Por que razão os animais desenvolveram quatro tipos de esqueletos

Desde a armadura natural de um besouro-hércules ao corpo macio e repleto de fluido de uma anémona do mar, a natureza exibe uma variedade de esqueletos.

Publicado 10/01/2022, 11:26
Raios-x de cavalos-marinhos

Uma fotografia de raios-x de cavalos-marinhos, captada na década de 1910, mostra os seus exoesqueletos, que são raros entre os peixes.

Fotografia de Edward Charles Le Grice, Le Grice, Getty Images

Os peixes-voadores são conhecidos pelas suas acrobacias espetaculares, saltando das águas do mar e planando até 900 metros no ar.

Porque é que estes peixes voam? Para evitar predadores. “Basicamente são pipocas marinhas”, diz Steve Huskey, biólogo da Universidade Western Kentucky e autor de The Skeleton Revealed. “Estes peixes são comidos por tudo e mais alguma coisa.”

A chave para esta capacidade de voo é a forte coluna vertebral e a área da cauda fixa a músculos poderosos que a movem como se fosse uma hélice. Os ossos mantêm as barbatanas dos peixes-voadores esticadas, permitindo que atuem como as asas de um pássaro.

Os peixes-voadores são apenas um exemplo impressionante de uma espécie com um endoesqueleto, um esqueleto interno geralmente composto por ossos que se encontra nos vertebrados, incluindo mamíferos, pássaros, répteis, anfíbios e peixes. (Descubra como a fotografia de esqueletos está a ganhar uma nova vida com a ajuda de gelatina.)

Estas estruturas armazenam minerais essenciais, como cálcio; oferecem suporte ao corpo; protegem os órgãos internos; e permitem a locomoção através de músculos esqueléticos que se fixam aos ossos através dos tendões. As articulações, o lugar onde dois ossos se ligam, fornecem a flexibilidade a um esqueleto rígido – resultando, por exemplo, na fluidez com que um primata se balança sem esforço entre as árvores.

Apesar de os endoesqueletos ósseos serem os mais conhecidos, o reino animal apresenta três outros tipos de esqueletos: exoesqueletos, endoesqueletos cartilaginosos e esqueletos hidrostáticos.

Uma diversidade de ossos

Os endoesqueletos evoluíram para se adequarem ao estilo de vida dos seus proprietários. Os ossos dos pássaros, por exemplo, estão cheios de bolsas de ar, o que não só alivia a sua carga, como pode ajudá-los a obter mais oxigénio durante o voo.

As carapaças de tartaruga, placas ósseas que se fundem às omoplatas e espinha dorsal do animal, são na verdade costelas modificadas ao longo da evolução. As carapaças ajudam as tartarugas vulneráveis a protegerem-se de predadores, mas as investigações mais recentes sugerem que a carapaça evoluiu originalmente como uma base estável que permitia às tartarugas da antiguidade escavarem e escaparem do calor.

Alguns vertebrados, sobretudo os machos, têm características adicionais nos seus crânios. Os camaleões velado macho, por exemplo, têm cascos ossudos e coloridos na cabeça, provavelmente para atrair fêmeas. Os machos da família dos veados, como os alces, têm galhadas – extensões ósseas dos seus crânios – tanto para mostrar domínio como para atrair parceiras.

As galhadas dos alces quebram-se e crescem novamente no ano seguinte, mas os chifres estão rodeados por uma substância natural muito resistente, chamada queratina, e nunca se quebram, exceto nas antilocapras. Algumas fêmeas também têm chifres, que geralmente são mais pequenos do que os dos machos. (Peixe com 400 milhões de anos sugere que os ossos evoluíram para agir como baterias.)

Uma fotografia de raios-x de um lagarto não identificado, captada em 1890, revela o seu endoesqueleto, que é comum na maioria das aves, répteis, anfíbios e peixes.

Fotografia de George Eastman House, Eder & Valenta, Getty Images

Armadura embutida

Os esqueletos externos, ou exoesqueletos, são os revestimentos rígidos que protegem os artrópodes, como insetos, crustáceos e aranhas.

Esta armadura natural é uma defesa muito eficaz contra predadores, muitos dos quais não conseguem perfurar os exoesqueletos com uma dentada, diz Steve Huskey. “São animais que têm algo que mais ninguém tem.”

Os besouros-hércules da América Latina e das Caraíbas têm exoesqueletos particularmente resistentes. Os machos desta espécie desenvolvem dois chifres longos que usam para lutar pelo acesso a uma fêmea, e envolvem-se em lutas semelhantes à justa medieval – quem derrubar o outro com os chifres é o vencedor. As fêmeas também preferem machos com chifres mais longos, sinal de uma saúde mais robusta.

Entre os exoesqueletos mais bonitos estão as conchas do mar, que mantêm os moluscos de corpo mole, como vieiras e caracóis cónicos, em segurança. Os moluscos têm uma camada externa no seu tecido, chamada manto, que segrega proteínas e minerais, formando assim o seu distinto santuário esquelético.

Mas os exoesqueletos também têm desvantagens – são demasiado rígidos para permitir o crescimento de um animal. A casca de uma lagosta, por exemplo, pode ser uma defesa sólida contra a dentada de uma foca faminta, mas à medida que a lagosta fica maior, tem de se desfazer da sua casca para desenvolver uma nova. Podem ser necessárias várias semanas até que a nova proteção enrijeça na totalidade, período durante o qual a lagosta fica extremamente vulnerável a predadores.

Um esqueleto feito para nadar

Um grupo de peixes chamados elasmobrânquios – tubarões, raias e quimeras – têm endoesqueletos feitos inteiramente de cartilagem, um tipo forte e flexível de tecido. Como a cartilagem é dura, mas mais leve do que os ossos, permite aos peixes nadarem velozmente ao mesmo tempo que economizam energia.

Muitos dos vertebrados com endoesqueletos – incluindo os humanos – também têm cartilagem, que dá forma ao nariz e às orelhas, por exemplo. No início do seu desenvolvimento, a maioria dos fetos mamíferos tem esqueletos cartilaginosos, que vão ossificando lentamente.

Os elasmobrânquios, como esta raia-lenga, têm endoesqueletos cartilaginosos.

Fotografia de Science Photo Library, Alamy

Acredita-se há muito tempo que os tubarões modernos derivam de um antepassado primitivo que ainda não tinha desenvolvido ossos. Porém, em 2015, os cientistas anunciaram a descoberta de células ósseas num tubarão fossilizado com 380 milhões de anos – sugerindo que os tubarões podem realmente ter evoluído de antepassados com ossos, e que tiveram os seus próprios ossos num determinado momento e que os perderam para favorecer uma cartilagem mais leve.

Os elasmobrânquios também estão cobertos pelos chamados dentículos dérmicos, escamas texturizadas que nos arranham se as esfregarmos da forma errada. Quando estão alinhadas, estas escamas reduzem o atrito e aumentam a velocidade debaixo de água.

Um estudo feito em 2017 descobriu que os dentículos dérmicos presentes numa espécie de raia têm origem nas mesmas células que os dentes. Isto suporta a teoria de que as escamas dos peixes da antiguidade podem ter evoluído para os dentes como os conhecemos atualmente. Os dentes são considerados parte de um esqueleto, embora sejam feitos de esmalte, uma coleção resistente de minerais e não de osso.

Esqueletos maleáveis

Os esqueletos hidrostáticos são colunas cheias de fluido, ou cavidades, no interior dos invertebrados, incluindo medusas, platelmintos, nematoides e anelídeos, como as minhocas, por exemplo. Os músculos e o tecido conjuntivo formam uma parede corporal resistente em torno da cavidade, explica Bill Kier, biólogo da Universidade da Carolina do Norte.

As colunas das minhocas estão repletas de fluido hemofílico, que essencialmente atua como se fosse sangue, diz Bill Kier. As colunas são segmentadas para que as minhocas consigam expandir e contrair os seus músculos de forma independente, criando ondas de movimento que permitem ao animal contorcer-se pelo solo.

As anémonas do mar têm músculos em torno da sua cavidade interna que trabalham juntos – semelhante à forma como os bíceps movimentam os nossos braços – para mover o animal, ajudando-o a escapar de potenciais predadores, diz Bill Kier.

Alguns animais, como o caranguejo-azul, conseguem alternar entre um exoesqueleto e um esqueleto hidrostático temporário quando estão vulneráveis. Num estudo feito em 2003, Bill Kier e a sua colega Jennifer Taylor descobriram que, durante a muda, a pressão interna da água dos caranguejos aumenta, fazendo com que o fluido no interior dos corpos moles dos caranguejos atue como um esqueleto hidrostático, permitindo ao animal movimentar-se. Após cerca de três dias, o exoesqueleto recém-formado tem novamente resistência para assumir o seu lugar.

Steve Huskey diz que os esqueletos são conquistas notáveis da evolução, particularmente na forma como cada pedaço minúsculo é crucial para um animal e para a sua movimentação pelo ambiente.

“Sem um esqueleto, seriamos apenas um monte músculos contorcidos no chão”, diz Steve Huskey. “Não conseguíamos fazer nada sem um esqueleto, que é o que nos permite movimentar, alimentar e fazer todos os outros comportamentos dos quais tanto gostamos.”
 

Este artigo foi publicado originalmente em inglês no site nationalgeographic.com

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