Como é que as aves desenvolveram asas?

Se os investigadores da Universidade de Tóquio estiverem certos, essa postura poderá fornecer pistas sobre o caminho que os vertebrados voadores da Terra seguiram para chegarem aos céus.

A evolução das asas com poder suficiente para levantar um vertebrado do solo é um dos maiores mistérios da paleontologia.

Os pterossauros são famosos por serem os primeiros vertebrados conhecidos a conseguir um verdadeiro voo há quase 200 milhões de anos. No entanto, estes enormes répteis antigos não eram dinossauros, deixando os antepassados diretos das aves a descobrir por si próprios todo o negócio de voar.

Os dinossauros aviários só evoluiriam muito mais tarde de terópodes de dois pés e penas – 80 milhões de anos ou mais depois de os pterossauros já terem alcançado o voo motorizado.

Apesar destas histórias de origem muito diferentes, os pássaros utilizam uma estrutura similar à dos pterossauros para permanecerem no ar, uma estrutura que, tal como as penas, parece ter evoluído muito antes do voo propriamente dito.

Trata-se de uma membrana presente em todos os vertebrados vivos que voam atualmente com asas, incluindo aves e morcegos. Alguns mamíferos planadores têm mesmo uma estrutura semelhante presente nos seus membros superiores em forma de para-quedas.

A melhor maneira de imaginar essa membrana é colocar o braço de lado com o cotovelo e o pulso dobrados. Agora imagine um tendão que se estende do ombro para a mão, criando uma ponte, ou a ‘borda dianteira’ de uma asa.

Esta ‘ponte’ permite às aves voadoras flexionarem e estenderem o pulso e o cotovelo em uníssono durante um movimento de abanar. A estrutura dá essencialmente elevação ao voo de uma ave, permitindo que o animal controle duas articulações ao mesmo tempo.

Para os pterossauros, o seu papel é menos claro, mas a membrana parece ter descolagem e aterragem controladas através da alteração do fluxo de ar sobre a superfície superior da asa.

Sem o tendão presente, alguns cientistas pensam que aves, morcegos, e dinossauros poderiam nunca ter saído do solo.

“Não se encontra noutros vertebrados, e também desapareceu ou perdeu a sua função em aves sem voo, uma das razões que sabemos ser essencial para o voo”, explica o paleontólogo Tatsuya Hirasawa, da Universidade de Tóquio.

“Assim, para compreender como o voo evoluiu nas aves, temos de saber como evoluiu” essa membrana.

O problema é que se trata um tecido mole, o que significa que raramente é preservado no registo fóssil. Além disso, este tendão é tão fino, que não deixa grande marca nos ossos a que se prende.

Felizmente, Hirasawa e o seu colega, Yurika Uno, descobriram uma forma de “ver” o tendão, mesmo quando este já não está lá. A pista é saber como a membrana restringe os movimentos de um animal.

Quando uma ave moderna morre, por exemplo, esta membrana mantém naturalmente o pulso e o cotovelo do animal em flexão.

Comparando o ângulo visível do cotovelo com a curvatura dos braços em fósseis de terópodes não-aviários, os investigadores encontraram provas de que uma estrutura semelhante à da membrana provavelmente se esticava sobre o ombro e o pulso de vários dinossauros terrestres.

Por exemplo, os ângulos observados nos fósseis de muitos maniraptoranos  (que inclui os velociraptores) eram ligeiramente maiores do que os observados nas aves modernas, mas ainda insinuam a presença de uma estrutura inicial semelhante à da membrana.

Para corroborar estas previsões, os investigadores também identificaram restos de tecido mole do que pode ser uma membrana precoce em dois fósseis maniraptoranos: o Caudipteryx do tamanho de um peru e o microraptor de quatro asas.

O Caudipteryx provavelmente não conseguia voar, e ainda se discute se o microraptor conseguiria. No entanto, ambos estes dinossauros possuíam claramente as estruturas que mais tarde se tornariam necessárias para o voo motorizado.

Os velociraptores são outro maniraptorano que provavelmente não poderia voar, mas será necessária mais investigação para ver se os seus fósseis contêm pistas de uma membrana há muito perdida.

Contudo, com base nos resultados recentes, os investigadores da Universidade de Tóquio pensam que essa membrana pode ser ancestral de todos os maniraptorianos, uma linhagem que se estende há cerca de 150 milhões de anos.

A única exceção é o controverso Archaeopteryx, que é difícil de colocar no dinossauro, mas pode ou não ser considerado um maniraptorano. Se o famoso dinossauro de penas poderia mesmo voar é debatido calorosamente, com alguns especulando que o animal usou os seus membros para simplesmente deslizar.

O ângulo do seu pulso e cotovelo nos fósseis certamente não sugere que tenha uma estrutura semelhante à dessa membrana.

“Portanto”, escrevem os autores da nova pesquisa, “Archaeopteryx era provavelmente incapaz de executar a cinemática do voo moderno movido a aviários”.

Talvez se o Archaeopteryx tivesse tido essa membrana, os seus antepassados ainda hoje estariam a voar.