Encontrados primeiros fósseis de pulmões de ave da era dos dinossauros

Cerca de 120 milhões de anos atrás, onde é hoje a região nordeste da China, uma ave morreu em uma erupção vulcânica. A queda de cinzas enterrou o animal tão repentinamente que seus tecidos moles não tiveram tempo de deteriorar. Ao longo de milhões de anos, minerais infiltraram-se nesses tecidos e preservaram sua forma.

Agora, os pesquisadores revelam esse espécime impressionante, que contém os primeiros pulmões fossilizados já encontrados em uma ave primitiva.

A espécie Archaeorhynchus spathula vivia juntamente com outros dinossauros que não eram aves durante o período Cretáceo. O fóssil recém-encontrado, que preserva penas e importantes tecidos moles, mostra que os pulmões dessa ave primitiva se assemelham muito aos pulmões encontrados nas aves modernas, o que sugere que os pulmões extremamente eficientes das aves, uma adaptação crucial para o voo, surgiram pela primeira vez antes do que se pensava, destacando a forma como as aves—os últimos dinossauros vivos—herdaram diversos traços marcantes de seus ancestrais extintos.

“Tudo o que sabíamos sobre pulmões, sobre a respiração e sobre a evolução [das aves] foi presumido com base apenas em indicadores esqueléticos", afirma Jingmai O’Connor, coautor do estudo e paleontólogo do Instituto de Paleontologia de Vertebrados e Paleoantropologia de Pequim, na China. "Agora sabemos que nossas suposições foram bem menos valiosas do que deveriam ter sido”.

O’Connor apresentou a descoberta em 18 de outubro na reunião anual da Sociedade de Paleontologia de Vertebrados em Albuquerque, no Novo México, e a descoberta será publicada no periódico Proceedings of the National Academy of Sciences.

“Esta é uma descoberta surpreendente”, afirma Colleen Farmer, anatomista e fisiologista da Universidade de Utah, que analisou o estudo. “É normal encontrar pulmões semelhantes aos de aves nesse grupo de dinossauros, mas o mais incrível é descobrir provas concretas dessa estrutura mole.”

O enigma respiratório

A fossilização em si é rara e mais raros ainda são os fósseis que preservam traços de tecidos moles. Até agora, os pesquisadores encontraram peixes antigos com corações fossilizados e dinossauros encouraçados com pele rugosa. A própria O’Connor encontrou folículos ovarianos—as bolsas que contém ovos não fertilizados—em aves da era dos dinossauros. E três estudos anteriores descreveram pedaços e partes de pulmões fossilizados.

É excepcionalmente útil ter pulmões de um fóssil de ave para tentar reconstruir como as aves evoluíram a tal ponto de se tornar animais voadores tão eficazes.

Pulmões funcionam trocando oxigênio e CO₂ através de uma fina membrana rica em vasos sanguíneos. Quanto mais extensa e fina essa membrana, mais eficientes—e intricadamente pregueados—se tornam os pulmões. Em algumas pessoas, as superfícies internas de seus pulmões chegam a superar 45 metros quadrados.

Como o voo propulsionado gera um cansaço brutal, as aves levaram os pulmões ao extremo. Elas possuem pulmões altamente subdivididos, os tecidos se enrolam ao redor das costelas para sustentação. Ao contrário dos outros animais, os pulmões de aves não contraem e expandem, eles se ligam a uma série de sacos aéreos individuais situados abaixo dos pulmões e que atuam como foles. Essas adaptações, conta Farmer, permitem que as membranas do pulmão fiquem excepcionalmente delgadas—o que as torna excepcionalmente eficientes na absorção de oxigênio, o que facilita mais ainda a nutrição de músculos utilizados no voo. Mas quando esses pulmões especializados evoluíram?

Inicialmente, O’Connor e seus colegas do Museu da Natureza Shandong Tianyu da China não estavam tentando decifrar esse enigma respiratório. Estavam interessados no fóssil pelo fato de ser o primeiro a preservar a plumagem da A. spathula, inclusive suas penas ornamentais da cauda—a primeira já encontrada nesse grupo de aves extintas.

Contudo, quando O’Connor e seu colega Xiaoli Wang examinaram o fóssil, notaram dois emaranhados incomuns feitos de um material com manchas brancas no tronco da ave. As estruturas formavam dois lobos distintos no peito do animal, sinal de que poderiam ser pulmões fossilizados.

Quando os pesquisadores fizeram a primeira descrição do fóssil, eles se concentraram nas penas, mencionando os possíveis pulmões apenas superficialmente. Segundo O’Connor, o primeiro estudo deles foi rejeitado depois de um revisor lamentar que a equipe não tinha comprovado categoricamente que as estruturas se tratavam de pulmões.

Em resposta, O’Connor e Wang decidiram analisar os possíveis pulmões mais a fundo. Utilizando microscópios poderosos, a equipe revelou vãos hexagonais minúsculos com menos de um décimo da largura de um fio de cabelo humano. Para entender esses vãos, O’Connor enviou um e-mail para John Maina, professor da Universidade de Johanesburgo e especialista em anatomia de pulmões de aves. Maina, que é um dos coautores do estudo final, respondeu que as estruturas se assemelhavam às câmaras internas finamente subdivididas de pulmões de aves. Os microscópios mostraram inclusive canais aéreos individuais.

“Eles me rejeitaram… e pensei: é guerra de ossos!” brinca O’Connor, em uma referência ao período de caça acirrada de fósseis dos anos 1800. “Então fui [examinar] e eureca! Era tecido de pulmão.”

Uma lufada de ar puro

Outros especialistas concordam que O’Connor e seus colegas apresentaram sólidos argumentos de que as estruturas de fato são pulmões.

“É preciso mais para confirmar essa identificação, porém, a meu ver, é bem promissor,” afirma Mike Habib, paleontólogo da Universidade do Sul da Califórnia e especialista em biomecânica de animais voadores como aves primitivas.

Entretanto diversas perguntas permanecem, dentre elas, como ocorreu o processo de fossilização dos pulmões originalmente. Ryan Carney, paleontólogo da Universidade do Sul da Califórnia e especialista no dinossauro com penas Archaeopteryx, sugeriu uma possível explicação em um e-mail: “Uma hipótese é que essa potencial preservação de pulmão—e possivelmente o próprio ‘material incomum com manchas brancas’—se deveu à inalação de cinzas vulcânicas pela ave.”

Por ora, O’Connor ressalta a importância de estudar tecidos moles de fósseis sempre que possível, uma vez que eles podem revelar características que os ossos simplesmente não conseguem registrar.

“Uma tendência na paleontologia nos últimos cinco anos tem sido o aprendizado por meio de tecidos moles… observamos que o esqueleto sempre fica para trás na evolução da especialização”, afirma. “Quando estudamos apenas o esqueleto, estamos basicamente sendo conservadores.”