Nossos ancestrais peixes já tinham evoluído 'palmas das mãos' antes mesmo dos dedos

Em um estudo publicado esta semana no periódico Proceedings of the National Academy of Sciences (1), paleontólogos da Universidade de Chicago, EUA, descreveram o esqueleto dérmico de três espécies de peixes ósseos do período Devoniano Superior, há cerca de 375 milhões de anos, que apresentavam as nadadeiras em estágios finais de transição evolutiva para membros adequados para a locomoção no ambiente terrestre. Os resultados das análises mostraram que previamente à origem dos dedos, os raios dérmicos ósseos desses animais se tornaram simplificados, a membrana da nadadeira se tornou reduzida em tamanho, e a parte de cima e a parte debaixo da nadadeira se tornaram mais assimétricas, ou seja, adaptações facilitando a interação entre as nadadeiras modificadas e o substrato terrestre.

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A transição nadadeira-para-membro - uma das mais marcantes na história evolutiva dos vertebrados - é caracterizada pela perda dos raios da nadadeira (filamentos dérmicos esqueléticos que suportam a membrana da nadadeira) e a origem evolucionária dos dedos. Tradicionalmente, esforços para explicar como os membros evoluíram a partir das nadadeiras focam na transformação e novidades do endo-esqueleto - ou seja, foco nos ossos maiores e mais distintos e em peças de cartilagem que correspondem àqueles do nosso braço superior, antebraço, pulso e dedos -, com pouca ênfase colocada na estrutura e na função dos raios dérmicos. Esse maior desprezo com essas estruturas anatômicas se deve ao fato delas serem pequenas, posicionadas superficialmente nas nadadeiras e frequentemente deslocadas durante a preservação. Além disso, tinha se tornado comum, no tratamento de fósseis, remover os raios dérmicos para permitir uma melhor visualização do endo-esqueleto por baixo.

Características gerais dos pares de nadadeiras dos tetrapodomorfos (peixes em transição evolutiva para os tetrápodes, grupo de animais do qual fazemos parte e que inclui os anfíbios, répteis/aves, e mamíferos) incluem um endo-esqueleto que é sobreposto significativamente por raios dérmicos mais densamente empacotados (ex.: pouco tecido membranoso entre essas estruturas ósseas) e coberto proximalmente por escamas. As nadadeiras podem ser divididas em região lobada, a qual contém o endo-esqueleto e tecido muscular, e a membrana da nadadeira, a qual contém raios ossificados se estendendo além do endo-esqueleto e tecido membranoso inter-raios. Em geral, a distribuição e a polaridade dos raios das nadadeiras entre os tetrapodomorfos não têm sido minimamente descritas na literatura acadêmica, mas existe a hipótese que que os raios dérmicos foram reduzidos e ultimamente perdidos à medida que as funções das nadadeiras pararam de envolver resistência às forças hidrodinâmicas e passaram a visar as cargas suportadas durante a interação com um substrato sólido.

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Nesse sentido, para melhor esclarecer a evolução dos raios dérmicos nos peixes tetrapodomorfos, os pesquisadores no novo estudo analisaram as nadadeiras de peitoral de espécimes fossilizados representando 3 espécies: Sauripterus taylori (Rhizodontida), Eusthenopteron foordi (Tristichopteridae), e o famoso Tiktaalik roseae (Elpistostegalia). As análises foram realizadas via tomografia micro-computada  (μCT). Aliás, os fósseis do gênero Tiktaalik foram uma das principais evidências que deram suporte de forma robusta e conclusiva à Teoria Evolutiva. Esse gênero engloba pelo menos 20 espécimes até o momento descritos que são estimados de terem medido de 1,25 até 2,75 metros de comprimento. Acredita-se que as nadadeiras peitorais do Tiktaalik eram capazes de sustentar seu corpo em uma postura elevada sobre o substrato de apoio, permitindo que esses peixes ocupassem um nicho aquático bêntico (locomoção sobre o solo marítimo) em zonas litorâneas, e talvez até mesmo que se aventurassem fora da água por curtos períodos.

As análises mostraram que os raios dérmicos das espécies analisadas eram simplificados (segmentação e ramificação reduzidas), e que o tamanho geral da rede membranosa das nadadeiras era menor do que de outros peixes ancestrais. Isso corrobora a hipótese evolutiva mencionada. Já de forma inesperada, os pesquisadores também notaram que as partes superior e inferior das nadadeiras estavam se tornando assimétricas. Os raios dérmicos são formados por pares de ossos; no gênero Eusthenopteron, por exemplo, o raio dorsal, ou superior, da nadadeira era levemente maior do que os raios ventrais, sugerindo que ali existiam músculos que se estendiam sobre o lado de baixo das nadadeira, como a base carnosa das palmas das nossas mãos e pés, visando suportar melhor o peso do corpo. No Tiktaalik, os raios dorsais completamente cobriam o terceiro e o quarto mesômeros, enquanto os raios ventrais eram distalmente restritos a esses elementos, também indicando a presença de musculatura ventralizada na ponta das nadadeiras, análoga a uma palma carnosa.

Os pesquisadores também compararam os escaneamentos dos fósseis com os esqueletos dérmicos de peixes ósseos (superclasse Osteichthyes) hoje existentes - como o esturjão e peixes-pulmonares - para entender os padrões vistos nos espécimes fossilizados. Algumas das mesmas diferenças assimétricas entre as partes superior e inferior das nadadeiras foram também vistas, sugerindo que essas mudanças atuaram de forma crucial na evolução dos peixes ósseos, especialmente daqueles filogenicamente próximos dos ancestrais dos tetrápodes, como os peixes-pulmonares (sarcopterígios da subclasse Dipnoi).

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Juntos, os achados suportam que os raios dérmicos nesses tetrapodomorfos refletiam adaptações para uma postura elevada e resistência para cargas durante a interação com substratos pelas nadadeiras modificadas, antes mesmo da origem dos dedos. A seleção sobre a morfologia das nadadeiras em resposta ao estilo de vida bêntico pode ter sido um importante passo de transição evolutiva antes da origem dos dedos e incursões estendidas pelos primeiros tetrápodes para os ecossistemas terrestres.


(1) Publicação do estudo: PNAS