A Primeira Pena Conhecida de Dinossauro Inspirou Décadas de Debates. Eis Porquê.

Uma nova análise apresenta fortes evidências de que esta pluma jurássica pertencia a um icónico dinossauro emplumado.

Wednesday, October 7, 2020,
Por Michael Greshko
Preservada em excelentes condições, esta pena com 150 milhões de anos, a primeira alguma vez encontrada, ...

Preservada em excelentes condições, esta pena com 150 milhões de anos, a primeira alguma vez encontrada, foi descoberta numa pedreira de calcário na Alemanha em 1861. Uma investigação meticulosa fornece agora evidências esmagadoras para três questões controversas sobre a pena: pertence ao dinossauro semelhante a um pássaro Archaeopteryx; é um tipo de pena de asa chamada cobertura primária; e a sua cor original era completamente preto fosco.

Fotografia de MUSEUM FÜR NATURKUNDE BERLIN

Desde que emergiu de uma pedreira de calcário na Alemanha em 1861, a primeira pena fossilizada de que há conhecimento tem sido um ícone na paleontologia: por ser surpreendentemente semelhante às penas das aves modernas e por estar sepultada em rocha antiga.

Esta pluma com 150 milhões de anos foi o primeiro fóssil a ser vinculado ao Archaeopteryx lithographica – um nome agora dado a um dinossauro emplumado que foi encontrado nas rochas ali próximas. Mais ou menos do tamanho de um corvo, a mistura de características de aves e dinossauros deste antigo animal mostrou um exemplo de transição evolutiva, sustentando as teorias de Charles Darwin.

Hoje, a pena que deu início a todos os debates é indiscutivelmente o fóssil mais famoso do seu tipo. Mas também está entre os mais polémicos – com um estudo de 2019 chegando até a sugerir que não pertencia ao Archaeopteryx.

A questão não passa por saber se o Archaeopteryx era emplumado: muitos dos 13 esqueletos encontrados ao longo dos anos preservam marcas de penas. Em vez disso, o objetivo é determinar se esta pena icónica – que forneceu as primeiras evidências da profunda história evolutiva das aves modernas – pertence realmente ao Archaeopteryx.

Agora, investigadores liderados Ryan Carney, Explorador da National Geographic, estão a apresentar o que dizem ser o caso mais compreensivo até agora de que a pena pertence definitivamente ao Archaeopteryx.

“O estudo erróneo [de 2019] foi propagado não só pela literatura, mas também pela cultura popular”, diz Ryan, paleontólogo e cientista digital da Universidade do Sul da Flórida. “Para mim, é muito importante esclarecer as coisas.”

A pena jurássica pertence à asa esquerda do dinossauro voador Archaeopteryx, reconstruída nesta imagem em 3D.

Fotografia de Ryan Carney

Penas esvoaçantes
O novo estudo, publicado na Scientific Reports no 159º aniversário da descoberta da pena fóssil, marca o mais recente esforço de Ryan Carney para compreender em definitivo o Archaeopteryx, desde a forma como se movia à sua aparência.

Este animal cativou a imaginação de Ryan desde criança. Na faculdade, Ryan aprendeu a modelar em 3D expressamente para conseguir reconstruir o Archaeopteryx, chegando até a incorporar a pena no seu projeto final de curso: um vídeo para a sua banda de rock. No 150º aniversário do fóssil, Ryan tatuou a pena no braço. O amor de Ryan pelo Archaeopteryx acabou por o transformar numa espécie de especialista sobre a criatura.

Em 2012, Ryan Carney – então aluno de pós-graduação na Universidade Brown – conduziu um estudo sobre a pena fóssil para discernir a sua cor e respetivo lugar na asa do Archaeopteryx. Ryan descobriu que a pena fazia provavelmente parte da superfície superior da asa esquerda do Archaeopteryx, onde teria ajudado a sustentar uma pena de voo primária. A equipa também examinou a pena com microscópios de alta potência e encontrou pigmentos fossilizados que sugerem que a pena era preta.

Desde então, vários estudos colocaram em questão a cor e identidade da pena. Um estudo de 2013 sugeriu que a pena era metade preta, metade branca, enquanto que outro estudo separado de 2014 argumentou que os “pigmentos” fósseis da pena eram na verdade micróbios fossilizados. Mas a análise mais chocante surgiu em 2019, quando uma equipa liderada por Thomas Kaye, o diretor da Fundação para o Avanço Científico sediada nos Estados Unidos, e pelo paleontólogo Michael Pittman, da Universidade de Hong Kong, lançou dúvidas sobre a relação da pena com o Archaeopteryx.

Com um microscópio eletrónico de varredura, os investigadores analisaram os pigmentos fossilizados chamados melanossomas e determinaram que a pena não era originalmente preta e branca, como outro estudo alegava, mas sim preto fosco com uma ponta mais escura. O investigador Ryan Carney tatuou a pena no seu braço (imagem à direita).

Fotografia de MUSEUM FÜR NATURKUNDE BERLIN (ESQUERDA), E RYAN CARNEY

O estudo de 2019 usou técnicas de imagem a laser para descobrir um ténue “halo” químico no fóssil que correspondia à base da pena, uma parte que os anatomistas chamam cálamo. Embora o cálamo fosse visível na década de 1860 e nos desenhos do fóssil feitos na época, o desgaste fez com que esta característica desaparecesse.

Para além disso, os autores do estudo desenharam a “linha central” da pena, a curvatura traçada entre o cálamo inferior e a ponta. E descobriram que tinha uma forma diferente das apresentadas por uma amostra de penas de aves da atualidade, semelhante ao tipo que a equipa de Ryan Carney tinha identificado em 2012.

Os autores do estudo argumentaram que, se a pena fóssil não pertencia a estas penas, não podia sequer pertencer à asa do Archaeopteryx. Em vez disso, a pena podia pertencer a um tipo completamente diferente de dinossauro emplumado.

Traçar a curvatura
Agora, Ryan Carney e os seus colegas repetiram a análise feita em 2019 e chegaram à conclusão oposta.

A equipa de Ryan expandiu os dados do estudo de 2019 e incluiu mais comparações entre penas de aves, para explicar melhor que a forma das penas varia amplamente ao longo da asa de um determinado pássaro e de espécie para espécie. Os investigadores também redesenharam a linha central da pena fóssil e obtiveram uma curvatura menos acentuada do que a apresentada no estudo de 2019. A nova linha central enquadra-se nos dados mais abrangentes de formas de penas, reforçando a ideia de que esta pena podia caber na asa de um Archaeopteryx.

Para testar ainda mais os laços da pena com o seu suposto proprietário, Ryan examinou o único fóssil conhecido de Archaeopteryx que preserva as impressões das superfícies superiores das asas. O fóssil mostra que uma pena com o tamanho e forma da misteriosa pena fóssil caberia na plumagem da asa.

O espécime de Archaeopteryx de Altmühl (à esquerda) inclui marcas das penas do animal. Quando a equipa fez uma análise da pena isolada na sua localização hipotética na asa, a pena encaixava-se perfeitamente nos encaixes primários preservados.

Fotografia de HELMUT TISCHLINGER (ESQUERDA) E COMPÓSITO DE DUAS IMAGENS POR HELMUT TISCHLINGER (FÓSSIL) E RYAN CARNEY (PENA) (DIREITA)

Este fóssil também preserva traços das farpas ramificadas das penas, que se projetam da haste com quase o mesmo ângulo que o da pena fóssil. “Fiquei surpreendido com as semelhanças”, diz Ryan.

A equipa também fez a revisão dos mapas de onde os fósseis de Archaeopteryx foram escavados. Todos os esqueletos conhecidos foram encontrados em pedreiras de calcário na região de Solnhofen, no sul da Alemanha, numa área com cerca de 60 quilómetros de largura. O local da descoberta da pena fóssil fica a menos de 2400 metros dos sítios arqueológicos de quatro dos 13 fósseis conhecidos de Archaeopteryx. Para além disso, todos os fósseis fossilizaram no mesmo período de 165.000 anos. Isto é um piscar de olhos ao nível geológico, sobretudo porque algumas espécies de dinossauros emplumados persistiram durante milhões de anos onde atualmente fica a China.

“Para mim, aquele [mapa] foi do género, acabou, caso encerrado, porque não existiam outros dinossauros naquela região que tinham... penas de voo muito avançadas, que são os tipos de penas mais avançadas no corpo de um pássaro ou dinossauro”, diz Ryan.

Um mapa do distrito da pedreira na Alemanha, onde cinco espécimes de Archaeopteryx foram encontrados, mostra a proximidade da pedreira com o local onde a única pena foi encontrada.

Fotografia de Peter Wellnhofer, de Archaeopteryx: The Icon of Evolution, 2009

Embora Ryan discorde do rastreio feito ao cálamo pelo estudo de 2019, Michael Pittman diz que discorda das origens apresentadas neste novo estudo e, consequentemente, de todas as informações que contém. Michael compara a pena e a haste a uma vara de salto: onde mesmo as pequenas mudanças de ângulo na base levam a grandes mudanças na sua curvatura geral, sobretudo na ponta mais distante.

Michael diz que “não é realmente razoável comentarmos análises a jusante, porque se este posicionamento estiver errado, se estivermos a medir outras características, então há outras coisas sujeitas a erro”.

E também diz que ele e os seus coautores estão a esboçar uma resposta ao estudo de Ryan. Se o próprio artigo de resposta de Ryan servir de exemplo, estes novos resultados não irão certamente encerrar o debate.

Mas agora que Ryan Carney se certificou de que esta pena fóssil pertence ao Archaeopteryx, Ryan vai voltar a sua atenção para a forma como a pena teria sido usada. Em 2016, para a sua dissertação de doutoramento, Ryan usou modelos de computador e raios-x de aves e crocodilos vivos para sugerir que o Archaeopteryx podia ter batido as asas o suficiente para voar por conta própria. Ryan e os seus alunos estão atualmente a dar continuidade a este trabalho, reconstruindo como o Archaeopteryx pode ter voado, e os resultados completos podem ser publicados no próximo ano.

Ryan acrescenta que, a longo prazo, está interessado em reconstruir mais partes da carne e dos ossos do Archaeopteryx: não só o esqueleto, mas os músculos, pele e até mesmo as penas negras que adotou como símbolo pessoal.

“Quero que seja perfeito”, diz Ryan. “Não pode ter falhas.”


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

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