Os bicos das aves apresentam-se em quase todas as formas e dimensões - desde o bico alongado e semelhante a uma palhinha de um colibri até ao bico cortante, como uma lâmina, de uma águia.
Ainda assim, concluímos que esta diversidade extraordinária assenta numa regra matemática discreta, que orienta o crescimento e a forma dos bicos em praticamente todas as aves actuais.
Mais do que isso, essa mesma regra também consegue descrever a forma do bico nos antepassados há muito desaparecidos das aves - os dinossauros. É com entusiasmo que partilhamos estes resultados, agora publicados na revista iScience.
Ao analisar os bicos à luz desta regra matemática, torna-se possível compreender como as faces das aves e de outros dinossauros se transformaram ao longo de 200 milhões de anos. E também ajuda a perceber porque é que, em casos raros, estas regras acabam por ser contrariadas.
Quando a natureza segue as regras
Encontrar regras universais em biologia é algo pouco comum e, muitas vezes, difícil - parecem existir poucos exemplos em que leis físicas sejam tão dominantes em organismos tão diferentes.
No entanto, quando se identifica uma regra deste tipo, ganha-se uma ferramenta poderosa para explicar padrões recorrentes no mundo natural. A nossa equipa já tinha descrito anteriormente uma nova regra biológica capaz de explicar a forma e o crescimento de muitas estruturas pontiagudas, como dentes, cornos, cascos, conchas e, naturalmente, bicos.
Trata-se de uma regra matemática simples que descreve de que modo a largura de uma estrutura pontiaguda - como um bico - aumenta desde a ponta até à base. A esta regra damos o nome de "cascata de potência".
Depois dessa descoberta, quisemos perceber até que ponto a cascata de potência conseguiria explicar a forma dos bicos das aves e dos bicos (e focinhos) de outros dinossauros.
Os dinossauros desenvolveram bicos mais do que uma vez
A maioria dos dinossauros, como o Tyrannosaurus rex, tinha um focinho robusto com dentes afiados. Mas houve dinossauros (por exemplo, o dinossauro semelhante a uma ema Ornithomimus edmontonicus) que não tinham dentes e, em vez disso, apresentavam bicos.
Nos terópodes - o grupo de dinossauros a que o T. rex pertencia - os bicos evoluíram pelo menos seis vezes. Em cada uma dessas ocasiões, os dentes desapareceram e o focinho foi-se alongando até assumir uma forma de bico, ao longo de milhões de anos.
Contudo, apenas um destes grupos notáveis de dinossauros sobreviveu ao evento de extinção em massa ocorrido há 66 milhões de anos. Esses sobreviventes acabariam por dar origem às aves modernas.
A ave madrugadora encontra a regra
Para testar a regra de crescimento da cascata de potência, estudámos 127 espécies de terópodes. Verificámos que 95% dos bicos e focinhos de terópodes respeitam esta regra.
Através de análises evolutivas avançadas com modelação computacional, demonstrámos que o terópode ancestral muito provavelmente apresentava um focinho com dentes que já seguia a regra da cascata de potência.
De forma particularmente estimulante, isto sugere que a cascata de potência pode descrever o crescimento não apenas de bicos e focinhos de terópodes, mas possivelmente de focinhos de todos os vertebrados: mamíferos, répteis e peixes.
Quem segue a regra - e quem a quebra
Depois de terem sobrevivido à extinção em massa, as aves atravessaram um período de mudanças extraordinárias. Hoje, existem em todo o planeta e os seus bicos estão adaptados a cada ambiente de maneiras muito específicas.
Encontramos bicos moldados para comer fruta, capturar insectos, perfurar e rasgar carne e até sugar néctar. A grande maioria destes bicos continua a crescer de acordo com a regra da cascata de potência.
Embora seja incomum, algumas das aves que analisámos fugiam à regra. Um exemplo é o colhereiro-europeu, cujo bico altamente especializado lhe permite peneirar a lama para capturar vida aquática. É possível que este modo de alimentação tão particular o tenha levado a quebrar esta regra comum.
Não encaramos com frustração os casos que não encaixam, como o colhereiro. Pelo contrário, eles reforçam o quão informativa é a cascata de potência. A maioria dos bicos das aves cresce segundo esta regra, e esses bicos conseguem dar resposta à maior parte dos estilos de alimentação.
Mas, ocasionalmente, aves fora do comum como o colhereiro afastam-se da regra de crescimento da cascata de potência para apanhar os seus "vermes" especiais.
Agora que sabemos que a maioria dos bicos de aves e de dinossauros segue a cascata de potência, o próximo grande passo da nossa investigação é estudar como os bicos das aves crescem desde a fase de cria até à idade adulta.
Se a cascata de potência for de facto uma regra fundamental de crescimento nos bicos das aves, é possível que a encontremos "escondida" em muitas outras formas ao longo da árvore da vida.
Kathleen Garland, Doutoranda, Escola de Ciências Biológicas, Universidade Monash e Alistair Evans, Professor, Escola de Ciências Biológicas, Universidade Monash
Este artigo é republicado do The Conversation ao abrigo de uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.
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