Fóssil de 250 milhões de anos revela a origem do nosso ouvido único.

Os mamíferos actuais distinguem-se por capacidades auditivas muito próprias: conseguem detectar uma ampla variedade de intensidades e frequências graças a características do ouvido médio, incluindo o tímpano e alguns ossículos minúsculos.

Um novo estudo conduzido por paleontólogos da Universidade de Chicago, nos Estados Unidos, indica que estas estruturas físicas começaram a surgir quase 50 milhões de anos mais cedo do que se pensava.

Thrinaxodon liorhinus e a origem da audição timpânica nos mamíferos

As pistas vieram de um fóssil com 250 milhões de anos de um ancestral dos mamíferos, Thrinaxodon liorhinus. A equipa recorreu a exames de tomografia computorizada (TAC) do crânio e da mandíbula e, a partir daí, criou modelos 3D que permitiram simular como a anatomia de Thrinaxodon poderia reagir a diferentes pressões sonoras e frequências. Para isso, utilizaram software de engenharia para observar como os ossos “vibrariam” perante o som.

Thrinaxodon viveu no início do Triássico, antes de existirem os primeiros dinossauros. Tratava-se de um cinodonte - um parente próximo dos primeiros mamíferos - com um corpo que, à primeira vista, parece situar-se algures entre o de um lagarto e o de uma raposa.

Alguns dos seus genes obedecem ao mesmo “plano” que os mamíferos modernos ainda hoje apresentam, e este trabalho sugere que a arquitectura da sua audição também é algo que partilhamos.

Ossículos do ouvido e a transição do maxilar para o ouvido médio

Nos primeiros cinodontes, os ossos do ouvido - o martelo, a bigorna e o estribo - estavam ligados à mandíbula. Em espécies posteriores, esses pequenos fragmentos acabaram por se separar do maxilar, formando o ouvido médio tipicamente mamífero.

Antes de existir o ouvido médio e a sua audição de tipo “timpânico”, os animais dependiam sobretudo do som por condução óssea: os nervos transmitiam ao cérebro sinais gerados por vibrações no osso da mandíbula.

Durante décadas, os paleontólogos especularam que Thrinaxodon poderia representar um “elo perdido” na evolução da audição dos mamíferos. Em 1975, o anatomista Edgar Allin, da Universidade do Wisconsin, avançou a hipótese de que Thrinaxodon poderia ter uma forma inicial de tímpano esticado sobre uma estrutura óssea em gancho que ainda permanecia ligada e que sobressaía da mandíbula.

Na altura, Allin não dispunha de tecnologia que lhe permitisse demonstrar essa ideia, motivo pelo qual os autores do novo estudo voltaram agora ao tema com simulações em software de engenharia.

“Durante quase um século, os cientistas têm tentado perceber como estes animais conseguiam ouvir. Estas ideias têm cativado a imaginação dos paleontólogos que trabalham na evolução dos mamíferos, mas até agora não tínhamos testes biomecânicos muito robustos”, afirma Alec Wilken, cientista evolucionista na Universidade de Chicago.

“Pegámos num problema conceptual - isto é, ‘como é que os ossos do ouvido vibram num fóssil com 250 milhões de anos?’ - e testámos uma hipótese simples usando estas ferramentas sofisticadas.”

Modelação 3D, TAC e testes de vibração aplicados ao crânio

Com o modelo 3D, o grupo conseguiu analisar o crânio e a mandíbula do animal com um nível de detalhe sem precedentes, incluindo a curvatura do maxilar sobre a qual um tímpano primitivo poderia ter estado esticado.

Depois, com uma ferramenta mais conhecida entre engenheiros por avaliar esforços vibratórios em infra-estruturas como aviões e pontes, simularam de que forma o crânio e a mandíbula de Thrinaxodon seriam afectados por uma gama de sons.

Naturalmente, uma cabeça viva envolve muito mais do que osso; por isso, os investigadores também preencheram lacunas com base em parâmetros conhecidos de animais actuais, relativos aos tipos de tecidos moles que provavelmente também teriam influência.

“Assim que temos o modelo de TAC do fóssil, podemos usar propriedades de materiais retiradas de animais existentes e fazer como se o nosso Thrinaxodon ganhasse vida”, explica Zhe-Xi Luo, orientador de Wilken. “Isso nunca tinha sido possível, e esta simulação em software mostrou-nos que a vibração provocada pelo som é, essencialmente, a forma como este animal conseguia ouvir.”

No conjunto, os resultados indicam que o tímpano de Thrinaxodon teria funcionado bastante bem, mesmo sem ossículos do ouvido médio já separados. E teria sido um avanço significativo face à condução óssea, podendo assinalar um ponto de transição em direcção a uma dependência crescente da audição timpânica nos mamíferos.

Wilken e a equipa fazem uma estimativa conservadora de que, com este “equipamento” anatómico, Thrinaxodon poderia alcançar uma faixa auditiva entre 38 e 1,243 hertz (para referência, uma pessoa jovem e saudável ouve aproximadamente entre 20 e 20,000 hertz) e seria mais sensível a sons em torno de 1,000 hertz quando a pressão sonora fosse de 28 decibéis (um nível algures entre um sussurro e uma conversa normal).

Isto teria ajudado Thrinaxodon a localizar presas, a evitar predadores e poderá até ter desempenhado um papel na reprodução.

A investigação foi publicada nas Atas da Academia Nacional de Ciências.