Como os primeiros mamíferos prosperaram ao lado dos dinossauros

A noite está a cair no início do Jurássico há 185 milhões de anos atrás, e o Kayentatherium está a cuidar da sua recém-nascida ninhada. Fortes chuvas assolam o banco por cima da sua toca enquanto ela olha para as suas dúzias de crias minúsculas. Ela tem aproximadamente o tamanho de um gato grande e poderia facilmente passar por um mamífero, mas o seu grande maxilar, os seus dentes característicos e a falta de orelhas externas denunciam-na: ela é um cynodont, um membro do grupo a partir do qual os mamíferos evoluíram. A certa altura, sem aviso prévio, o banco encharcado desmorona, enterrando as crias e a sua mãe na lama.

Aí permaneceram até ao Verão de 2000, quando uma equipa de caçadores de fósseis liderada por Timothy Rowe na Universidade do Texas, em Austin, balanceou os seus ossos dispersos entre as rochas da Formação Kayenta no norte do Arizona.

Que o encontro inicial com os fósseis pouco fez para impressionar os paleontólogos. Eles desenterraram o bloco e enviaram-no de volta para o laboratório para serem guardados em segurança. Só nove anos mais tarde é que um especialista que preparava o fóssil para estudo notou algo surpreendente: incrustados no bloco estavam dentes minúsculos, e os ossos do maxilar tinham apenas 1 centímetro de comprimento. “Imediatamente pararam a preparação e pensaram em formas de examinar não destrutivamente os bebés”, diz Eva Hoffman, no Texas com Rowe na altura e agora uma paleontóloga no Museu Americano de História Natural na cidade de Nova Iorque. Em vez de invadirem a rocha, Hoffman e Rowe extraíram digitalmente os ossos com um scanner de tomografia micro computorizada (microCT), que utiliza raios X para criar imagens 3D de grão fino.

O que encontraram dentro da rocha foram os primeiros bebés conhecidos de mamíferos ou seus parentes do Jurássico – e não apenas um, mas 38 deles, colocando isto entre as descobertas mais significativas relacionadas com as origens dos mamíferos feitas na última década1. O Kayentatherium está à beira da mamífera – e os investigadores afirmam que ele fornece conhecimentos cruciais sobre quais as características que definem os mamíferos e quais as que estavam presentes nos seus parentes anteriores.

O esqueleto do Kayentatherium é semelhante ao dos mamíferos em muitos aspectos, mas o fóssil sugeriu que ele ainda se reproduzia muito como um réptil, dando à luz grandes ninhadas de descendentes de cérebro pequeno. Em contraste, “as mães mamíferas investem muito num menor número de bebés, cada um dos quais tem mais hipóteses de sobreviver”, diz Hoffman. Os bebés mamíferos passam mais tempo sob os cuidados dos seus pais, desenvolvendo cérebros relativamente grandes, enquanto que estas crias fósseis tinham ossos e dentes bem desenvolvidos, sugerindo que podiam cuidar de si próprios e não eram alimentados com leite, como todos os mamíferos são hoje.

A descoberta está entre uma massa de descobertas nos últimos 10-20 anos que são marcos esclarecedores na evolução dos mamíferos. Embora grandes descobertas estejam a surgir em todo o mundo, o maior número está a sair da China; em conjunto, eles derrubaram a crença agora datada de que os mamíferos da era dos dinossauros eram pequenos e insectívoros sem igual, e que procuravam uma vida nas sombras dos répteis gigantes.

Os fósseis revelaram que os primeiros mamíferos eram ecologicamente diversos e experimentavam planar, nadar, escavar e escalar. As descobertas começam também a revelar as origens evolutivas de muitas das principais características dos mamíferos – tais como a lactação, cérebros grandes e sentidos extremamente apurados.

“A explosão das descobertas dos primeiros mamíferos, particularmente da China, durante as duas últimas décadas tem sido reveladora, entorpecida e absolutamente deslumbrante”, diz David Krause, um paleontólogo vertebrado do Museu da Natureza e Ciência de Denver, no Colorado.

Esta avalanche de descobertas está também a suscitar o debate: alguns investigadores discordam sobre quais os grupos fósseis que são verdadeiros mamíferos e a forma da árvore genealógica dos mamíferos. “Queremos compreender a nossa história inicial na linguagem da biologia evolucionária, e é isso que me incendeia”, diz Zhe-Xi Luo, um paleontólogo da Universidade de Chicago em Illinois. “É por isso que todo este campo é tão interessante, porque o registo fóssil está a ficar cada vez melhor, e estamos a começar a abordar realmente algumas destas questões”

Fora das sombras

Em 1824, na Sociedade Geológica de Londres, o naturalista William Buckland apresentou ossos de um dos primeiros dinossauros conhecidos, o Megalossauro. Na mesma palestra, ele revelou pequenas mandíbulas de mamíferos que tinham sido encontradas no mesmo depósito fóssil. A sua presença sugeriu que os mamíferos tinham uma história muito profunda, mas como aconteceria repetidamente, as descobertas dos dinossauros ofuscaram completamente os mamíferos.

O lento laivo de mamíferos encontrados em todo o mundo continuou durante 150 anos. Depois, em 1997, os investigadores descreveram o primeiro mamífero antigo das rochas ricas em fósseis de Liaoning no nordeste da China2, e as comportas abriram. Desde então, foram lá encontrados 50 ou mais espécimes quase completos e “belos exemplares”, segundo Jin Meng, paleontólogo do Museu Americano de História Natural. Tal como os fósseis de dinossauros, são desenterrados por agricultores locais e vendidos a museus.

p> Mas os dinossauros continuaram a receber a grande maioria da atenção, diz o paleontólogo Steve Brusatte, da Universidade de Edimburgo, Reino Unido. “Só muito recentemente, através do trabalho de Luo, Meng e outros, é que os mamíferos estão a receber os seus devidos frutos”

A maior parte dos fósseis de mamíferos da China foram formados quando vulcões enterraram os animais em cinzas – e são requintadamente detalhados. Os fósseis típicos de mamíferos da era mesozóica (252 milhões a 66 milhões de anos atrás) são pouco mais do que fragmentos de dentes e maxilares, mas os espécimes chineses têm frequentemente esqueletos inteiros, com pêlo, pele e órgãos internos. “Temos muitos pormenores para responder a questões científicas”, diz Meng, Ele está interessado em compreender a evolução do ouvido dos mamíferos, por exemplo.

a>a>a descoberta anulou o dogma anterior. “Costumávamos dizer que durante o tempo dos dinossauros, os mamíferos eram totalmente pouco espectaculares. Que eles eram apenas estas pequenas coisas de ratos que se espalhavam nas sombras”, diz Brusatte. Mas estes animais “estavam a sofrer a sua própria explosão evolutiva”, diz ele.

Os mamíferos apareceram pela primeira vez há pelo menos 178 milhões de anos atrás, e espalharam-se entre os dinossauros até que a maioria desses animais, com excepção das aves, foram exterminados há 66 milhões de anos. Mas os mamíferos não tiveram de esperar por essa extinção para se diversificarem em muitas formas e espécies. “Estas novas descobertas documentam uma enorme diversidade ecológica, até então sonhada”, diz Richard Cifelli, paleontólogo da Universidade de Oklahoma em Norman.

entre as primeiras inovações que os investigadores começaram a encontrar na forma fóssil foram as que tinham a ver com a locomoção. Em 2006, a equipa de Meng relatou o primeiro mamífero planador3, Volaticotherium de 164 milhões de anos, que tinha membranas das asas feitas de pele peluda, como os esquilos voadores de hoje. Em 2017, a equipa de Luo acrescentou Vilevolodon e Maiopatagaium4,5, que viviam aproximadamente na mesma altura e pertenciam a um grupo chamado os haramiyids. Estes animais andaram entre as árvores ao lado de alguns dos primeiros dinossauros voadores, tirando partido de recursos alimentares anteriormente inexploráveis.

Os investigadores encontraram outras especializações que assumiram ter evoluído apenas mais tarde: Agilodocodon podia trepar às árvores e roer a casca para se banquetear com seiva6; o Castorocauda, habitante do rio do tamanho de um ornitorrinco, tinha pés de teia e uma cauda de castor para nadar7; e Docofossor tinha patas e garras para escavar, e parecia uma toupeira moderna8.

Estes mamíferos também se tinham adaptado a uma multidão de dietas, muito mais diversas do que anteriormente se supunha. Em 2014, Krause descreveu a Vintana de Madagáscar9, uma herbívora que talvez se tenha alimentado de raízes e sementes. E o carnívoro de tamanho lobo Repenomamus, que a equipa de Meng relatou em 2005, tinha ossos de dinossauro bebé no seu estômago10. Muitos destes recém-descobertos mamíferos fósseis pertencem a subgrupos de longa extensão, diz Meng. Em contraste com a panóplia que existia no Mesozóico, os mamíferos hoje em dia vêm em apenas três variedades: os placentários, que constituem a maioria das espécies e incluem seres humanos; os marsupiais, como os cangurus e coalas, em que a gestação no útero é breve e o desenvolvimento continua numa bolsa; e os monotremes de postura de ovos, representados apenas pelo ornitorrinco e vários equidnas. “Mas na história geológica, houve muitos outros grupos como os multituberculados, triconodontes e haramiyids”, diz Meng. “Os mamíferos eram na verdade muito diversos no Jurássico”

alguns, tais como o Juramaia astuto – descrito pela equipa de Luo em 2011 e datado de 160 milhões de anos atrás – estão entre os primeiros mamíferos placentários e por isso têm potencial para serem os nossos antepassados11.

E alguns mamíferos da era dos dinossauros eram muito maiores do que se suspeitava, também. O Repenomamus tinha 12-14 quilos, e o Vintana do tamanho de um guaxinim pesava 9 kg. “É excitante que tenhamos deitado abaixo os velhos mitos de que os primeiros mamíferos vinham de um antepassado muito humilde e generalizado”, diz Luo.

Os achados não são apenas da China. Fósseis importantes também vêm dos Estados Unidos, Espanha, Brasil, Argentina, Madagáscar e Mongólia. Alguns dos fósseis mais intrigantes e mais antigos – assim como as maiores lacunas no nosso conhecimento – relacionam-se com os continentes do sul, onde apenas cinco géneros de mamíferos mesozóicos e seus parentes são conhecidos, em comparação com mais de 70 géneros de latitudes do norte. Nas últimas duas décadas, o Brasil produziu vários fósseis Triássicos com mais de 200 milhões de anos de idade. Guillermo Rougier, paleontólogo da Universidade de Louisville, no Kentucky, descreve-os como “descobertas incríveis” que estão mesmo na cúspide entre os mamíferos e os seus antepassados cynodont. “Estas formas mostram realmente uma progressão muito transitória de coisas que são tipicamente não-mamíferos, para coisas que têm praticamente todas as características dos primeiros mamíferos”

Mamíferos imperdíveis

Os últimos achados estão também a oferecer pistas sobre a evolução das características-chave dos mamíferos. Por exemplo, a audição aguçada dos mamíferos deve-se em parte a ossos minúsculos no ouvido médio – o martelo, a bigorna e o ectotímpânico. Mas nos antepassados reptilianos dos mamíferos, estes ossos faziam parte do maxilar, e eram utilizados para mastigar em vez de ouvir. Os precursores de mamíferos, tais como o Morganucodon, de tipo astuto, de há 205 milhões de anos, relataram um protótipo do arranjo de mamíferos que permitia ambas as funções12.

Em 2011, Meng relatou um intermediário13: um espécime de 120 milhões de anos da China pertencente a um grupo de mamíferos chamado eutriconodonts e chamado Liaoconodon hui (ver ‘Mammal hallmarks’). O fóssil do tamanho de um rato revelou três ossos de orelhas médias, mas ainda estavam presos à mandíbula por cartilagem. “A função auditiva e a função mastigatória ainda não estavam completamente separadas”, explica ele. Esta foi uma dura evidência da transição evolutiva da mandíbula para o ouvido.

Outra característica única dos mamíferos é a forma sofisticada como mastigam e ingerem alimentos em pequenos embrulhos, em vez de engolir coisas inteiras como fazem as cobras e os jacarés. Para tornar isso possível, os mamíferos desenvolveram uma grande variedade de dentes complexos para morder e moer alimentos.

Mas como bebés, os mamíferos são alimentados de outra forma – amamentando a partir das glândulas mamárias da sua mãe. “Todo o nosso grupo tem o nome desta incrível inovação biológica”, diz Luo. A ingestão de leite é possível graças à capacidade de sugar e engolir, auxiliada pelos ossos hióides da garganta e músculos que os suportam. Este aparelho também forma a caixa de voz.

Em Julho, Luo publicou um artigo revelando um docodont de 165 milhões de anos de idade, do tamanho de um voleodonte – um parente próximo de verdadeiros mamíferos – que tinha os ossos hioides da sua garganta preservados14. Microdocodon gracilis é o mais antigo animal conhecido por ter sido capaz de mamar como um mamífero moderno.

Este nível de detalhe é raro, e – semelhante ao estudo das crias do Kayentatherium – o trabalho nos ossos da orelha e da garganta só foi possível através dos avanços nas técnicas de scanning microCT, diz Krause. A técnica também revelou detalhes sobre as capacidades olfactivas e o cérebro dos primeiros mamíferos. Estas revelações são “respirar vida nestes primeiros mamíferos de formas que anteriormente eram impossíveis e quase inconcebíveis”, diz ele.

Muito da constelação de características que pensamos como definindo os mamíferos – dentes complexos, excelentes sentidos, lactação, pequeno tamanho da ninhada – podem na realidade ter evoluído antes dos verdadeiros mamíferos, e muito rapidamente. “Cada vez mais parece que tudo saiu numa explosão muito curta de experimentação evolucionária”, diz Luo. Na altura em que criaturas semelhantes aos mamíferos andavam por aí no Mesozóico, ele diz, “a linhagem já adquiriu o seu aspecto moderno e adaptações biológicas modernas”.

Family drama

P>Embora os especialistas concordem em muitos pontos, ainda há muito debate sobre como os primeiros grupos de mamíferos estão relacionados, e que grupos são verdadeiros mamíferos. Isto leva à incerteza sobre como os traços chave evoluíram, diz Hoffman.

Um ponto de colagem entre Meng e Luo, que desenvolveram cada um as suas próprias árvores evolutivas, são os haramiyids. Meng pensa que este grupo precoce pertence aos verdadeiros mamíferos, enquanto Luo está convencido de que é um ramo secundário. Os haramiyids mais antigos conhecidos são de 208 milhões de anos atrás no Triássico. Se são verdadeiros mamíferos, então as origens dos mamíferos remontam pelo menos a essa distância – se não, então o mamífero mais antigo conhecido tem 178 milhões de anos, bem dentro do Jurássico.

Mais fósseis ajudarão a resolver tais questões, e trarão mais surpresas. Krause e Meng dizem que ambos estão a estudar fósseis excitantes, mas ainda não publicaram as suas descobertas, e dezenas de espécimes não estudados encontram-se amontoados nos escritórios dos seus colegas chineses.

Paleontologistas têm muitos itens nas suas listas de desejos. Uma característica que Luo quer compreender são as taxas de crescimento. Os répteis crescem lentamente ao longo das suas vidas, enquanto que os mamíferos crescem em rebentamentos na juventude e depois no planalto. Ele adoraria encontrar uma série de fósseis, desde bebés a adultos, para ver isto acontecer. “Esta é uma das características mais críticas nos mamíferos que ajudam a definir a nossa biologia”, diz ele.

Both Hoffman e Meng concordam que embriões e mais bebés seriam achados significativos – e, tal como a descoberta do Kayentatherium com as suas dúzias de recém-nascidos, eles ajudar-nos-iam a identificar a data em que apareceram as pequenas ninhadas ao estilo dos mamíferos. O sonho de Meng é encontrar um mamífero grávido. “Isto está sempre na minha mente que vou encontrar um mamífero que dentro do esqueleto se pode ver um esqueleto muito delicado, que ou é um ovo que não eclodiu, ou é um feto mais interessante”, diz ele.

Se a enxurrada de descobertas ensinou alguma coisa aos investigadores, é que cada descoberta fóssil tem o potencial de acrescentar um capítulo à história evolutiva ou mesmo de inverter a narrativa prevalecente na sua cabeça. “Estamos realmente nesta excitante, quase maníaca fase de muitas novas provas a chegar, e vai levar tempo a sintetizar”, diz Brusatte.