Varreduras cerebrais fósseis mostram que os pterossauros evoluíram no vôo em um piscar de olhos

Detalhes da investigação, que contou com métodos avançados de imagem para examinar as cavidades cerebrais internas dos fósseis de pterossauros e recebeu apoio parcial da National Science Foundation, apareceram em 26 de novembro em Biologia Atual.

De acordo com Matteo Fabbri, Ph.D., professor assistente de anatomia funcional e evolução na Faculdade de Medicina da Universidade Johns Hopkins, os resultados reforçam a ideia de que os cérebros aumentados observados nas aves e provavelmente nos seus antepassados ​​não foram responsáveis ​​por permitir que os pterossauros voassem.

“Nosso estudo mostra que os pterossauros evoluíram para voar no início de sua existência e que o fizeram com um cérebro menor, semelhante ao dos verdadeiros dinossauros não voadores”, diz Fabbri.

Folhetos gigantes com estrutura cerebral surpreendente

Fabbri descreve os pterossauros como poderosos predadores aéreos da era dos dinossauros, capazes de atingir 500 libras em algumas espécies e estender as asas 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 motorizado por conta própria.

Para investigar como os pterossauros adquiriram esta capacidade e se o seu caminho diferia do das aves e dos morcegos, a equipa examinou a história evolutiva do réptil. Eles observaram atentamente as mudanças na forma e no tamanho do cérebro ao longo do tempo e concentraram-se no lobo óptico, a região envolvida na visão que tem sido associada às capacidades de voo.

Tomografias computadorizadas revelam pistas de parentes precoces

Usando imagens de tomografia computadorizada e software especializado que lhes permitiu modelar digitalmente estruturas fossilizadas do sistema nervoso, os pesquisadores concentraram-se no parente mais próximo conhecido do pterossauro. Este animal, o lagerpetídeo que não voa e trepa em 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 do lagerpetid com os pterossauros.

“O cérebro do lagerpetid já apresentava características ligadas à melhoria da visão, incluindo um lóbulo óptico alargado, uma adaptação que mais tarde pode ter ajudado os seus parentes pterossauros a voar para o céu”, diz o autor correspondente Mario Bronzati, investigador da Universidade de Tübingen, na Alemanha.

Fabbri observa que os pterossauros também tinham lobos ópticos aumentados. Fora dessa característica, no entanto, ele explica que a forma e o tamanho do cérebro diferiam consideravelmente daqueles do lagerpetídeo.

“As poucas semelhanças sugerem que os pterossauros voadores, que apareceram logo após o lagerpetídeo, provavelmente adquiriram o voo numa explosão na sua origem”, diz Fabbri. “Essencialmente, os cérebros dos pterossauros transformaram-se rapidamente, adquirindo tudo o que precisavam para voar desde o início.”

Comparando o pterossauro e o voo dos pássaros

Em contraste, pensa-se que as aves modernas evoluíram o voo através de um processo mais gradual. Eles parecem ter herdado várias características importantes, incluindo a expansão do cérebro, do cerebelo e dos lobos ópticos, de parentes anteriores, antes de adaptarem ainda mais essas regiões para o voo, diz Fabbri. O apoio para este modelo gradual vem de uma pesquisa de 2024 do laboratório de Amy Balanoff, Ph.D., 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 regular a coordenação muscular e outras funções.

“Qualquer informação que possa preencher as lacunas do 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”, diz Balanoff.

Insights de cérebros fossilizados de várias espécies

A equipe também examinou cavidades cerebrais de crocodilianos (ancestrais dos crocodilos) e de aves antigas e extintas, comparando essas estruturas com as dos pterossauros.

A sua 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 os períodos Jurássico Superior e Cretáceo Superior, de 163 a 66 milhões de anos atrás, 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, que têm cavidades cerebrais significativamente maiores.

Olhando para frente para pesquisas futuras

Fabbri diz que o progresso futuro dependerá 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 regem a evolução do voo.

Funding support for this research was provided by the Alexander von Humboldt Foundation, Brazilian Federal Government, The Paleontological Society, Agencia Nacional de Promoción Científica y Técnica, Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico, the European Union NextGeneration EU/PRTR, the National Science Foundation ( NSF DEB 1754596, NSF IOB-0517257, IOS-1050154, IOS-1456503), and the Swedish Research Council

Além de Fabbri e Bronzati, outros cientistas que contribuíram para esta pesquisa são Akinobu Watanabe do Instituto de Tecnologia de Nova York, Roger Benson do Museu Americano de História Natural, Rodrigo Müller da Universidade Federal de Santa Maria, Brasil, Lawrence Witmer da Universidade de Ohio, Martín Ezcurra e M. Belén von Baczko do Museu de Ciências Naturais Bernardino Rivadavia, Felipe Montefeltro da Universidade Estadual Paulista; Bhart-Anjan Bhullar, da Universidade de Yale; Julia Desojo, da Universidade Nacional de La Plata, Argentina; Fabien Knoll do Museu Nacional de Ciências Naturais, Espanha; Max Langer da Universidade de São Paulo, Brasil; Stephan 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 de Tübingen.