Ciência ao Natural

Entrevista ao Biólogo Evolutivo, André Levy, conduzida por alunos do 12º ano da Escola Secundária Henriques Nogueira, Torres Vedras.

[youtube=http://www.youtube.com/watch?v=iHaSLRh6mEU]

Este grupo de alunos desenvolveu os seus trabalhos de Área de projecto no tema da Medicina Evolutiva.

[youtube=http://www.youtube.com/watch?v=PcGYxn3Dhas]

Logo após a publicação do artigo científico que descrevia um nada usual estegossáurio, enviei um pequeno questionário ao paleontólogo Octávio Mateus.
Pretendia que Mateus, numa linguagem acessível, descrevesse o Miragaia longicollum bem como a importância deste exemplar para a compreensão da vida passada na Terra.

Aqui está a mini-entrevista ou, como prefiro, uma troca de mails entre paleontólogos:

Ciência Ao Natural (CAN): Como apresentaria este novo dinossáurio ao público?
Octávio Mateus (OM): Como todos os dinossauros estegossauros é um quadrúpede herbívoro, com placas no dorso, espinhos na cauda e membros anteriores curtos. Mas ao contrário dos outros estegossauros, este tem um pescoço invulgarmente longo, com 17 vértebras cervicais, o que representa 10 a mais do que a girafa e o maior número entre todos os dinossauros não-avianos.

CAN: Esqueça que participou nesta descoberta. Como classificaria a importância deste fóssil?
OM: Este fóssil é um dos dinossauros portugueses mais completos e o facto de ser um novo taxon vem reforçar a importância de Portugal no cenário da riqueza mundial de dinossauros. A sua inesperada característica de pescoço longo leva-nos a uma série de questões fascinantes sobre a evolução destes dinossauros. Além disso, o Miragaia longicollum demonstra a plasticidade evolutiva dos dinossauros.

CAN: As semelhanças morfológicas, ao nível do esqueleto do pescoço, entre dois grupos de dinossáurios distintos como os saurópodes e o estegossáurios são evidentes nunca antes registadas. Que podemos inferir destas parecenças, ao nível da evolução dos dinossáurios?
OM: As semelhanças mostram que a convergência evolutiva é tão surpreendente como lógica e expectável. Ou seja, se por um lado ninguém esperava ver um estegossauro com 17 vértebras cervicais e superficialmente parecido a um saurópode, por outro lado, a plasticidade evolutiva associada à necessidade de adaptação ao mesmo ambiente dos saurópodes faz da convergência um processo comum e expectável.

CAN: Qual o dinossáurio que gostaria de descobrir em Portugal? Porquê?
OM: Gostaria de descobrir algo que não estivesse à espera de o fazer. Quanto mais inusitado, mais interessante será. Uma descoberta verdadeiramente inesperada levantaria muitas mais questões científicas e tornaria a paleontologia ainda mais cativante.

CAN: Qual o conselho que daria a um jovem português que gostasse de seguir as “pisadas” de Octávio Mateus?
OM: Sem me considerar um modelo, acho que o desejo de aprender mais sobre história natural é a minha grande motivação. Aconselho a interessarem-se pela história natural e nunca perderem a vontade de estudar.

Referência: Mateus, O., Maidment, S.C.R., and N.A. Christiansen. 2009. A new long-necked ‘sauropod-mimic’ stegosaur and the evolution of the plated dinosaurs. Proceedings of the Royal Society B, first online. DOI 10.1098/rspb.2008.1909.
Imagens: do blog Lusodinos

Há quase cinco anos organizei e co-ministrei um Workshop de Morfometria Geométrica - resumo aqui. Agora é a vez de divulgar o I Iberian Symposium on Geometric Morphometrics, que decorrerá na cidade catalã de Sabadell, entre 23 e 25 de Julho de 2009.
Agradeço o honroso convite da organização para fazer parte da Comissão Científica, especialmente porque esta integra investigadores de excelente nível, como F. James Rohlf (State University of New York), Christian Klingenberg (University of Manchester), Paul O’Higgins (Hull-York Medical School, University of York), Diego Rasskin-Gutman (Universidad de Valência), entre outros.
A Morfometria Geométrica é um conjunto de técnicas de análise de variação da forma orgânica.

“The advent of Geometric Morphometrics was claimed as a revolution at the end of the century, and step by step it has grown to become a customary tool to analyze and understand the ultidimensional nature of biological form.
This symposium is organized to gather for the first time all practitioners of the field, as a way to share each one´s knowledge, findings and concerns, but also as a way to begin opening a window for future collaborations.”
(do site do Simpósio)
Um FAQ da Universidade de Viena sobre a Morfometria Geométrica.

Informações:

Já não o incluirei na tese, apesar de ser objecto dela.
Mas que raio…devia haver um período de carência de publicação de novas espécies, especialmente quando fazem parte do nosso objecto de estudo.
Deveríamos entrar num limbo, onde tudo estivesse parado e não fôssemos obrigados a tentar apanhar tudo o que cai do céu com uma sombrinha de cocktail…
Enfim…

Panphagia protos é um sauropodomorfo basal, daqueles que só existem nas primeiras fotos de família…

Referência: Martinez RN, Alcober OA, 2009 A Basal Sauropodomorph (Dinosauria: Saurischia) from the Ischigualasto Formation (Triassic, Carnian) and the Early Evolution of Sauropodomorpha. PLoS ONE 4(2):e4397.doi:10.1371/journal.pone.0004397

Imagens: da referência

(continuação)

São referidos números distintos mas é unânime que os números avançados, em 1993, por E.O. Wilson – que cerca de 30 000 espécies desaparecem por ano – se encontram desactualizados, mas por defeito…

Porque devemos então preocupar-mo-nos que uma espécie de anfíbio da América do Sul se extinga?

Referências
existe vasta bibliografia referente a extinções em massa; recomendo sobretudo os trabalhos de Douglas Erwin, que há mais 15 anos teve a simpatia e modéstia de responder directamente a uma questão trivial de um estudante de licenciatura sobre …o estudante era eu; a questão tenho pudor em a revelar.

Imagens (dos dois posts e por ordem):
daqui, daqui, daqui, daqui, daqui e, finalmente daqui.

A propósito do aparecimento dos primeiros tetrápodes e do Tiktaalik, republico um post e artigo de jornal que publiquei em 2007.

“Tira daí as patas!”, grita um qualquer mamífero de forma semi-agressiva.

Mas e se fosse um peixe?
“Dois belos pés!” afirma o comentador desportivo, numa tarde de futebol.
Nós temos. Os peixes não.
A “simples” diferença na forma do esqueleto, como ter “mãos” e “pés” ou autópodes, carrega uma importante história evolutiva desde os peixes até aos animais como nós.
Ao segurar um jornal, o leitor está, em termos evolutivos, a utilizar uma barbatana muito complexa e evoluída, e pertence a um grupo de vertebrados chamados tetrápodes, animais com quatro membros, que incluem animais como os mamíferos, aves, répteis e anfíbios.

O aparecimento dos ossos dos dedos em alguns anfíbios deveria ser resultado de nova “maquinaria” genética, pois todas as estruturas orgânicas são o resultado da informação que está contida nos genes. Será assim?

Um estudo publicado, a 24 de Maio (de 2007), na revista Nature, refere que os genes necessários à formação dos dedos das “mãos” e “pés” dos tetrápodes têm uma história que remonta há 360 milhões de anos ou seja antes de os animais terem feito a “invasão” da terra. O estudo molecular dos genes HoxD (genes reguladores do desenvolvimento em diferentes organismos e áreas do corpo, concretamente no desenvolvimento do esqueleto apendicular, i.e., dos membros) vem mostrar que o património genético necessário já estava presente em peixes primitivos como o actual peixe actinopterígeo Polyodon spathula, considerado um autêntico fóssil vivo.
A análise genética deste animal permitiu afinar as informações paleontológicas com as da biologia do desenvolvimento, possibilitando que estas analisassem dados genéticos de peixes menos “evoluídos” – os actinopterígeos – e os comparassem com os dos tetrápodes. Tradicionalmente, estas análises eram efectuadas em peixes mais “evoluídos”, os teleósteos.

Os estudos paleontológicos em exemplares de transição morfológica entre peixes e animais com verdadeiros membros locomotores deixavam em aberto a possibilidade daquela “revolução” evolutiva se ter dado de uma forma rápida em termos de tempo geológico mas o Polyodon revelou que o património genético que permitiu o aparecimento de verdadeiras patas é mais antigo do que se suponha.
Fundamental para se compreender esta “novela” científica é o conhecimento dos fósseis de transição deste trajecto evolutivo.
Os “fotogramas” que permitem visualizar as alterações morfológicas entre as barbatanas e verdadeiros membros locomotores são vários. Conhecia-se já há algum tempo a parte mais inicial do “filme” – os peixes Eusthenopteron e Panderichthys – e a mais avançada – os anfíbios do Devónico superior como Acanthostega e Ichthyostega. Recentemente foi descoberto mais um “fotograma” – o peixe Tiktaalik; este, apresenta um mosaico de características morfológicas antigas e modernas, no trajecto evolutivo para o aparecimento de verdadeiros autópodes.

Algumas curiosidades morfológicas destes “primos” afastados: Ichtyostega possuía sete dedos em cada pata; o Acanthostega, oito. Desculpem mas não resisto a dizer: “vão-se as barbatanas mas fiquem os dedos!”.
Da próxima vez que um qualquer criacionista falar em falta de fósseis de transição nada como descrever estes belos nomes – Eusthenopteron, Panderichthys, Acanthostega, Tiktaalik e Ichthyostega!

Um outro estudo, de 2006 e desta vez embriológico, levado a cabo em Barcelona, permitiu analisar o processo de formação e disposição de dois ossos do pé em embriões humanos – o calcâneo (osso que constitui o nosso calcanhar) e o astrágalo, ambos ossos do pé.
Foram descritas semelhanças morfológicas entre um embrião humano de 33 dias, nas extremidades inferiores, com barbatanas; aos 54 dias o calcâneo e o astrágalo estão localizados no mesmo preciso local que em Bauria cynops, um réptil mamaliforme que viveu há 260 milhões de anos. As semelhanças anatómicas de posicionamento às 8 semanas e meia dos ossos referidos são enormes entre o embrião humano e a espécie fóssil Diademodon, que viveu há 230 milhões de anos.
Os autores afirmam que, nesta fase, o posicionamento, e respectivas consequências ao nível da locomoção, dos ossos analisados estão a meio “caminho” entre répteis e mamíferos. Este tipo de análises incr
ementa o conhecimento morfológico efectuado por vários autores no séc. XIX, mesmo antes de Darwin publicar a sua obra magna, como Karl Ernst von Baer (1792-1876), que notou semelhanças morfológicas entre embriões de grupos diferentes.
Conta a “tradição”, que von Baer, trabalhava no seu gabinete, e encontrou dois frascos com embriões de aves e lagartos; sem rótulos, não os pôde distinguir à primeira vista…

Von Baer propôs que estádios embrionário iniciais conservavam padrões morfológicos comuns a vária espécies sendo os estádios mais avançados reveladores de divergência morfológica – as similitudes observadas entre embriões humanos e espécies do passado comprovam que anda bem que os frascos de von Baer deveriam ter os rótulos!
Resumindo: espécies que divergem morfologicamente em estádios mais iniciais irão ser morfologicamente mais distintas em estádios adultos.

Von Baer foi pioneiro nas propostas que fez ao nível do desenvolvimento embrionário sendo o seu trabalho basilar numa das áreas mais importantes das Biologia actual – a evolução e o desenvolvimento, Evo-Devo.
De tudo o que vimos só me resta afirmar que a as teorias evolutivas que explicam o nosso trajecto na história da Terra têm cada vez mais “pés para andar…!”
(Publicado no jornal O Primeiro de Janeiro a 31/5/2007)

BIBLIOGRAFIA
Carroll, R.L., Irwin J. & Green, D.M. 2005. Thermal physiology and the origin of terrestriality in vertebrates. Zool. J. Linn. Soc. 143: 345–358.

Carroll, S. B. 2005. Endless Forms Most Beautiful: The New Science of Evo Devo and the Making of the Animal Kingdom, W. W. Norton & Company.

Davis, M.C. et al. 2007. An autopodial-like pattern of Hox expression in the fins of a basal actinopterygian fish. Nature 447: 473-476.

Evo-Devo - http://www.pnas.org/cgi/content/full/97/9/4424

Goodwin, B. 1994. How the Leopard Changed its Spots, Phoenix Giants.

Isidro, A. & Vazquez, M.T. 2006. Phylogenetic and ontogenetic parallelisms on talo-calcaneal superposition. The Foot 16, 1-15.

FIGURAS
Carroll, R.L., Irwin J. & Green, D.M. 2005. Thermal physiology and the origin of terrestriality in vertebrates. Zool. J. Linn. Soc. 143: 345–358.

Clack, J. 2002. An early tetrapod from Romer’s Gap, Nature 418, 72 - 76.
Horder, T.J. 2006. Gavin Rylands de Beer: how embryology foreshadowed the dilemmas of the genome. Nat Rev Genet. 7(11):892-8.

Traços e traços.
Linhas que unem tipos e formas.
As ilhas imutáveis e isoladas que eram as espécies, criaram laços.
As mais próximas e as mais afastadas, todas unidas pelas pontes de Darwin.

Imagem* - a primeira árvore evolutiva desenhada por Darwin, em 1837. A única ilustração de “A Origem das Espécies” é uma árvore evolutiva.
Referência - Gregory, T.R. 2008. Understanding Evolutionary Trees. Evolution Education Outreach 1: 121–137.

Os Executivos são todos iguais.
Estejamos onde estivermos, conseguimos identificar um quadro importante de uma empresa – o vestuário, o calçado e os adereços são semelhantes. Independentemente das diferentes empresas a que pertencem, percursos de vida, educação e anos de carreira, um executivo transmite uma imagem perfeitamente identificável, estejamos em Nova Iorque, Tóquio ou na Bolsa de Lisboa.
Mas para que utilizo eu uma das imagens de marca do capitalismo?
Tal como os executivos adoptam uma imagem semelhante, a Natureza reproduz formas e funções semelhantes em organismos muito diferentes.
Tubarões e golfinhos, ao nível do seu plano corporal, são muito semelhantes, apesar de um ser um peixe e o outro um mamífero, e estarem separados evolutivamente por 400 milhões de anos.
Tubarões e golfinhos podem ser apontados como exemplos de Evolução Convergente – aquisição independente de características físicas semelhantes por parte de seres vivos muito diferentes.

Existem outros exemplos de Evolução Convergente: os membros anteriores das aves, dos morcegos e dos pterossáurios (répteis voadores, parentes e contemporâneos dos dinossáurios) apresentam formas seme lhantes. Embora de grupos diferentes, separados por milhões de anos de evolução, possuem estruturas anatómicas que lhes permitem (ou permitiam, no caso dos pterossáurios) uma mesma função: voar. A locomoção bípede (somente nos dois membros posteriores) evoluiu de forma convergente nos humanos e nas aves – nestas surgiu há mais de 200 milhões de anos, nos seus dinossáurios antepassados; nos seres humanos, a transição para a locomoção bípede, há uns meros milhões de anos…
Os leitores e os pombos partilham, convergentemente, este tipo particular de locomoção com alguns roedores, com os cangurus e com alguns lagartos - facultativamente nestes.
Mas qual o “motivo” da Natureza para organismos tão afastados, em termos evolutivos, apresentem estruturas e funções tão semelhantes?
A primeira justificação passa pelos condicionamentos de design e de eficiência orgânica.
Quem não tem muita paciência para cuidar de plantas em casa conhece os cactos. Estas plantas apresentam formas características, adaptadas aos climas desérticos – forma alongada ou arredondada, sem folhas (para não perderem água) e as folhas que possuem estão transformadas em espinhos e tecidos internos capazes de retenção de água. Mas, onde ia eu?
A maioria dos amantes de cactos não sabe é que… está a ser “traída”! Não possuem cactos (família Cactaceae e originários da América do Norte) mas sim plantas da família Euphorbiaceae. Mas a “traição” é justificável… As plantas que consideramos cactos desenvolveram, pelo fenómeno de evolução convergente, formas idênticas às plantas dos westerns. Vivendo em climas igualmente áridos, mas em África, as Euphorbiaceae necessitaram de adaptar a sua estrutura para evitar perdas de água e…”imitaram” os cactos!

A segunda razão, por detrás da evolução convergente, envolve o sucesso da imitação.
Podemos utilizar um exemplo da cultura humana – a música. Já todos nós constatámos que quando um grupo musical tem sucesso logo aparecem vários outros a o imitar. As condições do mercado e do gosto musical num determinado momento são as certas, de maneira que os imitadores também vingam, por se aproveitarem de um modelo vencedor.
Na Natureza, a “imitação” estrutural também funciona de maneira equivalente. Por exemplo quer os veados quer os cavalos desenvolveram membros finos e esguios, assentes no desenvolvimento do dedo III (central) e redução dos restantes.
Estas adaptações permitiam a optimização da corrida. Quer uns quer outros tinham o mesmo tipo de predadores e, ao longo de milhões, desenvolveram anatomias semelhantes.
A Selecção Natural conduziu espécies competidoras de um mesmo ecossistema por trilhos evolutivos paralelos, pois o sucesso evolutivo estava dependente da economia da forma, da função e do design. Todos nós já constatámos que quando um determinado produto tem sucesso comercial, logo aparecem imitações.
É o ritmo da sociedade de consumo.
Ainda bem que não existem patentes na Natureza!

(Publicado no jornal O Primeiro de Janeiro a 16/02/2006)

Imagens - daqui, daqui e daqui
(a primeira não me recordo…)

A propósito desta notícia, já ela imbuída no espírito do Euro 2008, relembro um texto publicado anteriormente, na altura referente ao Mundial 2006.

Mundial de Futebol – cangurus, coalas e extinções?

(Publicado no jornal O Primeiro de Janeiro a 10/06/2006)

O Campeonato do Mundo de futebol que se avizinha será um palco de intensos combates. Ao longo de Junho e parte de Julho assistiremos a confrontos entre intervenientes que terão o mesmo objectivo e jogarão com as mesmas regras.
Dos confrontos que se avizinham sairão sobreviventes e extintos; adaptados e inadaptados; momentos de sorte e azar; e, sobretudo, intervenientes que lograrão atingirem os seus objectivos e outros…que nem por isso.
Acima de tudo será um período em que tudo se decidirá e nada ficará como dantes.
O acontecimento que é o Mundial de futebol, pode apresentar algumas analogias, umas mais lineares que outras, com um dos processos fundamentais na História da Terra e dos seres vivos – a Evolução.
Encarando cada selecção como um organismo perceber-se-á que poderemos corresponder os jogadores aos órgãos ou estruturas dos organismos. Cada jogador é especializado numa determinada função e, no Mundial, teremos os melhores para um papel específico em campo – ou talvez não, já sei que falta o Quaresma…
Assumindo esta comparação poderemos então entrar neste momento “evolutivo” que é o Mundial.

“Mundiais” na História da Terra?

Existem momentos na História da Vida na Terra em que se alteram as condicionantes do meio ambiente (alterações climáticas; vulcanismo; impacto de objectos extraterrestres; etc.) ou mesmo as relações estabelecidas entre os próprios seres vivos.
Genericamente esses momentos conduzem a extinções que, em maior ou menor grau, conduzirão ao desaparecimento de espécies animais e vegetais. Para além do efeito directo sobre aquelas que desaparecem, existe igualmente um efeito sobre as que ficam – podem explorar e ocupar mais nichos ecológicos, inclusive os daquelas que foram extintas.
Um destes exemplos foi o que se passou no final do Cretácico com a extinção de muitas espécies, entre as quais os famosos dinossáurios (pelo menos os não-avianos).
Da mesma forma as equipas de futebol, em especial em momentos como o Mundial, também sofrem pressões do seu meio envolvente – desgaste físico; desgaste psicológico; lesões – e terão que gerir as tensões com as suas “armas” – capacidade técnica; rigor táctico; capacidade de se adaptar ao adversário.
Apesar de tecnicamente muito dotadas (por ex. o Brasil), tecnicamente disciplinadas (por ex. a Alemanha) e mentalmente fortes (aqui é mais difícil…), algumas selecções apresentam, por isso, um tipo de jogo muito especializado, por vezes sem capacidade de adaptação ao adversário e/ou às condições ambientes (apoio dos adeptos; temperatura; pressão dos media).
Normalmente estas equipas saem derrotadas em fases de eliminação pois não têm tempo ou engenho para se adaptarem, para corrigirem o que estava menos bem.
Na História Natural existem equivalentes.
A maioria das pessoas já ouviu falar, pelo menos uma vez, em marsupiais – por exemplo o canguru e o coala.
Este grupo de mamíferos, distingue-se, dos mamíferos placentários, de que nós humanos fazemos parte, por os seus descendentes se desenvolverem externamente, numa bolsa da fêmea – o marsúpio.
Os marsupiais surgiram no mesmo momento em que os mamíferos placentários, competindo com estes por nichos ecológicos semelhantes.
A América do Sul apresentou uma fauna variada e diversificada de marsupiais até ao instante geológico em que o Istmo do Panamá se formou – há cerca de 3 milhões de anos, no Pliocénico.
Esta estrutura geográfica permitiu que os mamíferos placentários do norte, até aí isolados dos “primos” meridionais, migrassem para sul. Deste confronto evolutivo ganharam em larga maioria os placentários tendo a maioria dos marsupiais existentes na América do Sul sido extinta – hoje em dia a larga maioria dos marsupiais existentes é proveniente da Austrália, que funcionou como refúgio para este grupo de animais.
Apesar de altamente especializados, os marsupiais não estavam preparados para o “combate evolutivo” com os placentários do norte.
Da forma semelhante, algumas selecções apresentam um “fio” de jogo bonito, tecnicamente muito desenvolvido mas sem capacidade adaptativa para confrontos com equipas tecnicamente menos desenvolvidas. Umas conseguem adaptar-se e superar o adversário. Outras e por diversos motivos não o conseguem.
Há quatro anos atrás encontrava-me em Madrid quando decorreu o jogo EUA-Portugal. A nossa selecção era tecnicamente mais forte; éramos favoritos. Mas tal como os marsupiais do sul, Portugal foi incapaz de se adaptar à mudança; perdemos porque fomos mais fracos fisicamente; porque menosprezámos o adversário; porque, enfim, não fomos capazes de nos adaptar ao “ambiente”.
Esperemos que a espécie “Selecção”, neste Mundial, consiga superar o momento de intensa pressão “evolutiva” a que estará sujeita, e que, após a “extinção” que se avizinha, possa transmitir a sua herança aos descendentes…

Referências:

Erwin, D.H. 2001 Lessons from the past: Biotic recoveries from mass extinctions. PNAS vol. 98 no. 10 5399-5403

Imagens - Veer