Nova análise de peixes antigos pode explicar a evolução do ombro

Uma nova análise dos ossos e músculos de peixes antigos oferece novas pistas sobre como o ombro evoluiu em animais, incluindo os seres humanos.

A cintura escapular — a configuração de ossos e músculos que, nos seres humanos, suporta o movimento dos braços — é um exemplo clássico de uma “novidade” evolutiva. Isso ocorre quando uma nova característica anatômica aparece sem precursores óbvios, sem nada que indique claramente como uma característica levou à outra.

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A nova pesquisa, que reúne uma variedade de técnicas de investigação evolutiva, incluindo fósseis, biologia do desenvolvimento e anatomia comparada, sugere uma nova maneira de entender como características anatômicas importantes, como os ombros, evoluíram.

Os resultados do estudo, liderado pelo Dr. Martin Brazeau do Imperial College de Londres e pesquisadores do Museu de História Natural, foram publicados na revista Nature.

Teorias da origem do ombro

Uma teoria sobre a origem do ombro é que ele fazia parte da forma como as nadadeiras se formavam em pares em ambos os lados do corpo dos peixes, o que permitia um maior controle na natação e eventualmente impulsionou a transição da água para a terra.A hipótese das “arcadas branquiais” sugere que essas nadadeiras evoluíram a partir das “alças” ósseas que suportavam as brânquias, que também formaram o ombro.No entanto, tem sido difícil reunir evidências para essa hipótese, uma vez que essas características raramente são preservadas em fósseis.Uma teoria diferente sobre como as nadadeiras se formaram, a hipótese da “dobradura da nadadeira”, sugere que os precursores das nadadeiras em pares evoluíram a partir de uma linha de músculos nas laterais dos peixes.Essa teoria ganhou muito apoio nos 150 anos desde que ambas foram propostas, mas não pode explicar como a cintura escapular associada evoluiu.

Nova análise

Agora, por meio da reanálise de um antigo crânio de peixe fóssil que surgiu logo após o surgimento da cintura escapular, juntamente com outras evidências, a equipe sugere que a verdade pode estar em uma versão modificada da hipótese das arcadas branquiais que a reconcilia com a hipótese da dobra da nadadeira.

O fóssil que a equipe examinou é um placodermo da espécie Kolymaspis sibirica, que viveu cerca de 407 milhões de anos atrás e estava entre os primeiros peixes com mandíbulas. O fóssil tem uma caixa craniana bem preservada — as partes internas duras do crânio que registram impressões e outras características do cérebro.

Vista lateral da tomografia computadorizada do crânio fóssil do peixe. Imagem: M. Brazeau e M. Castiello

O Dr. Brazeau percebeu que, apesar da má preservação ou ausência das arcadas branquiais em tais fósseis, evidências para elas poderiam estar bem preservadas na caixa craniana: a “caixa” cartilaginosa ou óssea que envolve o cérebro e suporta estruturas sensoriais como olhos e ouvidos. A caixa craniana mostrou uma junta cabeça-ombro curiosa destacada pela configuração de músculos e vasos sanguíneos.

Ao comparar essa característica no fóssil de peixe com mandíbula com as características da caixa craniana de seus predecessores, os peixes sem mandíbula, ele e a equipe descobriram novas maneiras de comparar os dois. Eles encontraram semelhanças entre a junta cabeça-ombro incomum e as arcadas branquiais em peixes anteriores, sugerindo que foram essas características que foram retidas e incorporadas na formação do ombro em uma fase inicial.

Enquanto a maioria dos peixes sem mandíbula tem de 5 a 20 arcadas branquiais, os peixes com mandíbula quase nunca têm mais de cinco. Combinando isso com a nova evidência da caixa craniana, a equipe sugere que a sexta arcada branquial foi incorporada no ombro, tornando-se um limite crucial que separou a cabeça do corpo. Curiosamente, o suprimento de sangue para as nadadeiras dos peixes sem mandíbula emerge entre a sexta e a sétima arcada branquial.

O Dr. Brazeau, do Departamento de Ciências da Vida do Imperial, disse: “As arcadas branquiais parecem ter desempenhado um papel na separação precoce da cabeça e do corpo por meio do ombro. Mas não temos mais arcadas branquiais – embora o ombro tenha sido baseado nelas, elas não precisam mais estar presentes hoje.”

Isso é consistente com alguns estudos anteriores que mostraram como os músculos podem permanecer altamente estáveis, enquanto os ossos específicos que os sustentam gradualmente assumem o lugar uns dos outros. As arcadas branquiais podem ter cumprido sua função e sido substituídas à medida que o ombro assumiu uma nova configuração, incluindo o suporte de estruturas como nossos pescoços.

Dr. Martin Brazeau, do Departamento de Ciências da Vida do Imperial College de Londres

Essa descoberta também significa que não precisa ser uma questão de “ou isso, ou aquilo” em termos de como as nadadeiras em pares evoluíram. O Dr. Brazeau acrescentou: “Nosso estudo mostra como há mérito em ambas as teorias sem aceitar uma ou outra integralmente. Em vez disso, podemos conciliar as áreas que se sobrepõem.”

A Dra. Zerina Johnson, pesquisadora do Museu de História Natural, acrescenta: “A equipe se concentrará em seguida em espécimes da coleção de peixes fósseis do Museu de História Natural. Isso incluirá peixes sem mandíbula que têm nadadeiras, mas não têm uma cintura escapular distinta.

“Estamos processando muitos gigabytes de dados, mal posso esperar para ver o que esses importantes espécimes da coleção acrescentarão a essa história.”

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