente aumentados, uma característica comparável a outros grupos de dinossauros. Estes incluem troodontídeos bípedes, semelhantes a pássaros, que viveram entre 163 e 66 milhões de anos atrás, durante o final do Jurássico e o final do Cretáceo, bem como Archaeopteryx lithographica, a ave mais antiga conhecida que viveu entre 150,8 e 125,45 milhões de anos atrás. Estas espécies pré-históricas diferem fortemente das aves modernas, tendo cavidades cerebrais significativamente maiores.
Olhando para pesquisas futuras
Fabbri diz que os avanços futuros dependerão da compreensão de como a estrutura interna do cérebro, e não apenas o seu tamanho e forma, permitiu aos pterossauros voar. Ele explica que isto será essencial para descobrir os princípios biológicos mais amplos que governam a evolução do voo.
O financiamento para esta pesquisa foi fornecido pela Fundação Alexander von Humboldt, Governo Federal Brasileiro, Sociedade Paleontológica, Agência Nacional de Promoção Científica e Técnica, Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico, European Union Next Generation EU/PRNS Foundation (BRTR5DE9, National Science Foundation). NSF IOB-0517257, IOS-1050154, IOS-1456503) e o Conselho Sueco de Pesquisa
Além de Fabbri e Bronzati, outros cientistas que contribuíram para o estudo foram Akinobu Watanabe, do Instituto de Tecnologia de Nova York, Roger Benson, do Museu Americano de História Natural, Rodrigo Muller, da Universidade Federal de Santa Maria, no Brasil, Lawrence Witmer, da Universidade de Ohio, Belon Baykor e Martin, da Universidade de Barcino. Felipe Montefeltro, do Museu de Ciências Naturais de Rivadavia, Universidade Estadual Paulista; Bharat-Anjan Bhallar, da Universidade de Yale; Julia Desojo, da Universidade Nacional de la Plata, Argentina; Fabian Knoll do Museu Nacional de Cincios Naturales, Espanha; Max Langer da Universidade de São Paulo, Brasil; Stefan Lautenschlager, da Universidade de Birmingham; Michelle Stocker e Sterling Nesbitt da Virginia Tech; Alan Turner, da Universidade Stony Brook; e Ingmar Werneburg da Universidade Eberhard Karls em Tübingen.
