SALAMANDRAS FORNECEM PISTAS SOBRE COMO OS ANIMAIS EVOLUÍRAM DA ÁGUA PARA A TERRA

A cerca de 390 milhões de anos atrás, os primeiros animais vertebrados se mudaram de água para a terra, necessitando de mudanças nos seus sistemas músculo-esqueléticos para permitir uma vida terrestre. Membros anteriores e membros posteriores dos primeiros tetrápodes evoluíram para suportar mais peso. Mas quais mecanismos específicos dirigiram alterações na função óssea?

Cientistas usam a salamandra tigre para investigar as tensões que os primeiros tetrápodes experientes como eles se mudaram de água para a terra. Crédito: Todd Pierson

Cientistas usam a salamandra-tigre para investigar as tensões que os primeiros tetrápodes experientes passaram ao se mudarem da água para a terra. Crédito: Todd Pierson

A salamandra tigre pode fornecer algumas pistas. Um novo estudo de uma equipe de cientistas do Instituto Nacional de Matemática e Biological Synthesis (NIMBioS) e da Universidade de Clemson avalia quais mecanismos de conduzir a diversidade em função óssea, proporcionando uma nova visão sobre a evolução de como tetrápodes – os primeiros animais vertebrados de quatro patas – seguindo seus primeiros passos em terra.
A fim de compreender a biologia dos animais fossilizados, os pesquisadores recorrem frequentemente aos animais vivos que servem de modelo para compreender como animais extintos se moviam. Salamandras são particularmente bons organismos para estudar como a locomoção em terra evoluiu, uma vez que sua anatomia e ecologia é similar aos primeiros tetrápodes.
Ossos devem suportar regularmente uma variedade de diferentes forças, ou “cargas”, tanto da contração dos músculos e da interação com o meio ambiente. Ossos dos membros, em particular, devem acomodar algumas das maiores forças. Os registros fósseis sugerem que o membro anterior e membro posterior podem ter tido funções diferentes para andar em terra, mas os mecanismos específicos que contribuíram para essas diferenças são menos conhecidos. Os pesquisadores queriam testar quais os fatores econômicos que poderiam favorecer a diversidade de modelos esqueléticos na evolução dos primeiros tetrápodes.
A mecânica de carga óssea nas salamandras foram testadas em uma variedade de maneiras, incluindo a filmar as salamandras, enquanto caminhavam através de uma plataforma de construída para o projeto que mediu forças nos ossos dos membros. Uma comparação dos membros anteriores e membros posteriores e uma análise das articulações dos membros foram realizadas. Modelos matemáticos foram utilizados para avaliar a forma como os ossos dos membros eram capazes de suportar as exigências físicas de andar em terra.
Para garantir um bom teste, salamandras que retornavam, paravam ou caíam na plataforma ou caminhavam na diagonal, por exemplo, foram excluídas do estudo. O estudo descobriu que os membros anteriores, em comparação com os membros posteriores, tiveram tensões mais baixas de rendimento, dureza mecânica superior e uma maior capacidade para suportar cargas maiores do que o normal.

“Esses resultados oferecem novas perspectivas na modelagem como tetrápodes podem ter dado os primeiros passos para a terra, considerando as contribuições únicas de ambos os membros anteriores e membros posteriores”, disse o principal autor Sandy Kawano, um pós-doutorado no NIMBioS.

Journal Reference:
1. S. M. Kawano, D. R. Economy, M. S. Kennedy, D. Dean, R. W. Blob. Comparative limb bone loading in the humerus and femur of the tiger salamander Ambystoma tigrinum: testing the ‘mixed-chain’ hypothesis for skeletal safety factors. Journal of Experimental Biology, 2015; DOI: 10.1242/jeb.125799

Fonte: Science Daily

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