Dois estudos, publicados em PNASacabam de modificar a cronologia da evolução dos sentidos nos ancestrais dos mamíferos. Um deles mostra que já existia um tímpano funcional há 250 milhões de anos em Trinaxodonteuma espécie pertencente ao grupo irmão dos mamíferos. A outra estabelece uma equação confiável entre o tamanho do bulbo olfatório e o repertório genético dos receptores odoríferos. Juntos, eles lançam uma nova luz sobre a construção progressiva dos sentidos na linhagem que levará aos mamíferos modernos.
Um tímpano operacional 50 milhões de anos antes do esperado
Os cinodontes constituem um grupo de animais muito antigos cujos primeiros exemplares datam do final do Permiano, há 260 milhões de anos, bem antes do reinado dos primeiros dinossauros. Eles evoluirão nos períodos subsequentes para dar origem a mamíferos placentários, marsupiais e monotremados, mamíferos que põem ovos como o ornitorrinco. Na casa de Trinaxodon liorhinusum dos cinodontes mais conhecidos, os ossos do ouvido médio ainda estão embutidos na mandíbula e estão envolvidos tanto na mastigação quanto na audição. Durante décadas, este compromisso anatómico levou os especialistas a assumir que estes animais percebiam sons principalmente através da condução óssea, colocando as suas mandíbulas no chão para perceber vibrações.
No estudo realizado na Universidade de Chicago, os pesquisadores combinaram imagens e modelagem para reconstruir digitalmente o sistema auditivo completo de Trinaxodonteintegrando um tímpano de tecido mole alojado no ângulo da mandíbula. O modelo permite então simular a resposta mecânica de cada componente (tímpano, ossículos, mandíbula) a ondas sonoras de diferentes frequências e intensidades.
Simulações mostraram que as ondas sonoras aplicadas ao tímpano do Thrinaxodon (parte superior) teriam permitido que ele ouvisse com muito mais eficiência do que apenas através da condução óssea (parte inferior). Créditos: April I. Neander, Alec Wilken.
O resultado indica que o tímpano está suficientemente desenvolvido e flexível para transmitir sons. De acordo com os dados coletados, a faixa auditiva dos Trinaxodonte varia de aproximadamente 38 a 1243 hertz, com sensibilidade máxima em torno de 1000 hertz. Por outro lado, rotas alternativas de transmissão sonora, por condução óssea, revelam-se muito ineficazes e incapazes de cobrir toda a extensão.
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Para Zhe-Xi Luo, coautor do estudo, esta eficácia precoce da audição aérea muda profundamente a leitura ecológica destes animais: “a audição nos permite perceber o ambiente em situações onde a visão, o olfato ou o tato não ajudam em nada. Ouvir um predador vindo por trás pode significar a diferença entre a vida e a morte“. Em outras palavras, muito antes do surgimento dos mamíferos, alguns de seus ancestrais já possuíam uma ferramenta sensorial fundamental para evoluir em ambientes complexos, provavelmente com pouca luz.
O estudo também sugere uma separação funcional mais clara do que o esperado entre alimentação e audição. Mesmo que o ouvido médio Trinaxodonte permanece preso à mandíbula e, portanto, sensível aos movimentos de mastigação, a presença de um tímpano flexível abre caminho para uma dissociação progressiva entre essas duas funções. “Nesta fase da evolução, um tímpano de membrana flexível suspenso por ossículos já cria a possibilidade de separar o ouvido médio da mandíbula, para melhor isolar a audição dos distúrbios ligados à mastigação. explica Zhe-Xi Luo.
Cheiro, um sentido legível em endocrânios fósseis
Se a audição começa a revelar os seus segredos, o olfato também permanece há muito tempo um ponto cego na paleobiologia. Essencial para a busca de alimento, evitando predadores ou interações sociais, esse sentido depende de tecidos moles que não fossilizam. Como podemos então avaliar as capacidades olfativas de um animal extinto há milhões de anos?
Simplesmente medindo o tamanho do bulbo olfatório, a parte anterior do cérebro dedicada ao processamento de odores, que deixa uma marca óssea no crânio. Essa impressão, visível nos endocrânios fósseis, pode ser medida com precisão usando o scanner.
Diferenças no endocrânio do bulbo olfatório em cinco mamíferos extintos icônicos. O endocrânio do bulbo olfatório é mostrado em amarelo, enquanto o restante do endocrânio é mostrado em cinza escuro. Os crânios não estão em escala. Créditos: Martinez et al.
Pesquisadores do Museu Nacional de História Natural de Stuttgart analisaram crânios representando todas as ordens atuais de mamíferos, desde o musaranho pesando alguns gramas até o elefante africano pesando várias toneladas. A esta base morfológica, a equipe associou dados genômicos detalhados, relativos ao número de genes funcionais de receptores olfativos em cada espécie.
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O resultado mostra uma correlação forte e robusta entre o volume relativo do bulbo olfatório e o número de receptores funcionais de odor. Esta relação permite construir um modelo preditivo, capaz de estimar as capacidades olfativas de espécies extintas. Assim, descobrimos que as primeiras baleias do Eoceno, ainda parcialmente terrestres, possuíam um bulbo olfativo volumoso, sugerindo um olfato desenvolvido.
Por outro lado, os odontocetos atuais, como os golfinhos, viram esta estrutura consideravelmente reduzida durante a sua adaptação à vida aquática. Gatos dente-de-sabre ou tilacinos também apresentam perfis olfativos consistentes com suas supostas ecologias. Este método, agora validado, conduzirá certamente a uma melhor compreensão das capacidades e do ambiente dos primeiros mamíferos.