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Reportagem

Como os dinossauros ficaram tão grandes - e tão pequenos.

Ossos dos animais pré-históricos contam sua biografia, revelando metabolismo e crescimento rápidos.

John R. Horner, Kevin Padian e Armand de Ricqlés
Mark Hallett
Um dos maiores dinossauros, o Brachiosaurus atingia a idade adulta em menos de 20 anos e o Macroraptor , do tamanho de uma galinha, em muito menos tempo que isso.
A maioria das pessoas consegue ficar em pé embaixo da mandíbula de um Tyrannosaurus rex montado, ou andar sob a caixa torácica de um Brachiosaurus sem bater a cabeça.

O T. rex é tão grande quanto o maior elefante africano, e o Brachiosaurus, como todos os outros saurópodes, era muito maior que qualquer animal terrestre de hoje em dia. Estamos tão acostumados ao tamanho dos dinossauros que quase nos esquecemos de pensar em como eles se tornaram tão grandes. Quanto tempo levava para isso acontecer, e quanto tempo eles viviam? A forma como eles cresciam pode nos dizer algo sobre a maneira como seus corpos funcionavam?

Até recentemente, nós não tínhamos como medir a idade de um dinossauro. Os paleontólogos assumiam que, já que os dinossauros eram répteis, eles provavelmente cresciam como os répteis crescem hoje - ou seja, lentamente. De acordo com esse raciocínio, dinossauros grandes devem ter sido animais muito velhos, mas ninguém sabia quanto, porque nenhum réptil existente hoje chega perto do tamanho de um dinossauro.

Essa atitude pode ser em grande parte atribuída ao paleontólogo inglês sir Richard Owen. Quando ele batizou os Dinosauria, em 1842, estava nomeando um grupo muito pequeno e pouco conhecido de répteis grandes e incomuns. Owen ressaltou que eles eram também animais terrestres, diferentemente dos ictiossauros e plesiossauros marinhos, conhecidos desde os anos 1800. Eles tinham cinco vértebras conectadas aos ossos da bacia, não duas, como os répteis existentes hoje. Além disso, mantinham seus membros sob o corpo, não projetados para os lados.

Apesar dessas diferenças, argumentou Owen, as características anatômicas dos ossos - forma, juntas e locais de inserção dos músculos - mostravam que se tratava de répteis. Então, eles deveriam ter tido uma fisiologia reptiliana - ou seja, um metabolismo lento e de "sangue frio". A imagem colou, e até a década de 1960 os dinossauros eram retratados como animais lentos e pesadões, que cresciam vagarosamente até tamanhos gigantescos.

Contudo, evidências para as idades dos dinossauros e, portanto, para como eles devem ter crescido estavam lá o tempo todo, trancadas dentro dos próprios ossos. Embora os paleontólogos soubessem havia muitos anos que os ossos dos dinossauros contêm linhas
de crescimento semelhantes aos anéis concêntricos que vemos em árvores, foi só na segunda metade do século 20 que eles começaram a usar essas linhas de crescimento e outras estruturas dentro dos ossos para entender como esses animais extintos cresciam de fato.
Ossos que Contam História
Assim como os anéis das árvores, as linhas nos ossos dos dinossauros eram anuais. Mas elas não são tão simples de interpretar. Uma árvore carrega quase todo o registro do seu crescimento dentro do tronco. Se você a corta, consegue contar todos os anéis, um por um, do centro até a casca. Apenas a camada exterior está produzindo tecido novo; o centro é, na verdade, madeira morta. Em contraste, o centro de um osso é um lugar movimentado. Células chamadas osteoclastos tornam oco o centro de ossos longos, como um fêmur (osso da coxa), por meio da quebra de tecido ósseo existente, permitindo que seus nutrientes sejam reciclados.

Esse centro, ou cavidade medular, também é a fábrica que produz as células vermelhas do sangue .

Para desempenhar essas tarefas, o osso inteiro cresce constantemente e muda ao longo da vida. À medida que o osso cresce, tecido novo vai sendo depositado na parte exterior dele. Nos ossos longos o crescimento também acontece nas pontas. Enquanto isso, na cavidade medular, os osteoclastos erodem o osso que foi depositado mais cedo na vida e outras células fabricam tecido ósseo secundário ao longo do perímetro da cavidade ou invadindo o córtex (a camada exterior) do tecido remanescente para remodelá-lo.

Essa atividade toda no centro do osso geralmente corrói o registro do crescimento durante a juventude de um indivíduo. Conseqüentemente, é difícil cortar um osso de dinossauro e encontrar um registro completo de crescimento só por meio da contagem dos anéis. Então, nós reconstruímos a história mais antiga do osso de várias formas. Uma delas é usar os ossos de indivíduos mais jovens para completar o registro perdido. Examinando esses tecidos e contando as linhas de crescimento, é possível aproximar o número de anos que estão faltando em ossos de indivíduos mais velhos. Quando não há juvenis disponíveis, nós podemos "retrocalcular" o número de linhas de crescimento examinando as distâncias entre as linhas que estão preservadas.

Recentemente, experimentamos esse retrocálculo no Tyrannosaurus rex.

O Museu das Rochosas, em Montana, tem uma dezena de espécimes desse carnívoro gigante, e sete deles possuem membros posteriores razoavelmente bem preservados, que nos permitiram fazer micro-secções - fatias de osso finas o suficiente para exame em microscópio.
As lâminas dos membros do T. rex revelaram somente quatro a oito linhas de crescimento preservadas. Outras, perto do centro, haviam sido obscurecidas pelo crescimento de tecido ósseo secundário. E, o que é ainda mais notável, a cavidade medular é tão grande nesses dinossauros que dois terços do córtex ósseo haviam se desintegrado. Nós também notamos que em alguns indivíduos o espaço entre as linhas de crescimento de repente fica muito pequeno na direção da superfície externa do osso. Nós tínhamos visto isso antes em outros dinossauros, como entre os herbívoros de bico-de-pato Maiasaura. Isso significa o fim do crescimento ativo, essencialmente, o ponto no qual o animal atingiu seu tamanho adulto.

Nossos cálculos retroativos estimaram que o T. rex levava de 15 a 18 anos para atingir seu tamanho adulto - altura de bacia de 3 m, comprimento de 11 m e peso de 5.000 kg a 8.000 kg. (Nossas estimativas batiam com cálculos feitos por Gregory M. Erickson, da Universidade da Flórida, concluídos na mesma época.) Se isso parece um crescimento rápido, de fato é. Pelo menos para um réptil. Acontece que os dinossauros cresciam muito mais rápido que outros répteis, vivos ou extintos.

Por exemplo, Erickson e Christopher A. Brochu, da Universidade de Iowa, mapearam o crescimento do crocodilo gigante Deinosuchus, que viveu no Período Cretáceo, há cerca de 75 milhões de anos .

Esses répteis imensos alcançavam comprimento de 10 m a 11 m. Examinando as linhas de crescimento nas placas dérmicas do pescoço desses animais, Erickson e Brochu determinaram que um indivíduo precisava de 50 anos para atingir seu tamanho máximo - três vezes mais tempo do que o T. rex levava para atingir a mesma dimensão. Uma comparação mais próxima para o T. rex parece ser o elefante africano, que alcança massa de até 6.000 kg entre 25 e 35 anos. Então, o T. rex chegava ao seu tamanho adulto ainda mais depressa que um elefante.
Pesquisas posteriores mostraram que o T. rex, na verdade, não é um grande dinossauro incomum - exceto pelo fato de que ele crescia um pouquinho mais devagar que outros. Anusuya Chinsamy-Turan, da Universidade da Cidade do Cabo, África do Sul, descobriu que o herbívoro Massospondylus levava 15 anos para atingir um comprimento de 2 a 3 metros. Erickson e Tatanya A. Tumanova, do Instituto Paleontológico de Moscou, descobriram que o pequeno dinossauro com chifres Psittacosaurus amadurecia com 13 a 15 anos de idade. E nós calculamos que o bico-de-pato Maiasaura chegava à idade adulta com 7 ou 8 anos, idade na qual já tinha 7 metros de comprimento. No entanto, os saurópodes gigantes (como os "brontossauros") ultrapassam todos os outros: Martin Sander, da Universidade de Bonn, na Alemanha, descobriu que o Janenschia atingia a maturidade com cerca de 11 anos, embora continuasse a crescer substancialmente depois disso. Frédérique Rimblot-Baly e seus colegas na Universidade de Paris VII determinaram que o Lapparentosaurus chegava a seu tamanho máximo antes dos 20 anos de idade. Kristina Curry Rogers, do Museu de Ciência de Minnesota descobriu que o Apatosaurus (mais conhecido como Brontosaurus) amadurecia em oito a dez anos - com um ganho de peso anual de quase 5.500 kg.

Por Dentro dos Ossos
Por que os dinossauros cresciam mais como elefantes do que como crocodilos gigantes? E o que isso significa para outros aspectos de sua biologia? Para responder a essas questões, temos de olhar dentro de um osso de dinossauro, para os tipos de tecido que ele depositava.

O tecido em um osso longo de dinossauro é chamado primariamente de fibrolamelar: ele é altamente fibroso, ou "entrelaçado, e se forma em volta de uma matriz de fibras de colágeno desorganizadas que é bem abastecida de vasos sangüíneos. Em contraste com o que nós esperaríamos em répteis comuns, esse é exatamente o tipo de tecido que predomina nos ossos de grandes aves e grandes mamíferos, que atingem seu tamanho máximo mais rápido. Um osso de crocodilo, por outro lado, é formado principalmente de tecido lamelar-zonal - um osso compacto e altamente mineralizado que contém fibras mais organizadas e canais vasculares muito menores e mais esparsos. Além disso, as linhas de crescimento em ossos de crocodilo são muito menos espaçadas que as dos ossos de dinossauro, outra indicação de que ossos de crocodilo crescem mais lentamente.

Rodolfo Amprino, da Universidade de Turim, descobriu na década de 1940 que o tipo de tecido depositado em um osso, em qualquer local ou momento do crescimento, era basicamente uma função do quão rápido o tecido cresceu naquele ponto. O tecido fibrolamelar, independentemente de onde é depositado, reflete um crescimento local rápido, enquanto o tecido lamelar-zonal reflete um crescimento lento. Um animal pode depositar qualquer um desses tipos de tecido, em épocas diferentes, e aquele que predomina ao longo da vida é o melhor guia para sua taxa de crescimento.
Uma diferença entre dinossauros de um lado, crocodilos e outros répteis de outro é que os dinossauros depositam tecido fibrolamelar em todo o período de crescimento até o tamanho adulto, enquanto outros répteis mudam muito cedo para o tecido ósseo lamelar-zonal. Nós inferimos disso que os dinossauros sustentavam um crescimento mais rápido até a fase adulta - era a melhor explicação para a persistência e predominância de tecido fibrolamelar.

O ritmo com o qual os dinossauros cresciam foi verificado de uma forma diferente por Erickson, Rogers e Scott A. Yerby, da Universidade Stanford.

Usando estimativas da massa corporal de dinossauros, eles tabularam a massa dos animais em relação ao tempo. Assim, obtiveram curvas de crescimento para várias espécies, e as compararam com curvas de outros vertebrados. Descobriram que os dinossauros cresciam mais depressa que qualquer réptil atual, e que muitos deles cresciam a taxas semelhantes às dos marsupiais modernos. Além disso os maiores dinossauros cresciam a taxas comparáveis às de aves de amadurecimento rápido e grandes mamíferos. Confirmamos seus resultados com nossos estudos sobre o comprimento.

De certa forma, os achados não foram inesperados. Anos atrás, Ted J. Case, da Universidade da Califórnia em Los Angeles, mostrou que em qualquer grupo de vertebrados (peixes, anfíbios etc.), espécies menores crescem a taxas absolutas mais baixas; então, embora animais grandes atinjam o tamanho adulto em mais tempo, crescem mais rapidamente que os pequenos. O surpreendente é que os dinossauros crescessem tão depressa quanto foi medido.

Estávamos curiosos para saber quando no curso da evolução os dinossauros começaram a crescer tão depressa, então tabulamos nossas taxas de crescimento estimadas num cladograma (um diagrama de relacionamentos), que foi construído a partir de características independentes de todas as partes do esqueleto. Acrescentamos as taxas estimadas de crescimento de pterossauros (répteis voadores aparentados com dinossauros), crocodilianos, e lagartos. Colocamos as aves entre os dinossauros porque as aves evoluíram desses animais.
Metabolismo Diferente
Para ajuda adicional na estimativa das taxas de crescimento dos dinossauros, estudamos aves modernas, que possuem os mesmos tipos de tecidos dos ossos de dinossauros. Jacques Castanet, da Universidade de Paris VII, injetou em patos um corante que marcava os ossos durante o crescimento. Ao usar cores diferentes em períodos diferentes, ele conseguiu medir as taxas de crescimento semanal em aves sacrificadas.

Usando essas calibragens, determinamos que dinossauros e pterossauros cresciam a taxas muito mais altas que os outros répteis. Encontramos uma variação considerável entre os dinossauros e pterossauros, espelhada pelas descobertas de Castanet em aves: os animais que cresciam relativamente mais devagar que os outros eram os menores - assim como Ted Case previa.

O estudo dos ossos de dinossauro nos ensinou muita coisa sobre a evolução de algumas características desses animais. Há 230 milhões de anos, na primeira parte do Período Triássico, a linhagem que produziria dinossauros, pterossauros e seus parentes se separou da linhagem que daria origem aos crocodilos e seus parentes. A linhagem dinossauriana logo adquiriu taxas altas de crescimento que os diferenciaram de outros répteis. Esse crescimento acelerado deve ter desempenhado um papel no sucesso de que os dinossauros e pterossauros gozaram no final do Triássico, quando tantos parentes dos crocodilos e outros grupos arcaicos com uma estrutura óssea mais tipicamente reptiliana se extinguiram.

As altas taxas de crescimento dos dinossauros também dão uma idéia das suas características metabólicas. Quanto mais alta a taxa de metabolismo - quer dizer, quanto mais energia é devotada à construção e quebra de ossos e outros tecidos - mais rápido esses tecidos crescerão. Então, evidências de crescimento acelerado implicam que os animais em questão tinham taxas metabólicas basais relativamente altas. Como os dinossauros não cresciam como répteis modernos, suas taxas metabólicas provavelmente eram parecidas com as de aves e mamíferos. Isso sugere que eles deveriam ser animais de sangue quente, em um sentido geral.

Mas é difícil saber detalhes como a dinâmica da temperatura corporal. Há muitas questões a serem respondidas. Dinossauros eram criaturas singulares - não eram répteis convencionais mas também não eram como outros animais modernos. Se alguém achar um dia uma ave de cinco toneladas, várias questões serão resolvidas.