O que faz de um dinossauro um dinossauro? [Tradução]

A pergunta pode soar como … hmmm … “duh”, mas chega ao coração de como categorizamos e definimos a natureza.

O que é um dinossauro, afinal? A resposta está na árvore evolutiva. (Marcio Silva/Alamy)

Por Brian Switek, 8 de dezembro de 2017

Pergunte a qualquer criança de 8 anos de idade o que é um dinossauro e ela recitará avidamente sua celebridade pré-histórica favorita. E quando nos tornamos adultos, nos sentimos totalmente familiarizados com os dinossauros; eles são os rockstars da pré-história, mais famosos e duradouros que qualquer supercelebridade de Hollywood. Eles se destacam em nossa imaginação como seres grandes, cheios de dentes e, acima de tudo, animais bizarros que têm ocupado um lugar na Terra nos últimos 235 milhões de anos. Mas o que é realmente um dinossauro?

Para responder a isso, precisamos voltar no tempo (não, não tão longe). Muito antes de os cientistas serem chamados cientistas, pessoas de todo o mundo se perguntavam quem deixava todos aqueles ossos e pegadas antigas. Em Flag Point, no sul de Utah, por exemplo, os nativos americanos esculpiram pictogramas de pegadas de três dedos, inspirados por pegadas de dinossauros nas rochas jurássicas ao redor. E mesmo quando o naturalista William Buckland batizou o Megalossauro, o primeiro dinossauro a ser nomeado, em 1824, os primeiros geólogos estavam no escuro em relação a como esses animais eram. Megalossauro e outras descobertas iniciais, como o Iguanodon, foram encaradas como basicamente crocodilos e iguanas por mais compridos que um ônibus de linha.

Entra na história o paleontólogo e biólogo britânico Richard Owen, um superstar da anatomia do século XIX, famoso por sua atitude rabugenta. Enquanto observava o que seus contemporâneos estavam descobrindo, Owen notou algo estranho sobre alguns dos répteis petrificados que saíam das antigas rochas do continente Europeu. “Muitos novos répteis fósseis foram encontrados no início do século 19“, diz o curador de dinossauros do Smithsonian, Matthew Carrano, “mas não ficou claro o que eles eram, ou se eles eram todos relacionados uns aos outros.” Owen começou a tentar identificar esse relacionamento misterioso.

Owen concluiu que o Megalossauro, o Iguanodon e uma terceira espécie chamada Hylaeosaurus estavam todos unidos por semelhanças esqueléticas no quadril, que excluíam outros saurianos da mesma época. Essas características, incluindo cinco vértebras fundidas em uma parte do quadril chamada sacro, são “peculiares entre os répteis“, escreveu Owen em seu relatório de 1842. Ele argumentou que isso era “base suficiente para estabelecer uma tribo ou subordem distinta de Répteis Saurianos, para os quais eu proporia o nome de Dinosauria” – os terríveis lagartos.

Desde então, descobertas de todos os continentes têm enchido museus com um número crescente de dinossauros cada vez mais incomuns. No entanto, quanto mais os paleontólogos descobrem, mais estranhos e maravilhosos se tornam esses terríveis lagartos – e mais difícil é definir o que faz um dinossauro um dinossauro.

Uma vista do Salão dos Dinossauros no Museu Nacional de História Natural, em 2003, mostra um Triceratops à esquerda da frente e um Tiranossaurus rex à frente na direita; Diplodocus longus está no centro. (John Steiner, Smithsonian Institution Archives)

Primeiramente, os dinossauros são maravilhosamente diversos. Os paleontologistas reconheceram mais de 1.000 espécies não-avianas distintas, desde minúsculos caçadores de insetos de penas até gigantes que cresceram até mais de 30 metros de comprimento e pesavam mais de 70 toneladas. Havia dinossauros com chifres, dinossauros encouraçados, dinossauros com cabeça em cúpula, dinossauros com crista, dinossauros de pescoço comprido, dinossauros com garras em foice e dinossauros que rasgavam a carne. A maioria viveu uma existência inteiramente terrestre, mas algumas vezes foram encontradas em lagos e rios (recentemente, os cientistas ficaram espantados com o primeiro dinossauro anfíbio conhecido, um dinossauro nadador similar a um cisne, não muito diferente de um velociraptor). E uma linhagem bateu asas e alçou-se ao ar, evoluindo para as aves, que são os únicos dinossauros vivos nos dias de hoje.

Esses animais muito diferentes compartilham alguns traços-chave: todos eles punham e eclodiram de ovos, por exemplo, e todos os dinossauros dentados substituíram constantemente seu aparato dental ao longo de toda a vida. Mas se realmente quisermos entender o que faz do dinossauro um dinossauro, precisamos diminuir o zoom.

Distinguir os dinossauros na árvore genealógica dos répteis – do poderoso tiranossauro a um peqeuno beija-flor – requer uma perspectiva evolutiva. Hans-Dieter Sues, o curador de paleontologia de vertebrados do Smithsonian, coloca desta forma: Dinosauria é um grupo que contém o mais recente ancestral comum das aves – como um pombo desses de rua – e o dinossauro não-aviano Triceratops, diz Sues, incluindo todos os descendentes daquele ancestral comum.

Existem algumas características reveladoras dos membros posteriores que permitem aos especialistas separar os dinossauros dos não-dinossauros, indo até as primeiras espécies, diz Sues, mas a visão geral é que se você pegar o Triceratops em uma mão e um pombo na outra e descer ao seu último ancestral comum; cada animal que cai dentro desse grupo conta como um dinossauro e compartilha certas características em comum. Os dois conceitos estão ligados, Carrano diz, “os dinossauros estão ligados por ancestralidade comum, o que lhes conferiu, através da hereditariedade, um conjunto de características únicas”.

“Dinossauro”, então, não é apenas um termo popular para qualquer coisa escamosa e extinta. É um termo científico com um significado estrito com uma associação definida. Às vezes isso cria o que pode parecer um paradoxo entre o antigo e o moderno. Todas as aves são dinossauros, por exemplo, mas nem todos os dinossauros são aves. Dado que as aves são os únicos dinossauros que permanecem até os dias de hoje, os especialistas geralmente especificam se eles estão falando sobre dinossauros não-avianos ou avianos. Mesmo assim, um pinguim é um lagarto tão terrível quanto o estegossauro.

Os quadris não mentem: Hoje nós separamos o clado Dinosauria em dois grupos, Saurischia (quadril de lagarto, acima) e Ornithischia (quadril de ave, abaixo). (Museu de História Natural)

A cultura pop, como você provavelmente notou, nem sempre obedece às regras. Em coleções de brinquedos de plástico, programas de TV paleocêntricos, como DinoRiders, e até mesmo os filmes da franquia Jurassic Park, dinossauros e não-dinossauros são muitas vezes indiscriminadamente misturados sem pensar muito no fato de que a palavra dinossauro não se aplica a qualquer coisa. A ideia de que a palavra dinossauro se refere a qualquer criatura reptiliana característica, diz Sues, “é devida a inúmeros livros infantis e produtos comerciais que tratam qualquer animal extinto grande ou bizarro como um ‘dinossauro’”.

Então, como você pode, como intelectual de poltrona ou aspirante a paleontólogo, saber se o dito ‘sauro’ na tela de cinema é um verdadeiro dinossauro ou um mero aspirante? Felizmente, há algumas pistas que os entregam. “Muitas características que unem os dinossauros envolvem a construção das regiões do quadril e coxa”, diz o Peter Buck Smithsonian Fellow, Adam Pritchard, que conferiu aos dinossauros sua postura ereta e pernas em forma de pilares. “Olhe para o topo do osso da coxa“, ou a parte superior da perna dos dinossauros digitalmente ressuscitados do cinema, Pritchard sugere, “e veja se ele se ajusta para dentro do encaixe do quadril.”

Outro desafio para o público decifrar os dinossauros é que o tempo geológico pode ser difícil de assimilar em nossas cabeças. “Eu acho que é muito comum no pensamento popular imaginar o passado como tendo acontecido mais ou menos de uma vez”, diz Carrano, o que significa que, quanto mais recuado no tempo tentamos pensar, mais as linhas ficam borradas. Isso significa que alguns não-dinossauros têm sido falsamente agrupados com estegossauros e outros simliares, apesar de viverem separados por milhões de anos.

O Dimetrodon com sua ‘vela’ dorsal? Era um protomamífero mais aparentado a nós do que aos dinossauros. Os ‘peixoides’ ictiossauros que nadavam pelos mares? Eles eram uma das muitas linhagens de répteis que se adaptaram à vida na água durante o Mesozoico. E os pterossauros de asas membranosas que viajavam pelos céus? Apesar de terem sido apresentados nos três últimos filmes do Jurassic Park, eles eram apenas primos dos dinossauros, que se separaram de um ancestral comum anterior. Os dinossauros são o seu próprio grupo discreto, em outras palavras, unidos a todo o resto de sua família através de sua ancestralidade comum e identificados através das características dos seus quadris que foram mantidas desde o Triássico até o presente. Pode ser difícil pensar em uma ema ou codorna como um lagarto terrível, mas você terá que aceitar esse argumento com o fantasma de Richard Owen.

      Versão simplificada da árvore genealógica dos dinossauros, antes da última reformulação. (Museu de História Natural)

É claro que falar sobre dinossauros dessa maneira é tão exato quanto discutir sobre mamíferos. Mamíferos – que são tipicamente definidos por sua tendência a ter pelos, dar à luz aos seus filhotes e produzir leite – incluem tudo, desde seres humanos a hienas, de musaranhos às baleias que habitam o

mar. Mamíferos são compostos de muitos ramos que se movimentaram ao longo dos anos, e o mesmo aconteceu com os dinossauros. Os paleontólogos passaram décadas organizando e rearranjando esses ramos, e um estudo no início deste ano revigorou um debate sobre a forma da árvore genealógica dos dinossauros. “A classificação dos dinossauros passou por inúmeras mudanças ao longo dos anos”, diz Sues, com as raízes da última alteração remontando ao século XIX.

Em 1888, o paleontólogo britânico Harry Govier Seeley argumentou que Dinosauria de Owen não era um grupo natural, mas sim uma mistura do que ele via como dois grupos muito diferentes de répteis antigos. Seeley separou esses dois grupos com base na sua forma de quadril. Havia Saurischia, que ele definia por seu tipo de quadril semelhante ao de lagartos, e incluía os dinossauros saurópodes e terópodes. E também havia Ornithischia, que tinha um tipo de quadril mais parecido com o de uma ave, e continha dinossauros encouraçados, dinossauros com chifres, dinossauros de bico de pato e seus parentes. (A ironia é que agora sabemos que os dinossauros de “quadris de aves” não são parentes próximos das aves. As aves são tecnicamente dinossauros saurísquios com quadris altamente modificados.)

Os paleontólogos combinaram as ideias de Owen e Seeley. Hoje acredita-se que Dinosauria é um grupo real, ancorado em características compartilhadas por ancestralidade comum à exclusão de outros animais. Mas os saurísquios e os ornitísquios são os dois ramos principais, com linhagens mais específicas dispostas ao longo de cada um deles. Outras ideias surgiram e desapareceram, mas essa visão da árvore genealógica dos dinossauros permaneceu estável. Então, no início de 2017, um estudo do paleontólogo Matthew Baron e seus colegas abalou as coisas.

Em vez de encontrar o arranjo tradicional, a nova análise feita por Baron e seus colegas resultou em algo diferente. Os dinossauros permaneceram como um grupo natural, mas os dinossauros terópodes surgiram como parentes próximos dos ornitísquios – normalmente posicionados do outro lado da árvore genealógica – e os dinossauros saurópodes apareciam como parentes de um enigmático grupo de dinossauros carnívoros primitivos chamados herrerassáurideos. Os pesquisadores decidiram chamar o grupo de Ornithoscelida (um termo cunhado pelo naturalista do século XIX Thomas Henry Huxley) e manteve Saurischia para o outro grupo.

Mas um único novo artigo não produz um consenso. Meses depois, um grupo diferente de paleontólogos defendeu o arranjo tradicional em uma réplica, à qual foi seguida de uma réplica à réplica. No momento, diz Sues, “a maioria dos especialistas em dinossauros não foi balançada pela nova hipótese, mas ela serve a um propósito útil, pois estimulará uma análise mais aprofundada, especialmente dos primeiros dinossauros”.

Se todo esse embaralhamento sistemático deixou você ansioso, não se preocupe. Um novo fóssil ou análise pode semear mais confusão do que compreensão após seu anúncio, diz Pritchard. Mas isso não é motivo para desespero. É assim que a ciência funciona: assim como os dinossauros evoluíram e mudaram, o mesmo acontece com a ciência, ao incorporar novas evidências e teorias. “Relacionamentos não são ‘estabelecidos’, mas devem sempre permanecer como hipóteses”, diz Sues, “mantendo-se ou caindo conforme as evidências vão se acumulando.” “Isso parece ser normal na natureza”, acrescenta Pritchard. “É sempre muito mais complicado e inesperado do que os cientistas preveem.

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Brian Switek escreve sobre ciência e é especializado em evolução, paleontologia e história natural. Ele escreve regularmente para a Scientific American.

Leia mais: https://www.smithsonianmag.com/science-nature/ask-smithsonian-what-is-dinosaur-180967448/#rWyCoIe78TZAyDAK.99

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SWITEK, Brian O que faz um dinossauro um dinossauro? SMITHSONIAN.COM, 8 de DEZEMBRO, 2017.

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Tradução: Rodrigo Véras

O que é um ‘elo perdido’? [Tradução]

Enquanto alguns ainda usam a expressão, os especialistas a abominam porque implica que a vida é uma hierarquia linear.


Os ossos da mão vistos em um modelo de baleia no centro desta imagem contam a curiosa história de como as baleias foram da terra para a água. (© BrokenSphere / Wikimedia Commons)

por Brian Switek (SMITHSONIAN.COM – 6 de Março, 2018 )*

Quando Darwin publicou Origem das Espécies, uma coisa faltou em seu argumento: um “elo perdido”.

Embora o termo nunca apareça no livro, Darwin sabia que suas afirmações poderiam se beneficiar grandemente da evidência paleontológica de uma transição de espécies – uma espécie intermediária conectando, por exemplo, seres humanos aos macacos. Menos de dois anos após a publicação de Origens, ele teve seu desejo atendido. Em 3 de janeiro de 1863, Charles Darwin recebeu uma carta de seu amigo paleontólogo Hugh Falconer com notícias de uma impressionante descoberta: Archaeopteryx.

Esse fóssil extraordinário – que exibia penas, assim como dentes, garras, uma cauda óssea e outros traços reptilianos – era exatamente o tipo de criatura que a teoria de Darwin da evolução por meio da seleção natural previa que deveria ter existido. As penas não deixaram qualquer dúvida de que o Arqueopteryx jurássico era uma ave, mas a criatura também tinha um conjunto de traços saurianos que apontavam para uma ascendência reptiliana.

Falconer mal podia conter sua alegria.

Se os artesãos de Solenhofen tivessem recebido a encomendada – por ordem expressa – para criar um ser estranho ‘a la Darwin’”, seu amigo escreveu, “não poderiam ter executado o pedido de forma mais elegante” do que através do Archæopteryx”.

Hoje, algumas pessoas ainda se referem ao Archaeopteryx como aquele “elo perdido” há muito procurado entre aves e dinossauros. Certamente, ele preenche vários dos requisitos para ser considerado um animal que parece entre o que se pensava serem duas categorias distintas de organismos. Mas há boas razões para não usar a expressão algo que o próprio Darwin sabia. Como Nicholas Pyenson, curador de fósseis de mamíferos marinhos do Museu Nacional de História Natural Smithsonian, diz: “A vida é realmente uma árvore, não uma corrente”.

Para mim, a ideia de um ‘elo perdido’ implica uma cadeia linear de uma espécie que evolui para outra, que evolui para outra, e assim por diante”, diz a antropóloga do programa Smithsonian Human Origins, Briana Pobiner. Esse não é o padrão que observamos. Em vez disso, a evolução “produz um padrão de ramificação semelhante a uma árvore com múltiplos descendentes de uma espécie ancestral existentes ao mesmo tempo e, às vezes, mesmo ao lado dessas espécies ancestrais”.

A metáfora da corrente que o “elo perdido” implica nos faria buscar linhas retas, quando a realidade da evolução é muito mais divagante. Nem toda criatura fóssil pode ser inserida como um antepassado direto de algo vivo hoje. É por isso que os paleontólogos passaram a abominar o termo: Ele obscurece o verdadeiro padrão de mudança evolutiva.

Arqueopteryx tem sido considerado há muito tempo um “elo perdido” entre aves e dinossauros. Mas esse termo obscurece a realidade de como a evolução funciona. (NMNH Paleobiology Dept/Smithsonian)

Por qualquer outro nome

Mas do que chamar “seres estranhos ‘a la Darwin’”, como o Archaeopteryx, baleias com pernas e seres humanos que se parecem com macacos?

Paleontólogos normalmente preferem a expressão “forma de transição” ou “forma intermediária”, porque implicam que essas espécies são partes de um contínuo em constante mudança. Isso não é uma mera questão de detalhes semânticos; terminologia molda nossas ideias e a forma como as mudanças dramáticas no curso da vida são interpretadas. Antes (e mesmo depois) de Darwin, os naturalistas às vezes encaravam as espécies como parte de uma hierarquia ranqueada em que as formas mais recentes eram de alguma forma melhores do que as que existiam antes. “Palavras descuidadas levam ao pensamento descuidado”, como diz Pyenson.

“Em certo sentido, todas as espécies são uma forma de transição de seus ancestrais porque retém muitos características ancestrais, mas exibe características únicas suficientes para serem uma espécie separada”, diz Pobiner. E dado que todas as espécies vivas hoje têm fósseis relacionados à sua ascendência, são muitos fósseis de transição. Mais comumente, Pobiner afirma: “os paleontólogos costumam usar este termo quando falam de mudanças anatômicas ou ecológicas maiores que ocorreram durante a história da vida”.

Não que “forma de transição” não tenha seus próprios problemas. A frase às vezes pode, inadvertidamente, dar a impressão que um primo evolutivo seria um ancestral direto ao ser traduzido no jargão popular. Mas, pelo menos, destaca que o organismo em questão ajuda a determinar o que os paleontologistas identificaram como uma grande mudança na história da vida.

A evolução está constantemente produzindo ramos, e traçar linhas de descendência – de uma espécie ancestral para seu descendente direto – é quase sempre impossível devido à natureza incompleta do registro fóssil. “Eu olho para o registro geológico natural”, escreveu Darwin, “como uma história do mundo imperfeitamente mantida.” Relacionando estratos às páginas de um livro, ele continua: “Deste volume apenas aqui e ali um pequeno capítulo foi preservado; e de cada página, apenas aqui e ali algumas linhas”.

Os paleontólogos conhecem bem essas linhas, pois de toda a vida que já existiu apenas uma fração foi preservada e uma porção ainda menor ainda foi encontrada. O que é realmente incrível, então, é que somos capazes de detectar mudanças importantes!

Darwin ilustrou sua árvore da vida na versão de 1859 de Origem das espécies. Foi a única ilustração que constava no livro. (Wikimedia Commons)

Como a baleia obteve seus ossos de mãos.

Conhecemos muito da notável história evolutiva das baleias graças aos fósseis de transição. As primeiras baleias, por exemplo, não se pareciam com as baleias-minke e orcas nadando nos oceanos de hoje. Cerca de 55 milhões de anos atrás, eram animais terrestres com pés com cascos que pareciam com cervos pequenos com caudas longas. Eles eram artiodátilos, membros do mesmo grupo de mamíferos que incluem hipopótamos e vacas hoje em dia.

Ao longo de cerca de 10 milhões de anos, as primeiras baleias às margens da água tornaram-se cada vez mais anfíbias até que apenas as formas totalmente aquáticas restassem. Isso exigiu mudanças importantes em como as baleias se moviam, no que comiam e em seus sentidos. Uma acumulação crescente de fósseis desde a década de 1970 nos informa como essas mudanças se desenrolaram; ao mesmo tempo, você pode ver as formas passadas das baleias em sinais reveladores, como os ossos de mãos nas nadadeiras de uma baleia-azul.

Uma flotilha inteira de fósseis de baleias iniciais evidenciam essas mudanças, como os pés que se tornaram semelhantes a remos, as colunas espinhais adaptadas à ondulação ascendente e descendente para natação e os dentes adequados para pegar peixes escorregadios. “As baleias não se parecem com os parentes mais próximos”, hoje, diz Pyenson, que é o autor do livro a ser lançado ‘Spying on Whales: The Past, Present, e Future of Earth’s Most Awesome Creatures’. Os fósseis são o que nos revelam essas conexões“.

É por isso que o registro fóssil é tão essencial. “Se tivéssemos apenas o DNA para continuar e nenhum registro fóssil”, diz Pyenson, “ainda estaríamos coçando a cabeça para entender de onde as baleias vieram”.

A Transição Humana

As baleias não são únicas nesse sentido, claro. A mudança evolutiva transcendente aplica-se a todos os organismos, de sequoias vermelhas a baleias, de dinossauros a lesmas de mar – para nós, inclusive. Na verdade, somos um dos principais problemas com a frase “elo perdido”.

Muitas pessoas associam a frase especificamente aos seres humanos. Para eles, ela evoca a imagem de uma criatura de meio macaco, meio humana, que se encaixaria entre nós e os chimpanzés. Mas, como sabemos, a evolução não segue um caminho linear que produziria tal ser: temos uma árvore genealógica, não uma escada familiar. Em vez de um único fóssil que responda todas as nossas perguntas, o que temos é um grupo variado de seres humanos fósseis que nos ajudam a entender que somos apenas parte de uma história muito maior.

Há também uma razão política que os especialistas muitas vezes evitam usar o termo. Organizações antievolução, como Answers in Genesis e The Discovery Institute, muitas vezes, alegaram que “elos faltantes” são exatamente isso: faltantes. Para cada nova faceta da evolução que um organismo particular pode nos desnudar, há um negador de evolução apontando para o que ainda não foi encontrado como se isso provasse que a evolução não ocorreu. Basear-se no termo “elo perdido”, em outras palavras, dá muita vantagem aos agitadores anticiência, dando aos cientistas toda a razão para abandonar o termo.

Na realidade, a história humana remonta há milhões de anos, deixando-nos a última espécie em pé – literalmente. Nós habitualmente caminhamos de uma maneira que nenhum outro animal faz, com nossas costas totalmente eretas e nossas pernas abaixo de nós. Como isso aconteceu, tem sido um grande foco de pesquisa enquanto paleontólogos e antropólogos investigam o nosso passado.

Esta mudança ocorreu relativamente cedo, entre o tempo que nossos ancestrais se separaram dos antepassados dos chimpanzés, há mais de 6 milhões de anos, e, cerca de 3,6 milhões de anos atrás, quando pessoas pré-históricas andaram através das cinzas e nos deram a prova definitiva de que seres humanos antigos andavam como nós. Mas a história da humanidade vai mais além das pernas e coluna vertebral. “Os primeiros hominines também tinham caninos relativamente menores do que outros macacos”, afirma Pobiner, uma das muitas mudanças relacionadas a alterações na dieta, comportamento e muito mais.

Nós fomos capazes de reunir (montar e compreender) muitas dessas mudanças graças a fósseis de transição. Sem um DeLorean modificado ou TARDIS, no entanto, ficamos com o registro fóssil imperfeito, incompleto e, no entanto, esclarecedora: uma história épica da vida em transição.

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*Brian Switek é um escritor de ciências freelance especializado em evolução, paleontologia e história natural. Ele bloga regularmente para Scientific American.

O artigo foi publicado originalmente em: https://www.smithsonianmag.com/science-nature/whats-missing-link-180968327/

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  • SWITEK, B. What’s a “Missing Link”? SMITHSONIAN.COM MARCH 6, 2018.

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Tradução: Rodrigo Q. Véras

A Nova Filogenia dos Galloanserae

O jornal britânico The Guardian publicou este mês na sua seção de ciência uma matéria excelente assinada pela professora Hanneke Meijer, curadora de osteologia da Universidade de Berger (Noruega) e especialista em aves fósseis, sobre os estudos das relações entre os grupos de aves que compõem atualmente o clado Galloanserae.

Galloanserae é considerado um dos grupos mais primitivos de aves modernas (Neognathes) e sua ascendência remonta ao tempo dos dinossauros. Em contraste com seus descendentes atuais – os Galliformes e Anseriformes (e agora também os Craciformes) – as primeiras aves semelhantes às aves domésticas eram verdadeiramente gigantes para as medidas aviárias modernas, representando as maiores aves da Terra durante o Paleógeno.

Como explicam no texto do The Guardian,

existem vários grupos de aves terrestres enormes e extintas que são considerados parte de Galloanserae. Um deles é o Dromornithidae (ou Thunderbirds da Austrália, como são mais conhecidos). Essas aves gigantescas que não voavam, viveram do Oligoceno até o Pleistoceno e faziam parte da megafauna australiana (Worthy & Holdaway, 2002). Alguns dromornitídeos atingiram um tamanho colossal, como Bullockornis , apelidado de Demon Duck of Doom (algo como Pato Demoníaco da Destruição), cujo tamanho é estimado em cerca de 2,5 metros de altura.

Em toda a Eurásia, Gastornithidae ocupou o nicho das aves gigantes, desde o Paleoceno ao Eoceno. Como explica Meijer, três espécies européias dessas grandes aves sem habilidade de vôo, com pernas fortes e bicos maciços são conhecidas dos especialistas e, acrescenta:

Uma espécie da América do Norte, anteriormente conhecida como Diatryma gigantea, agora é considerada a quarta espécie de Gastornithidae. Com seu bico gigante e pernas poderosas, uma anatomia peculiar entre as aves, os Gastornithidae foram consideradas por muito tempo como carnívoros, possivelmente predadores de pequenos cavalos contemporâneos (Witmer & Rose, 1991). No entanto, como os bicos não possuem os ganchos típicos das aves carnívoras e os estudos dos teores de isótopos de cálcio nos ossos não revelaram uma dieta à base de carne, a maioria dos pesquisadores tendem assumir que os gastornitídeos eram herbívoros (Angst et al., 2014).

Não é nada fácil desvendar os relacionamentos entre animais que viveram há 30 milhões de anos, dos quais, na maioria das vezes, restam apenas fragmentos do esqueleto, diz a matéria do The Guardian.

O que torna as coisas ainda mais complicadas no caso dessas aves colossais é que todos elas exibem membros traseiros robustos e asas reduzidas. À primeira vista, isso alinha-os com outros grupos que mostram essa morfologia proeminente, como os Aepyornithidae extintos de Madagascar, o moa da Nova Zelândia (também extinto) e os ratites modernos (avestruzes, emus e afins). E, de fato, durante muito tempo, Dromornithidae foi considerado intimamente relacionado com ratites (Rich, 1979). No entanto, um exame mais aprofundado dos crânios de dromornithidae mostrou que eles não eram parte dos ratites.

Segundo Meijer, estudos baseados em conjuntos de dados morfológicos do esqueleto inteiro posteriormente colocaram Dromornithidae, bem como Gastornithidae, como grupos-irmãos para Anseriformes, enquanto outros descobriram que Dromornithidae fazia parte de Anseriformes. 

Também foi sugerido que Dromornithidae, juntamente com os Sylvioridithidae da Nova Caledônia, são grupos-irmãos para Galloanserae como um todo (Mayr, 2011). E há também o caso das aves-do-terror da América do Sul ( Phorusracidae ), outro grupo de aves gigantes e terrestres com bicos robustos que em determinadas análises são colocadas dentro dos Anseriformes (Degrange et al., 2015).

Embora atualmente esteja claro que Dromornithidae, Gastornithidae e Sylviornithidae estão próximos de Galloanserae, suas posições exatas em relação a este grupo ainda não estão claras. Resolver a classificação desses animais gigantes é difícil em razão  das suas morfologias convergentes -neste caso, os membros traseiros robustos e as asas reduzidas – e, muitas vezes, devido à amostragens limitadas de espécies potencialmente relacionadas. A convergência morfológica reflete uma adaptação a um ambiente compartilhado em vez de uma característica derivada de um antepassado comum.

Meijer chama a nossa atenção para o fato de que agrupar espécies com base nas semelhanças morfológicas quando existe forte suspeita de convergência evolutiva pode produzir resultados equivocados. Felizmente, o surgimento de análise filogenética molecular, permitiu aos ornitólogos usarem com sucesso as sequências de DNA para solucionar dúvidas sobre o relacionamento filogenético entre grupos de aves e outros animais.

Embora a filogenética molecular tenha definitivamente suas ressalvas, os dados moleculares já forneceram uma árvore filogenética bem consistente para espécies de aves atuais (Hackett et al., 2008). Essas árvores são muitas vezes bem diferentes das derivadas apenas dos dados morfológicos, em grande parte devido aos casos de convergência. Como as morfologias convergentes sempre foram o tormento dos paleontólogos na resolução dos relacionamentos entre aves gigantes extintas e que não voavam e os Galloanserae viventes, o paleontólogo australiano Trevor Worthy e sua equipe se propuseram a resolver esta questão de uma vez por todas, combinando dados moleculares e morfológicos.

Worthy e seus colaboradores coletaram um grande conjunto de dados de 290 características morfológicas para 20 aves extintas gigantes e 29 aves viventes. Esses dados morfológicos foram analisados ​​contra uma estrutura molecular que restringia os relacionamentos das aves viventes com os relacionamentos que são fortemente inferidas a partir de dados moleculares.  Ao restringir as análises dos táxons fósseis desta forma, as espécies fósseis são analisadas no contexto de um quadro evolutivo que, neste momento, é a melhor reconstrução da árvore evolutiva de aves que temos, enquanto, ao mesmo tempo, também considera a morfologia de todas as partes esqueléticas.

Meijer relata que as análises mostraram a existência de quatro grupos distintos de Galloanserae primitivos; Anseriformes, Galliformes, um grupo formado pela junção de Gastornithidae e Dromornithidae denominado Gastornithiformes e Vegavis – o primeiro membro dos Gallaoanserae datado de 69-66 milhões de anos atrás.

Os Sylviornithidae foram colocados como parte dos Galliformes. Os Phorusrhacidae, as enormes aves sem habilidade de vôo da América do Sul, ficaram de fora dos Galloanserae e, portanto, não estão relacionados com Dromornithidae e Gastornithidae, pois podem estar mais perto dos cariamídeos (seriemas, etc)

Tudo isso implica que os Dromornitídeos não são parte do grupo dos Anseriformes, mas seriam, sim, um “grupo-irmão” separado de aves terrestres, juntamente com os Gastornithidae.  Tal como acontece com as ratites, onde um ancestral voador, repetidamente, deu origem a linhagens paralelas de aves não voadoras, uma pequena ave Galloansere primitiva voadora de origem as várias espécies de gastornitídeos e dromornitídeos, que, posteriormente, perderam a habilidade de voar. Esse novo estudo também reconstrói a dieta do Galloanserae ancestral, atribuindo uma dieta herbívora ou principalmente herbívora a estes animais, o que sugere que gastornitídeos, dromornitídeos e sylvioriditídeos mantiveram uma dieta similar, apesar de um aumento de quase 100 vezes na massa corporal e de mudanças morfológicas bastante grandes.

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Referência:

  • Meijer, Hanneke Horse-eating birds and Demon Ducks of Doom: untangling the fowl family tree The Guardian Wed, 22 Nov, 2017.

* As demais referências citadas entre aspas podem ser encontradas no artigo original, no site do The Guardian.

 Crédito da Imagem: Worthy et al., 2017.

  • Worthy, T.H. et al., 2017. The evolution of giant flightless birds and novel phylogenetic relationships for extinct fowl (Aves, Galloanseres). Royal Society Open Science

Dia C da Ciência

No início do século passado o cientista Carlos Chagas alcançou um feito único na História da Medicina ao relacionar os organismos e os aspectos relacionados à doença infecciosa que leva o seu nome. Chagas não só descobriu que o protozoário Trypanosoma cruzi (agente causador da doença) era transmitido pelo triatomíneo popularmente conhecido por barbeiro, como descreveu as manifestações clínicas e a epidemiologia da referida doença. Por sua relevante pesquisa acadêmica, Chagas foi por duas vezes indicado (1913 e 1921) ao Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina.

Dezenas de laboratórios brasileiros uniram forças há 20 anos para realizar uma façanha restrita a poucas potências mundiais – o sequenciamento completo de um genoma. O organismo biológico escolhido foi a bactéria Xylella fastidiosa, causadora de uma praga nos laranjais brasileiros e responsável direta por consideráveis prejuízos econômicos. Como não poderia ser diferente, o primeiro sequenciamento do genoma de um fitopatógeno no mundo colocou o Brasil na ponta da pesquisa em Biologia Molecular, além de desempenhar relevante papel na formação e no aperfeiçoamento de numerosos cientistas brasileiros.

Recentemente, a União Internacional de Matemáticos atribuiu pela primeira vez o mais importante prêmio desta área a um pesquisador da América Latina, o carioca Artur Avila. Quadrienalmente, no mínimo dois e no máximo quatro jovens matemáticos (com idade inferior a 40 anos) são laureados com a Medalha Fields. Com Avila, o Brasil se torna um dos 22 países a receber a mais distinta honraria da Matemática.

Os exemplos supracitados pretendem dar uma pequena amostra da importância tanto teórica como prática da Ciência e da Tecnologia para toda e qualquer sociedade. No que se refere à sociedade brasileira, as Universidades e os Institutos Tecnológicos produzem impressionantes 90% da pesquisa em nosso País! Só para se ter uma ideia do recente avanço científico tupiniquim, basta termos em mente que em um curto período de 20 anos (1993-2013) passamos da 24ª à 13ª posição do ranking de pesquisa científica mundial.

Infelizmente, o atual Governo Federal não parece compactuar com a evidente relação positiva entre a pesquisa científica e os avanços educacionais, sociais e econômicos para a sociedade, haja vista os severos cortes econômicos que tem infringido à Política Nacional de Ciência e Tecnologia do País. Nós do Grupo de Estudos Sobre Evolução Biológica (GESEB) compreendemos que o dinheiro aplicado para o desenvolvimento da Ciência e da Tecnologia nas Universidades e nos Institutos Tecnológicos é um investimento que, cedo ou tarde, retornará multiplicado educacional, social e economicamente para o Brasil.

Finalmente, aproveitamos o ensejo para convidar todos para participarem das reuniões periódicas do GESEB, bem como para se fazerem presentes no II Encontro Alagoano de Evolução (março de 2018) e na 70ª Reunião Anual da Sociedade Brasileira para o Progresso da Ciência (julho de 2018), que pela primeira vez ocorrerá em solo alagoano. Sejam todos bem-vindos!

25 de outubro de 2017

Maxwell Morais de Lima Filho (GESEB/UFAL)

Os Caminhos Equivocados do Nosso Ensino de Evolução Biológica

Nos Estados Unidos, o ensino da evolução biológica já vem sofrendo resistência por parte de organizações criacionistas, principalmente nas localidades onde se verificam altas proporções de protestantes evangélicos. Essa situação serviu tanto para gerar debates históricos como para proporcionar o desenvolvimento de um grande número de pesquisas sobre o ensino de evolução nas escolas daquele país. Aqui no Brasil, apesar do nosso país não possuir fortes tradições criacionistas, nos últimos anos foram sugeridas propostas educacionais de caráter não-científico que, se adotadas, podem comprometer de forma irremediável a qualidade do ensino de ciências e biologia (TIDON; VIEIRA, 2009)

No âmbito do sistema educacional brasileiro, a evolução biológica é um dos temas integradores dos currículos das disciplinas escolares de Ciências e Biologia, o que pode ser verificado nos principais documentos oficiais do governo que tratam da educação básica. As Orientações Curriculares para o Ensino Médio – OCEM (BRASIL, 2006) e os Parâmetros Curriculares Nacionais – PCN (BRASIL, 1999), propõem que os conteúdos de Biologia sejam abordados sob o enfoque ecológico-evolutivo. As OCEM salientam ainda que o tema origem e evolução da vida sejam tratados ao longo de todos os conteúdos de Biologia, não representando uma diluição do tema, mas sim uma articulação com outras áreas (BRASIL, 2006).

Como explicam Souza e Dorvillé (2014),

“Apesar da importância da evolução biológica para a constituição da Biologia enquanto ciência, seu ensino na educação básica é permeado por desafios.”

“…diversos estudos apontam que o ensino de evolução nas escolas ainda não é satisfatório, sendo um dos temas mais complexos e polêmicos trabalhados em sala de aula (CASTRO & ROSA, 2007; PEREIRA & EL-HANI, 2011; SILVA, ILVA & TEIXEIRA, 2011).”

E de onde vem essa dificuldade em ensinar evolução nas escolas? Segundo Silva, Silva e Teixeira (2011), a dificuldade em lecionar tal conteúdo reside em alguns fatores, tais como seus níveis de abstração, controvérsias e concepções errôneas de alunos e professores sobre o assunto, somados ao desconhecimento da natureza da ciência e à influência de ideias religiosas que se contrapõem ao conhecimento científico sobre evolução. Castro & Leyser (2007) destacam ainda os desafios de ordem intelectual, formação profissional e crenças pessoais que professores de Biologia enfrentam ao lecionarem tal conteúdo e afirmam que muitas vezes renunciam a essas aulas a fim de evitar possíveis conflitos. Os autores também ressaltam o fato de que a formação inicial dos professores não costuma incluir a evolução como eixo articulador dos diferentes campos do conhecimento biológico, muitas vezes limitando-a a uma única disciplina. Portanto, o contexto de formação de professores também deve ser levado em conta ao analisar a prática docente no caso da temática em questão.

Pensando nisso, Rosana Tidon, professora associada do Laboratório de Biologia Evolutiva na Universidade de Brasília (UnB) fez um levantamento das dificuldades dos professores que trabalham conteúdos de evolução biológica no ensino médio em Brasília (DF) em 1997. Os resultados dessa pesquisa foram publicados parcialmente no artigo “Teaching evolutionary biology” (LEWONTIN; TIDON, 200) em parceria com Richard C. Lewontin. Segundo Tidon e Vieira (2009),

as colocações dos professores, acessadas mediante questionários, apontaram problemas com o material didático, currículo escolar, e falta de preparo dos alunos para compreensão desse assunto. Quando indagados sobre padrões e processos evolutivos, quase a metade dos professores entrevistados demonstrou concepções lamarckistas, ao afirmar que a evolução biológica é direcional, progressista, e que ocorre em indivíduos (ao invés de populações). Essas concepções equivocadas, que simplificam a complexidade da natureza, são muito difundidas em várias partes do mundo, provavelmente porque elas parecem lógicas e fáceis de compreender.”

Carlos Orsi na sua matéria “O ensino da teoria da evolução no Brasil ainda está na Idade da Pedra”, publicada na Gazeta do Povo (ORSI, 2017) assinala que a evolução é tão mal compreendida nas escolas brasileiras que nem os professores sabem explicá-la de forma adequada aos alunos. Em comparação com outros países, a situação é deprimente, diz o autor. Em seu texto, Carlos Orsi cita o geneticista Rubens Pazza, pesquisador e professor da Universidade Federal de Viçosa, que já conduziu importantes pesquisas sobre a percepção pública da teoria da evolução, principalmente entre estudantes. Segundo Pazza (citado por ORSI, 2017):

Algumas questões são particularmente complicadas para a compreensão dos jovens. Uma das mais complicadas é o papel da aleatoriedade na evolução. É comum que os jovens confundam a seleção natural com um processo aleatório, quando um dos principais papéis da aleatoriedade é no surgimento das variações. A seleção natural é justamente o oposto de um processo aleatório.”

Outro ponto importante é a confusão entre evolução e progresso, e o ser humano como o ápice do processo. A ilustração da ‘marcha para o progresso’, é extremamente difundida para ilustrar evolução humana, por exemplo, mas é um conceito errôneo, que contribui para a disseminação da confusão. Enfim, o que vemos é um baixo grau de compreensão das bases da evolução de um modo geral, que é ainda mais acentuado de acordo com certas denominações religiosas”.

Outros fatores que dificultam o ensino de evolução estão relacionados ao contexto escolar. A organização escolar, sob alguns aspectos, é apresentada com limitações de tempo, planejamento padronizado, terceirizado e conteudista, entre outros, que influenciam o trabalho do professor em aula (CICCILINI, 1997). Portanto, de acordo com Futuyma (2002), apesar da centralidade da biologia evolutiva em relação às demais ciências da vida, ela ainda não representa, nos currículos educacionais, uma prioridade à altura de sua relevância intelectual e de seu potencial para contribuir para com as necessidades da sociedade.

Eli Vieira e Rosana Tidon em um artigo originalmente publicado na revista eletrônica de jornalismo científico Com Ciência da SBPC, analisam as dificuldades e apontam propostas para superar as dificuldades observadas no ensino de evolução biológica nas escolas brasileiras. Segundo eles, as propostas para sanar os problemas apontados, já em andamento no Brasil em diferentes estágios de maturidade, podem ser organizadas em três abordagens complementares: 1) a formação contínua de professores, através do apoio a cursos e oficinas; 2) revisão e reforço dos currículos de ciências e biologia, em particular, com o objetivo de melhorar, de uma forma prática, o programa curricular do Ministério da Educação e 3) a continuidade do Programa Nacional do Livro Didático (PNLD), pois conforme observado, esse programa tem proporcionado uma melhoria significativa na qualidade dos livros adotados pelas escolas públicas, aprimorando a correção conceitual e metodológica em várias disciplinas, inclusive a evolução biológica (VIEIRA; TIDON, 2009).

Com o intuito de avaliar a compreensão de conteúdos de evolução, Anderson e colaboradores publicaram no Journal of Research in Science Teaching (2002), o “Inventário conceitual da seleção natural” uma lista com 20 testes de múltipla escolha, que contrasta concepções alternativas. No entendimento de Tidon e Vieira (2009),uma atividade como essa, aplicada no primeiro dia do curso de formação de professores, poderia ser o ponto de partida para reconhecer os equívocos dos professores, ilustrando ao mesmo tempo uma técnica que poderia ser usada mais tarde na sua própria sala de aula. Segundo os autores, essa estratégia está em total conformidade com as recomendações do MEC (MEC/SEF, 1997), onde se lê:

Contrapor e avaliar diferentes explicações favorece o desenvolvimento de postura reflexiva, crítica, questionadora e investigativa, de não-aceitação a priori de ideias e informações. Possibilita a percepção dos limites de cada modelo explicativo, inclusive dos modelos científicos, colaborando para a construção da autonomia de pensamento e ação”.

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REFERÊNCIAS:

ANDERSON, D. L., FISHER, K. M., NORMAN, G. J. Development and evaluation of the conceptual inventory of natural science. J. Res. Sci. Teach. 2002; 39:952–978.

BRASIL. Secretaria de Educação Média e Tecnológica. Parâmetros curriculares nacionais (Ensino Médio) – Linguagens, Códigos e suas Tecnologias. Brasília, 1999. Disponível em: <http://portal.mec.gov.br/seb/arquivos/pdf/14_24.pdf> Acessado em 06 set. 2017.

BRASIL. Secretaria de Educação Básica. Ministério da Educação. Orientações Curriculares para o Ensino Médio – Linguagens, códigos e suas tecnologias Brasília, 2006. Disponível em: <http://portal.mec.gov.br/seb/arquivos/pdf/book_volume_02_internet.pdf>; Acessado em 06 set. 2017.

CASTRO, E. C. V.; LEYSER, V. A ética no ensino de evolução. In: VI ENPEC. 2007, Florianópolis. Anais eletrônicos. Rio de Janeiro: ABRAPEC, 2007. Disponível em: . Acesso em: 06 set.. 2017.

CICILLINI, G. A. A produção do conhecimento biológico no contexto da cultura escolar do ensino médio: A teoria da evolução como exemplo. 1997. 298fs. Tese de Doutorado em Metodologia de Ensino – Faculdade de Educação da Universidade Estadual de Campinas, Campinas, 1997.

FUTUYMA, D. J. Evolução, Ciência e Sociedade. São Paulo: Editora de livros da Sociedade Brasileira de Genética, 2002.

SILVA, M. G. B.; SILVA, R. M. L.; TEIXEIRA, P. M. M. Um estudo sobre a evolução biológica num curso de formação de professores de Biologia. In: VIII ENPEC. 2011, Campinas. Anais eletrônicos. Rio de Janeiro: ABRAPEC, 2011. Disponível em: /p> http://www.nutes.ufrj.br/abrapec/viiienpec/resumos/R1457-1.pdf>;. Acesso em: 06 set. 2017

SOUSA, E. C. F e DORVILLÉ,  L. F. M. Ensino de evolução biológica: concepções de  professores protestantes de ciências e biologia. Revista da SBenBio, n.7, outubro de 2014.

TIDON, R. e LEWONTIN, R. C. Teaching evolutionary biology. Genetics and Molecular Biology, v.27, n.1, p.124-31, 2004.

TIDON, R. e VIEIRA, E. O ensino da Evolução Biológica: um desafio para o século XI Evolucionismo ComCiência: revista eletrônica de jornalismo científico n.107, 2009. Disponível em < http:www.conciência.com.br>. Acesso em 06 de setembro de 2017.

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Fonte da imagem: 

http://charlesmorphy.blogspot.com.br/2012/10/representando-evolucao…

‘A teoria do cérebro trino tem credibilidade no meio científico?’ [do Tumblr]

Mais uma direto do Tumblr.

“A teoria do cérebro trino tem credibilidade no meio científico? Nosso cérebro ainda guarda os resquícios de formas de vida anteriores, e isso seria o “instinto”?

Respondendo a sua primeira pergunta:

A hipótese de MacLean chegou a gozar de uma certa popularidade e foi recebida com alguma empolgação no final dos anos de 1960 e 1970, mas atualmente não é aceita na comunidade científica, especialmente entre os neurobiólogos comparativos e biólogos evolutivos – exatamente, quem estuda a evolução dos cérebros dos vertebrados.

MacLean, a grosso modo, propôs que nós seres humanos possuiríamos ‘três mentes’ relativamente independentes, que competiriam entre si e que teriam sua origem em ‘estágios’ diferentes de nossa evolução, sendo, respectivamente, resquícios de nossos ancestrais reptilianos mais remotos, de nossos ancestrais mamíferos mais primitivos e, por fim, um que remontava a nossos ancestrais primatas [1]. O problema é que, apesar da imagem atraente, existem vários problemas com estas concepções com essa imagem da evolução cerebral dos vertebrados e da própria anatomia comparativa e advinha da forma bem pitoresca com que MacLean via essas regiões. Como explica Ben Thomas, em um artigo no blog da Scientific American [1]:

Pegue, por exemplo, os gânglios basais – esse grupo de estruturas neurais próximas a base do prosencéfalo. Elas são cruciais para o aprendizado e para o reforço de hábitos, como cortar pregos e escovar os dentes. Na década de 1960, os biólogos achavam que os prosencéfalos de répteis e das aves eram compostos principalmente de gânglios basais (eles não são), então MacLean decidiu agrupar essas estruturas, juntamente com o tronco encefálico, sob o rótulo “complexo reptiliano”. Esse “Complexo R” – afirmou MacLean – era responsável pela “agressão, domínio, territorialidade e exibição ritual” de nossos ancestrais reptilianos distantes.

MacLean também notou que algumas das estruturas neurais mais complexas que dobravam-se em volta dos gânglios basais—como a amígdala, o hipotálamo e o córtex cingulado – desempenham papéis centrais em emoções, como desgosto, nervosismo, dúvida e assim por diante. Então, ele especulou que essas áreas cerebrais devem ter surgido nos primeiros mamíferos para lidar com tarefas como a vinculação familiar e a criação de filhos. Ele reuniu-os sob um título e estampou-lhes o rótulo “complexo paleomamífero” nele.

Finalmente, MacLean observou que o neocórtex – a camada superior mais externa do cérebro – é encontrado apenas em mamíferos e está ligado a “habilidades cognitivas de alto nível” como o planejamento abstrato, a criação de ferramentas, a linguagem e a autoconsciência. Assim, ele o chamou de “complexo neomamífero”.

Mas MacLean não terminou aí. Ele prosseguiu com a hipótese de que esses três “complexos” não representavam apenas três estágios distintos da evolução do cérebro, mas permaneceram três cérebros separados e semi-independentes, “cada um com sua própria inteligência especial, sua própria subjetividade, seu próprio senso de tempo e espaço e sua própria memória”. MacLean estava dizendo, em outras palavras, que todo cérebro humano contém três consciências subjetivas independentes.”

Um exame um pouco mais detalhado põe em cheque a maioria dessas ideias e suposições. Para começar, os chamados gânglios basais são encontrados já nos cérebros dos primeiros gnatostomados, estando assim presentes nos peixes com mandíbulas. Desta maneira, nem faz sentido falar em “complexo reptiliano”, uma vez que estas estruturas são anteriores à origem deste grupo de vertebrados [1]. Além disso, os primeiros mamíferos já possuíam neocórtex bem definidos, indicando que, pelo menos, algumas habilidades cognitivas, ditas ‘superiores’, já estariam presentes em nossos ancestrais mais remotos [2, 3]. Outro fato importante é que muitos ‘répteis’ exibem comportamentos atribuídos apenas aos “paleomamíferos”, como o vínculo familiar e o cuidado parental, além de muitas aves, claramente, exibirem habilidades “neomamíferas”, como a confecção e emprego de ferramentas, compreensão verbal e até desenvolvimento de dialetos [4, 5]. Por fim, o cérebro humano não se comporta como três “complexos” separados, sendo uma órgão altamente integrado [1, 4, 5]. Então, apesar desta proposta externar uma visão de uma organização hierárquica do cérebro a partir de uma perspectiva evolutiva (e mesmo podendo ter sido um dia, uma maneira interessante de ver as relações mais gerais entre a estrutura do cérebro, a evolução e o comportamento, atualmente), ela é, na melhor das hipóteses, um resumo ultrasimplificado, que não leva em conta os avanços das neurociências.

Talvez aqui seja melhor fazer um pequeno preâmbulo. É importante que compreendamos que o que as pessoas tradicionalmente chamam de ‘répteis’ é um grupo definido basicamente pela exclusão, já que reúne espécies de vertebrados amniotas que não são nem mamíferos nem aves, como mostrado na figura abaixo [5], o que o torna tecnicamente um agrupamento parafilético [veja as postagens ’Filogenia Mastigada 1: Princípios de Filogenia e conceitos básicos’, ’Filogenia Mastigada 2: Polarização de Séries de Transformações e o conceito de Homoplasia’, ’Filogenia Mastigada 3. Grupos Monofiléticos e Merofiléticos e a filosofia por detrás da Filogenia’, ’Filogenia Mastigada 4 : Interpretando uma árvore filogenética – parte ½’ e ’Filogenia Mastigada 5 – Interpretando uma árvore filogenética 2/2’. ].

Entre os animais que chamamos de ‘répteis’ atualmente estão cerca de 10 mil espécies que incluem animais como a Tuatara (Sphenodons), lagartos, cobras, tartarugas e crocodilianos. Porém, hoje em dia é claro que podemos definir dois grandes subgrupos, um que incluiria os Squamata (lagartos e cobras) e o outro que incluiria as tartarugas e os arcossauros, que incluiria os crocodilianos, os dinossauros, tanto, aqueles que se extinguiram cerca de 65 milhões de anos atrás, como as aves, os únicos remanescentes deste grupo [5]. Portanto, se quisermos preservar o termo ‘répteis’ como uma categoria taxonômica coerente (‘Reptilia’), temos que equipará-la aos Sauropsídeos (de modo que as aves, como parte dos Dinossauros e Arcossauros, passando ser considerados ‘répteis’), que são um grupo irmão dos Sinapsídeos, o táxon ao qual os mamíferos pertencem. Desta maneira, nem ao menos somos descendentes diretos dos répteis, apesar de, enquanto amniotas, compartilhamos ancestrais comuns com os répteis [veja esta resposta do nosso tumblr aqui].

Agora, respondendo a sua segunda:

Sem dúvida, as marcas da ancestralidade comum não estão apenas em todo o nosso corpo, mas em nossos comportamentos e em nossa mente. Todavia, a visão de MacLean não captura bem essas relações e características. As ideias de MacLean revelam uma visão da evolução tremendamente simplista, altamente linear, em que novas características seriam adicionadas serialmente e se manteriam, em larga medida, independentes; enquanto as demais linhagens codescendentes continuariam, mais ou menos, da mesma forma, basicamente sem evoluir [1]. Porém, a evolução é um processo bem mais contingente e que procede em geral por ramificação, com cada linhagem sendo uma combinação de características primitivas e derivadas, ao evoluir em seus próprios termos, pelos seus próprios caminhos e adaptando-se aos seus novos ambientes e contextos demográficos.

Cérebros mais complexos evoluíram várias vezes, de maneira independente, entre os vertebrados, como foi o caso dos mamíferos, como os cetáceos e os primatas (incluindo nós, seres humanos), mas também de alguns peixes teleósteos e, principalmente, de aves, como os corvídeos e psitacídeos [4, 7]. De fato, as últimas décadas nos trouxeram uma nova compreensão do cérebro das aves, especialmente das funções cognitivas semelhantes as desempenhadas pelo neocórtex (a despeito das diferenças na organização anatômica) de uma estrutura chamada ‘pálio’ [6]. Recentemente, a descoberta de um ‘endomolde’ de um sinapsídeo extinto – um parente distante de nossos ancestrais mais diretos – revelou que mesmo uma estrutura análoga ao neocórtex evoluiu por convergência [2, 3; Veja o post do evolucionismo “As origens do neocórtex: Nem tão novo e nem tão único.”].

Na figura abaixo e ao lado estão ilustradas duas visões sobre a evolução do cérebro. A primeira, que podemos perceber na hipótese do cérebro trino de MacLean e que nos remete a ‘Scala Naturae‘ n qual o desenvolvimento do cérebro é linear, indo do simples para mais complicado através da mera adição de novas regiões e estruturas. A segunda é a visão moderna, baseada na compreensão do que realmente é a evolução, em que a evolução se dá a partir de uma estrutura comum básica, evoluída no ancestal

comum dos vertebrados, com evolução específica nos vários ramos da árvore evolutiva, de modo a acomodar as contingências e necessidades de cada linhagem específico. Essa figura [8] foi feita a partir de [9].

Algumas das ideias de MacLean sobrevivem em um campo de pesquisa muito interessante chamado de ‘neurociência afetiva’, mas em bases neuroanatômicas comparativas e funcionais muito mais sólidas. Esse campo de estudo preocupa-se com as bases neurais das emoções e do humor e de como certas áreas cerebrais e sistemas de neurotransmissores, fatores de liberação e hormônios estão por trás de nossas motivações, apetites e atenção e como eles influenciam nossa percepção, cognição, comportamento motor, linguagem etc [7].

Por fim, em relação ao instinto, recomendo as respostas aqui, aqui e aqui

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Literatura Recomendada:

  1. Thomas, Ben ‘Revenge of the Lizard Brain’ Scientific American Blog, September 7, 2012 https://blogs.scientificamerican.com/guest-blog/revenge-of-the-lizard-brain/

  2. Laaß M, Kaestner A. Evidence for convergent evolution of a neocortex-like structure in a late Permian therapsid. Journal of Morphology. 2017;00:000–000.https://doi.org/10.1002/jmor.20712.

  3. Laaß, M., & Schillinger, B.(2015). Reconstructing the auditory apparatus of therapsids by means of neutron tomography. Physics Procedia, 69,628–635. https://doi.org/10.1016/j.phpro.2015.07.089

  4. Roth G., Dicke U. (2013) Evolution of Nervous Systems and Brains. In: Galizia C., Lledo PM. (eds) Neurosciences – From Molecule to Behavior: a university textbook. Springer Spektrum, Berlin, Heidelberg https://doi.org/10.1007/978-3-642-10769-6_2.

  5. Naumann RK, Ondracek JM, Reiter S, et al. The reptilian brain. Current Biology. 2015;25(8):R317-R321. doi:10.1016/j.cub.2015.02.049.

  6. The Avian Brain Nomenclature Consortium. Avian brains and a new understanding of vertebrate brain evolution. Nature reviews Neuroscience. 2005;6(2):151-159. doi:10.1038/nrn1606.

  7. Dalgleish, Tim The emotional brain Nature Reviews Neuroscience 5, 583-589 (July 2004). doi:10.1038/nrn1432

  8. Mashour GA, Alkire MT. Evolution of consciousness: phylogeny, ontogeny, and emergence from general anesthesia. Proc Natl Acad Sci U S A. 2013 Jun 18;110 Suppl 2:10357-64. doi: 10.1073/pnas.1301188110.

  9.  Emery NJ, Clayton NS. Evolution of the avian brain and intelligence. Curr Biol.2005;15(23):R946–R950. www.sciencedirect.com/science/journal/09609822

Crédito das figuras:

Foto de Matthew Lewis, The Washington Post [Yale Medicine]

Naumam, Rk et al. (2015) doi:10.1016/j.cub.2015.02.049.

Mashour GA, Alkire MT. Evolution of consciousness: phylogeny, ontogeny, and emergence from general anesthesia. Proc Natl Acad Sci U S A. 2013 Jun 18;110 Suppl 2:10357-64. doi: 10.1073/pnas.1301188110.

As origens do neocórtex: Nem tão novo e nem tão único.

Os mamíferos são terapsídeos, um grupo de vertebrados pertencente aos sinapsídeos, um táxon mais amplo que, além dos mamíferos, inclui seus ancestrais mais diretos e vários subgrupos aparentados a esses ancestrais. Uma das características que distingue nosso ramo particular da linhagem dos terapsídeos é a posse de um neocortex, um região cerebral especializada formado por seis camadas que revestem o prosencéfalo, a porção mais anterior de nossos encéfalos [1, 2, 3]. Uma parte importante das habilidades sensoriais, motoras e cognitivas de nossa linhagem depende dessa estrutura. Apesar de a origem do neocortex ainda estar envolta em discussões e debates, a visão mais difundida é que ele teria evoluído, primeiramente, por volta do fim do período triássico em terapsídeos ‘mamaliformes’ [4]. Novas evidências, entretanto, sugerem que um tipo de ‘neocortex’ teria evoluído quase 25 milhões de anos antes da emergência dos primeiros mamíferos, em um ramo colateral dos terapsídeos – isto é, em um ramo distinto daquele dos nossos ancestrais diretos, portanto, denotando um caso de convergência evolutiva [4, 5, 6].

Estudando um crânio fóssil de 255 milhões de anos do Therapsida, Kawingasaurus fossilis, do final do Permiano, encontrado na Tanzânia, o estudante de doutorado Michael Laaß descobriu que o espécimen apresentava um volume cerebral relativo cerca de duas ou três vezes maior do que observado em outros terapsídeos não mamíferos. Segundo Laaß, o Kawingasaurus possuía um prosencéfalo grande com dois hemisférios cerebrais distintos, exibindo, claramente, uma estrutura semelhante ao neocórtex de mamíferos [5].

O trabalho, realizado em colaboração com Anders Kaestner, do Instituto Paul Scherrer, na Suíça, foi conduzido utilizando-se da tomografia de nêutrons e reconstrução computadorizada da anatomia craniana interna em 3D. O fato de a cavidade endocraniana do espécimen encontrar-se quase totalmente ossificada foi o que possibilitou uma reconstrução virtual menos hipotética da endomolde’ cerebral [5, 6, 7].

Os autores relataram, em um estudo publicado no Journal of Morphology [5], neste mês de junho, a ausência de um forame parietal e um pequeno fosso entre os hemisférios cerebrais foi interpretado como um corpo pineal. Segundo o artigo, um sulco mediano demarcaria os dois hemisférios cerebrais inflados um do outro e uma possível fissura da raiz, do resto da endocasta. Eles também relataram que o chamado ‘quociente de encefalização’* estaria por volta de 0,52, o que é 2-3 vezes maior do que o observado em outros sinapsídeos não-mamíferos. Canais infraorbitais extremamente ramificados no focinho são outra característica que chama a atenção, como constatam os autores do estudo. Como explicam, no abstract do artigo:

A forma da endocasta do cérebro, os canais maxilares extremamente ramificados, bem como os pequenos olhos posicionados frontalmente, sugerem que adaptações sensoriais especiais ao habitat subterrâneo, como um senso de toque bem desenvolvido e visão binocular, podem ter impulsionado a evolução paralela de um equivalente do neocórtex dos mamíferos e um sistema visual lemnotalâmico semelhante ao mamífero em Kawingasaurus. A anatomia bruta da endocasta cerebral de Kawingasaurus suporta a hipótese de grupo externo, segundo a qual o neocórtex evoluiu a partir do pálio dorsal de um antepassado semelhante aos anfíbios, que recebe projeções sensoriais da via lemnotalâmica. O cérebro alargado, bem como a ausência de um forame parietal, podem ser uma indicação para uma maior taxa metabólica em Kawingasaurus em comparação com outras sinapsídeos não-mamíferos.” [5]

Segundo o artigo, os princípios da tomografia por radiação de nêutrons quanto são semelhantes ao da mais conhecida baseada em raios-X; sendo um método de aquisição indireta, onde um conjunto de projeções (radiografias) são obtidas a partir de diferentes visualizações, no caso do estudo, ao longo de uma trajetória circular. Após obtidos, os dados de projeção são transformados em uma representação de volume da amostra [5, 6]. Já a modelagem tridimensional e a visualização das fatias tomográficas foram feitas utilizando-se do software AMIRA 5.4, seguindo o método descrito pelo próprio Laaß em colaboração com B. Schillinger, em dois artigos anteriores [6]. Os pesquisadores explicam que as estruturas de interesse, como os ossos cranianos, as endocastas cerebrais e vários canais de nervos e vasos sanguíneos foram ‘vetorializados’ em fatias manualmente ou, sempre que possível, semiautomaticamente, com a ferramenta de segmentação da AMIRA [5].

Acima uma figura que mostra o crânio de Kawingasaurus (créditos: Michael Laaß / Verlag Wiley-VCH) [4].

Em resumo, esse extraordinário espécimen possuía olhos frontalmente posicionados, consistentes com visão binocular em ambientes com baixa iluminação; além de extremidades do nervo trigêmeo extremamente ramificadas que adentravam pelo focinho, uma possível indicação que o animal possuía um senso de toque bem desenvolvido. Por fim, o Kawingasaurus possuía vestíbulos, no ouvido interno, muito grandes, sugerindo boa adaptação na detecção de vibrações sísmicas do solo.

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*O QE é uma medida relativa do tamanho do cérebro, definida como a relação entre a massa cerebral real e a massa cerebral prevista para um animal com um determinado tamanho, que se supõe indicar o nível aproximado de inteligência ou cognição dos animais [veja artigo da wikipedia].

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Referências:

  1. Benton, M. J. (2000) Mammals. Pp. 639-644, in The Oxford Companion to the Earth, P. L. Hancock and B. J. Skinner (eds), Oxford University Press, 1174 pp.

  2. Shoshani, J. 2003. Mammalia. eLS. Published Online: 29 JAN 2003 DOI: 10.1038/npg.els.0001552.

  3. Sues, H.-D. 2001. Synapsida (‘Mammal-like Reptiles’). eLS. . Published Online: 30 may 2001. DOI: 10.1038/npg.els.0001547

  4. Universität Duisburg-Essen, ‘A skull with history: A fossil sheds light on the origin of the neocortex’ 26 June 2017.

  5. Laaß M, Kaestner A. Evidence for convergent evolution of a neocortex-like structure in a late Permian therapsid. Journal of Morphology. 2017;00:000000.https://doi.org/10.1002/jmor.20712.

  6. Laaß, M., & Schillinger, B.(2015). Reconstructing the auditory apparatus of therapsids by means of neutron tomography. Physics Procedia, 69,628–635. https://doi.org/10.1016/j.phpro.2015.07.089

  7. Laaß, M. (2015). Virtual reconstruction and description of the brain of Pristerodon mackayi (Therapsida, Anomodontia). Journal of Morphology, 276,1089–1099. DOI: 10.1002/jmor.20397.

Os primeiros humanos modernos ou os ultimos seres humanos arcaicos?

No dia 8 de junho deste ano, dois artigos foram publicados na revista britânica Nature, que relatam a re-datação e análise de crânios fossilizados de um representante de nossa linhagem que pode ser o Homo sapiens mais antigo já encontrado, tendo vivido cerca de 100 000 anos antes do que os espécimes mais antigos conhecidos ante então [1, 2, 3]. Como consta no abstract de um dos artigos, publicado na revista Nature:

Nosso trabalho focado em amostras coletadas no site arqueológico Jebel Irhoud, no Marrocos. É um lugar bem conhecido pelos fósseis de homininas – isto é, ossos dos primeiros seres humanos – originalmente escavados na década de 1960. No entanto, a interpretação dos primeiros fósseis e a identificação de sua idade foram comprometidas anteriormente, devido à incerteza sobre a datação geológica das camadas de sedimento em que os restos foram encontrados. Mais de 40 anos depois, em 2004, uma equipe internacional de cientistas reabriu a escavação. Eles descobriram 16 novos fósseis de Homo sapiens e um grande número de artefatos da Idade da Pedra Média. Agora, em 2017, podemos relatar esses restos graças a melhores técnicas de namoro. A nova análise propõe uma versão revisada da história evolutiva dos seres humanos modernos, que envolve todo o continente africano, e muito antes da propagação “Para fora da África”, do Homo sapiens, para outros continentes (datada de cerca de 100 mil anos atrás). ” [2]

Segundo os pesquisadores, esses novos achados podem nos ajudar a contextualizar e compreender melhor esses outros fósseis de outros espécimes que viveram nesses últimos 600.000 anos e como estão relacionados aos seres humanos modernos e uns com os outros [1]. A descoberta fez os pesquisadores sugerirem um cenário mais complexo para a origem da nossa espécie, que não teria sua evolução limitada a região da África oriental, além de ter começado a se diferenciar morfologicamente bem antes do que acreditávamos de nossa espécie ancestral. De acordo com os trabalhos publicados na Nature [2, 3] e um comentário publicado na revista Science por Ann Gibons [1], a nova datação para os restos fossilizados encontrados em Jebel Irhoud, no Marrocos, poderia indicar que nossa espécie teria evoluído por todo o continente africano. [Veja a figura abaixo, por exemplo::‘’O alvorecer pan-africano do Homo sapiens’];

Figura: G. Grullón/Science; (Dados) Smithsonian Human Origins Program; (Fotos, na direção oposta ao relógio do centro para a esquerda) Ryan Somma/Wikimedia Commons; James Di Loreto & Donald H. Hurlbert/Smithsonian Institution/Wikimedia Commons; SHOP; SHOP; University of the Witwatersrand; SHOP; Housed in National Museum of Ethiopia, Addis Ababa, Photo Donation: ©2001 David L. Brill, human origins photos.com] retirado de [1].

Uma das características mais distintivas destes espécimes é o rosto; ele é bem mais achatado e, desta maneira, bastante semelhante ao nosso; enquanto o neurocrânio exibe uma forma bulbosa, característica das espécies mais antigas do nosso gênero. No entanto, é exatamente a posse desta característica de transição que pode sugerir que não estaríamos lidando com um espécime de Homo sapiens, mas, sim, com uma forma mais derivada de H. heidelbergensis. Walter Neves, professor da USP e coordenador do Laboratório de Estudos Evolutivos Humanos do Instituto de Biociências, desta universidade, neste vídeo abaixo e em entrevista e artigo, de Reinaldo Leite Lopes, para a Folha de São Paulo, explica com mais detalhes esta questão e ajuda a dissipar a hype em torno destes dois novos trabalhos. Assista ao vídeo do youtube do Canal USP,:

e este outro, do canal Dispersciência #18

Como ele deixa claro, mesmo a ideia de que nossa espécie não evoluiu em um único ponto na África não é tão desconcertante assim. Como lembra Neves, nós e outros hominines somos partes de espécies móveis e versáteis, que podem se locomover por grandes extensões e, portanto, migrar. Tendo este simples fato em mente, uma origem Pan-africana não é uma sugestão tão estranha assim; talvez, muito pelo contrário.

Claro, é preciso diferenciar esse processo de evolução das características anatômicas, que ocorreu com os seres humanos tipicamente modernos, daqueles fenômenos migratórios mais tardios que deram origem às populações humanas atuais a partir de várias levas de emigração (inclusive com vários gargalos demográficos) ‘para fora da África’ que ocorreram nos últimos 100000 anos.

Sem dúvida, é uma descoberta muito importante, como Neves mesmo deixa claro, que lança mais luz sobre nosso passado evolutivo. Contudo, ela não implica necessariamente em uma reinterpretação tão drástica da história de nossa espécie como alguns pareceram sugerir.

Referências:

  1. Gibbons, Ann Gibbons World’s oldest Homo sapiens fossils found in Morocco Science, Jun. 7, 2017. DOI: 10.1126/science.aan6934

  2. Hublin, Jean-Jacques et al. New fossils from Jebel Irhoud, Morocco and the pan-African origin of Homo sapiens Nature 546, 289–292, 2017. doi:10.1038/nature22336 [link].

  3. Richter, Daniel et al. The age of the hominin fossils from Jebel Irhoud, Morocco, and the origins of the Middle Stone Age Nature 546, 293–296, 2017. doi:10.1038/nature22335 [link].

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