Coluna vertebral dos mamíferos: O que ela nos diz sobre a evolução?

abril 13, 2019
Um novo estudo estabeleceu como a coluna vertebral dos mamíferos marca a diferença desses animais para os répteis e ajuda a entender o que faz com que um mamífero seja um mamífero

Os mamíferos são únicos em muitos sentidos. Temos sangue quente e somos rápidos em comparação a nossos parentes répteis, mas também há outras diferenças interessantes, e uma delas está na coluna vertebral dos mamíferos.

As pesquisadoras Stephanie Pierce e Katrina Jones, da Universidade de Harvard, sugerem que o que torna esses animais especiais é a coluna vertebral. A pesquisa foi publicada na revista Science.

De acordo com Pierce, a coluna vertebral dos mamíferos é basicamente como uma série de “pedaços” em uma corda, e cada pedaço representa um só osso, uma vértebra. “Na maioria dos animais de quatro patas, como os lagartos, as vértebras são igualmente funcionais”, comenta a pesquisadora.

No entanto, as espinhas dorsais dos mamíferos são diferentes. As diferentes seções ou regiões da coluna vertebral, como o pescoço, o tórax e a parte inferior das costas, adotam formas muito distintas. Funcionam separadamente e, portanto, podem se adaptar a diferentes formas de vida, como correr, voar, cavar ou escalar.

Mamíferos: colunas especializadas

Se por um lado as espinhas dorsais dos mamíferos são especiais, por outro acreditava-se que as regiões subjacentes eram antigas e vinham dos primeiros animais terrestres. Acreditava-se que os mamíferos haviam aproveitado ao máximo os planos anatômicos existentes. No entanto, esse novo estudo está desafiando essa ideia ao analisar os registros fósseis.

“Não há animais vivos hoje em dia que registrem a transação de um antepassado ‘parecido com um lagarto’ para um mamífero”, disse Jones. Segundo ela, para fazer isso, seria necessário se aprofundar no registro fóssil e olhar os precursores extintos dos mamíferos, os sinapsídeos não mamíferos, que são a chave para compreender a origem das características específicas dos mamíferos, incluindo a coluna vertebral.

Edaphosaurus
Fonte: Museu de Zoologia Comparada da Universidade de Harvard

Reconstrução do Edaphosaurus, um ancestral mamífero. Suas espinhas compridas formam uma veia sobre suas costas.

No entanto, estudar fósseis não é fácil. Jones diz, sobre isso, que os fósseis são escassos. Segundo ela, encontrar animais extintos com mais de 25 vértebras no lugar é incrivelmente raro.

Para abordar esse problema, os pesquisadores reuniram coleções de museus do mundo inteiro, permitindo estudar os fósseis de animais mais conservados que viveram há cerca de 320 milhões de anos.

Uma mudança rápida na coluna vertebral dos mamíferos foi um primeiro passo importante em sua evolução. Com o tempo, as mudanças na coluna vertebral permitiram que os mamíferos se tornassem as inúmeras espécies que conhecemos hoje.

Evolução da coluna vertebral dos mamíferos

A equipe de pesquisa examinou colunas vertebrais fósseis, assim como mais de 1.000 vértebras de animais vivos. Entre eles, camundongos, jacarés, lagartos e anfíbios. Eles queriam averiguar se as regiões vertebrais dos mamíferos eram tão antigas quanto se pensava. Ou, por outro lado, se os mamíferos estavam fazendo algo único.

“Se as regiões vertebrais tivessem permanecido sem mudanças ao longo da evolução, como chegou-se a acreditar, esperávamos ver as mesmas regiões nos sinapsídeos não mamíferos que vemos hoje nos mamíferos”, diz Pierce. Mas esse não parece ser o caso.

Quando os pesquisadores compararam a posição e a forma das vértebras, encontraram algo surpreendente. A coluna vertebral havia ganho novas regiões durante a evolução dos mamíferos. Os primeiros sinapsídeos não mamíferos tinham menos regiões do que os mamíferos vivos.

Sinapsídeos

Há cerca de 250 milhões de anos, uma nova região evoluiu perto dos ombros e das patas dianteiras. Também começaram a ocorrer mudanças drásticas nas patas traseiras de animais conhecidos como peptídeos ou mamíferos.

Os cientistas acreditam que esses acontecimentos simultâneos provavelmente aconteceram em conjunto com as mudanças na maneira como as criaturas caminhavam e corriam.

A evolução da coluna dos mamíferos

Os pesquisadores acreditam que há algum tipo de conversa cruzada durante o desenvolvimento entre os tecidos que formam as vértebras e a omoplata. Mesmo assim, acredita-se que essa interação resultou na adição que uma região perto do ombro, à medida que as patas traseiras dos nossos antepassados evoluíram para adquirir formas e funções. Mais tarde, uma região surgiu perto da pélvis. De acordo com os pesquisadores, essa região, a região lombar sem bordas, pareceu se adaptar melhor aos diferentes entornos.

O passo final na construção da coluna vertebral dos mamíferos pode estar relacionado a mudanças nos genes Hox. Essas mudanças foram importantes para a região da coluna vertebral no início de seu desenvolvimento.

Nesse sentido, os pesquisadores puderam estabelecer conexões entre as mudanças nos esqueletos dos animais e ideias extintas na biologia e genética do desenvolvimento moderno. “Esse enfoque combinado nos ajuda a compreender o que faz com que um mamífero seja um mamífero”, conclui Jones.

Jones, K., Angielczyk, K., Polly, P., Head, J., Fernandez, V., y Lungmus, J. et al. (2018). Fossils reveal the complex evolutionary history of the mammalian regionalized spine. Science361(6408), 1249-1252. doi: 10.1126/science.aar3126