Como fazer um mamífero em nove etapas evolutivas

Os mamíferos são animais familiares. Desde um esquilo numa linha de energia até uma baleia azul nadando no mar, compartilhamos o mundo com mais de 6.000 espécies de mamíferos de todas as formas e tamanhos. Embora possamos distinguir facilmente uma criatura como uma onça-pintada de um réptil ou pássaro no mundo moderno, os mamíferos como os conhecemos são o resultado de centenas de milhões de anos de mudanças evolutivas. Na verdade, muitas das principais características que nos tornam mamíferos evoluíram antes mesmo dos dinossauros.

Os paleontólogos sabem há décadas que os mamíferos surgiram de um grupo mais amplo e diversificado de criaturas chamadas sinapsídeos. Os primeiros sinapsídeos de cerca de 306 milhões de anos atrás eram pequenos e parecidos com lagartos, mas distinguíveis por uma única abertura no crânio, atrás da órbita ocular. (Temos uma versão modificada deste buraco, o espaço entre a maçã do rosto e o crânio por onde passa um músculo que fecha a mandíbula.) No entanto, existe uma grande lacuna evolutiva entre um sinapsídeo muito antigo, semelhante a um lagarto, e mamíferos modernos como nós. A lista a seguir irá guiá-lo através de nove das mudanças evolutivas essenciais que permitiram que os mamíferos prosperassem desde a Era dos Dinossauros até este momento.

Um kit de ferramentas de dentes

A maioria dos mamíferos possui um kit de ferramentas odontológicas com dentes de formatos diferentes. Em nossas próprias bocas, por exemplo, temos incisivos para beliscar, caninos para perfurar e pré-molares e molares para esmagar e amassar larvas. A diversidade permite que os mamíferos manipulem uma grande variedade de alimentos e aproveitem ao máximo as nossas refeições, seja um lobo mordiscando o último músculo de uma perna de alce ou um elefante mastigando grama.

Os paleontólogos podem ver o início desta diferenciação em sinapsídeos com mais de 295 milhões de anos. Apesar de sua aparência de lagarto, o barco com dorso de vela Dimetrodonte era um sinapsídeo e mais próximo de nós do que qualquer dinossauro ou outro réptil antigo. Esses sinapsídeos pré-mamíferos são frequentemente chamados de “protomamíferos”, pois sua anatomia preparou o cenário para o que os mamíferos eventualmente se tornariam. Dimetrodonteem particular, ilustra uma mudança dentária precoce que os mamíferos mais tarde levariam ao extremo. O nome do antigo carnívoro significa “duas medidas de dentes”, referindo-se à grande diferença entre os dentes grandes e perfurantes na posição do dente canino e os dentes menores atrás dele ao longo da mandíbula. A diferença é o início do que os anatomistas chamam de heterodontia, ou seja, dentes com formatos diferentes em posições diferentes da mandíbula. A condição difere da maioria dos répteis, que são homodontes e têm dentes aproximadamente do mesmo tamanho e formato ao longo das mandíbulas. À medida que os primeiros sinapsídeos se alimentavam de plantas e animais de seu mundo, o que começou como dentes cônicos básicos foi modificado em diferentes especialidades alimentares. Os dentes dos mamíferos eventualmente se tornaram tão diversos em formas e tão distintos que os paleontólogos costumam dizer a diferença entre uma espécie e outra com base em seus detalhes dentários.

Costelas perdidas há muito tempo

A história dos mamíferos não é apenas uma questão de novos recursos. Algumas características antigas foram perdidas e tiveram uma grande influência na evolução dos mamíferos. Uma das perdas significativas entre os ancestrais dos mamíferos foi a gastralia, ou costelas abdominais.

Os primeiros sinapsídeos como Ofiacodonte tinham costelas finas ao longo da barriga, entre os ombros e os quadris. Os sinapsídeos da época se esparramavam com as pernas para o lado, como lagartos, e assim as costelas da barriga ofereciam alguma proteção extra contra o solo acidentado. À medida que os sinapsídeos continuaram a evoluir durante o Período Permiano, entretanto, eles perderam as costelas abdominais. Criaturas como nossos ancestrais cinodontes, assim como os gorgonopsianos com dentes de sabre, não tinham costelas na barriga. Em vez disso, órgãos como o coração e os pulmões seriam encerrados na caixa torácica, e os órgãos inferiores, como o estômago e os intestinos, seriam retidos pela cavidade corporal e pelos músculos circundantes. Embora a mudança tenha deixado os protomamíferos mais vulneráveis ​​a lesões no abdômen, a mudança proporcionou mais flexibilidade em posturas mais eretas, com melhor flexibilidade para cima e para baixo.

Um novo teto na boca

Desde que os peixes saíram dos pântanos para se arrastarem pela terra, respirar enquanto comiam tem sido um problema. Entre essas primeiras criaturas, não existia nenhuma divisória entre o nariz e a garganta dentro da boca. Uma grande cavidade conduzia à laringe e faringe muito próximas, usadas para respirar e engolir. Se os primeiros tetrápodes tivessem a boca cheia, respirar ao mesmo tempo seria um desafio.

Os sinapsídeos desenvolveram uma solução anatômica para esse problema, e o fizeram mais de uma vez. Vários grupos de sinapsídeos desenvolveram um palato secundário durante o Permiano, ou uma plataforma óssea que separa o nariz da boca e da garganta. Se você enfiar a língua no céu da boca, esse é o palato secundário. A separação permitiu aos sinapsídeos predadores, em particular, a capacidade de capturar presas e alimentar-se enquanto ainda respiravam pelo nariz, permitindo-lhes caçar e comer com mais eficiência do que seus antecessores. Entre os grupos com palato secundário estavam os cinodontes tipo doninhas, como as espécies do Triássico Trinaxodonteque passaram o paladar secundário aos seus descendentes mamíferos.

Uma orelha cheia de queixo

Uma das principais características que tornam os mamíferos o que são não é algo que você possa ver facilmente do lado de fora, mas sim algo escondido dentro da orelha. Os primeiros sinapsídeos, assim como os répteis, tinham mandíbulas compostas de vários ossos diferentes. Atrás do dentário havia vários outros ossos entalhados como peças de um quebra-cabeça que levavam à articulação da mandíbula. Com o tempo, porém, as mandíbulas dos sinapsídeos mudaram. O dentário se expandiu para se tornar a totalidade da mandíbula, um único osso que proporcionava mordidas mais fortes aos sinapsídeos. Os paleontólogos veem a mudança em alguns dos primeiros mamíferos, como o minúsculo musaranho Morganucodonte. Ao mesmo tempo, os ossos da mandíbula mais próximos da parte posterior da mandíbula tornaram-se menores e especializados para transmitir vibrações ao ouvido, melhorando a audição sinapsídica. A bigorna, o martelo e o estribo do ouvido interno são os restos desses antigos ossos da mandíbula. No início do Jurássico, há cerca de 191 milhões de anos, os mamíferos tinham ouvidos muito sensíveis que os ajudavam a navegar num mundo repleto de dinossauros.

Pele e bigodes

Fósseis que preservam a cobertura corporal de protomamíferos são raros. Os poucos exemplos que os paleontólogos encontraram até agora indicam que os primeiros sinápidos tinham pele escamosa, semelhante à de um lagarto, que eventualmente mudou para uma pele mais lisa e macia durante o Permiano. A questão é quando os sinapsídeos desenvolveram peles.

Não importa a idade, a maioria dos fósseis de sinapsídeos e mamíferos não são encontrados com qualquer indicação de quão peludos eles poderiam ter sido. Mas existem algumas pistas sobre quando o pêlo e os bigodes começaram a ser importantes para os sinapsídeos. Os bigodes são uma forma modificada de cabelo, e os cabelos sensíveis enviam muitas informações ao cérebro. Observando as proporções dos cérebros dos protomamíferos e dos primeiros mamíferos, os paleontólogos descobriram que os predecessores dos mamíferos tinham pelos e bigodes há cerca de 240 milhões de anos. O momento coincide com o momento em que os répteis estavam proliferando, talvez indicando que um casaco de pele isolante e bigodes para ajudar a navegar na escuridão permitiram que os mamíferos se tornassem mais noturnos e prosperassem em tamanho pequeno à medida que o Mesozóico começava.

Os ossos dos olhos desapareceram

Os mamíferos não têm ossos nos olhos, mas alguns de nossos ancestrais e parentes tinham. Assim como muitos répteis e pássaros hoje, os primeiros sinapsídeos tinham um círculo de ossos finos dentro do olho chamado anel escleral. Exatamente o que esses ossos fazem ainda é misterioso. Os anatomistas levantam a hipótese de que os ossos são locais de fixação de músculos que ajudam os animais a mudar diferentes distâncias de visão, ou talvez ajudem a apoiar o olho durante mudanças de pressão, como mergulhar fundo ou voar alto. Quando os cinodontes, um grupo diversificado de sinapsídeos semelhantes a doninhas, deram origem aos primeiros mamíferos durante o Triássico, no entanto, os anéis esclerais foram perdidos. Os paleontólogos levantam a hipótese de que a miniaturização evolutiva dos primeiros mamíferos pode ter algo a ver com a mudança, uma vez que os papéis de suporte do anel escleral não eram necessários em tamanhos menores. Aconteça o que acontecer, os mamíferos não precisam se preocupar com a possibilidade de quebrar um osso do olho.

Posturas de caminhada alteradas

Dimetrodonte e outros primeiros protomamíferos tinham a barriga próxima ao solo. Esses sinapsídeos moviam-se quase como lagartos ou crocodilos, seus corpos flexionando-se de um lado para o outro enquanto caminhavam. Embora esses primeiros sinapsídeos fossem capazes de explosões de velocidade, eles não eram especialmente rápidos e não tinham a resistência vista em muitos mamíferos hoje. Durante o Permiano, entretanto, alguns grupos sinápsidos começaram a desenvolver posturas corporais mais eretas. Seus membros assumiram arranjos mais semelhantes a colunas, levantando o corpo mais alto do chão e mudando o movimento para movimentos da coluna para cima e para baixo, em vez de para os lados. Ficar mais alto e perder sua gastralia permitiu que os protomamíferos e ancestrais dos mamíferos se movessem com mais rapidez e eficiência, e buscassem melhor alimento e escapassem de possíveis predadores. Os cinodontes, especialmente, desenvolveram posturas corporais cada vez mais eretas durante o Triássico, estabelecendo a forma como os mamíferos se movem hoje.

Crescimento de mamíferos alimentado por leite

Os mamíferos não são as únicas criaturas que produzem leite, mas é uma característica tão definidora para nós quanto os peculiares ossos do ouvido interno. Até mesmo o ornitorrinco que põe ovos produz leite, exalando a substância rica em proteínas das glândulas em sua barriga. As questões que os paleontólogos enfrentam são como e quando o leite evoluiu entre os mamíferos. Alguns especialistas situam a origem do surgimento dos sinapsídeos. Talvez, à medida que os protomamíferos semelhantes a lagartos se acostumaram à vida em terra, eles liberassem de suas barrigas uma substância rica em proteínas que mantinha seus ovos úmidos em terra firme. Com o tempo, o fluido mudou e ganhou novos usos, nutrindo os filhotes que eclodiram dos ovos ou nasceram vivos para ajudá-los a crescer mais rápido. Serão necessárias mais evidências fósseis para investigar e testar estas ideias, mas as pistas dos mamíferos do Jurássico indicam que ambos produziam leite e desmamavam as suas crias de rápido crescimento.

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