Captorhinus aguti: o fóssil mumificado que revela a respiração costal mais antiga

Respirar com a ajuda das costelas é tão natural que quase se esquece que, em termos evolutivos, foi uma inovação. O tórax dilata-se, os pulmões enchem-se e o oxigénio entra - sem engolir ar, sem “bombear” com a garganta e sem depender de pele húmida para trocar gases com o ambiente. Só que este modo de respiração impulsionado pelas costelas teve de surgir algures.

Um novo estudo publicado na Nature aponta para um animal surpreendentemente pequeno como um dos primeiros pioneiros: Captorhinus aguti, um amniota diminuto, de aspeto semelhante ao de um lagarto, que viveu há cerca de 289 milhões de anos.

O exemplar foi encontrado mumificado num sistema de cavernas em Oklahoma e conserva algo que os paleontólogos quase nunca conseguem observar neste intervalo temporal: além dos ossos, ficaram preservados pele, cartilagem e até vestígios de proteínas antigas.

Em conjunto, estes tecidos fornecem o exemplo mais antigo conhecido de respiração costal em amniotas - o grupo que inclui répteis, aves, mamíferos e os seus antepassados comuns - ajudando a esclarecer como estes animais respiram.

Fóssil mumificado de Captorhinus aguti

O Captorhinus aguti veio de Richards Spur, um local em Oklahoma bem conhecido entre paleontólogos pelo seu registo denso de animais terrestres do Paleozóico tardio. Este sistema de cavernas tem fornecido um retrato invulgarmente diverso da vida nessa época.

O que tornou esta descoberta particularmente notável foi a forma como o ambiente “segurou” o corpo: condições como lama pobre em oxigénio e hidrocarbonetos ajudaram a impedir que os tecidos colapsassem e se decompusessem.

Assim, em vez de uma marca achatada, os investigadores encontraram algo muito mais próximo de uma “múmia” natural - um animal pequeno preservado numa pose realista, com um dos membros anteriores recolhido sob o corpo.

Para o analisar sem o danificar, a equipa recorreu a tomografia computorizada por neutrões (nCT) numa instalação na Austrália, o que lhes permitiu ver através da rocha envolvente como se estivessem a fazer um exame médico.

Padrão de pele tipo acordeão

Quando as equipas começaram a explorar os dados das digitalizações, tornou-se claro que havia muito mais do que apenas osso.

“Comecei a ver todas estas estruturas enroladas à volta dos ossos. Eram muito finas e com textura. E, de facto, havia um belo invólucro de pele à volta do tronco deste animal”, disse Ethan Mooney, que co-liderou o estudo enquanto trabalhava no laboratório do Professor Robert R. Reisz, na Universidade de Toronto.

“A pele escamosa tem esta textura maravilhosa, tipo acordeão, com estas bandas concêntricas a cobrir grande parte do corpo, desde o tronco até ao pescoço.”

Este padrão em “acordeão” é especialmente interessante por se parecer com as escamas flexíveis e aneladas observadas em répteis escavadores atuais, como as anfisbenas (lagartos-verme).

Um desenho corporal deste tipo permite que o animal se dobre e contorça sem rasgar a pele - mas a pele não era a peça mais valiosa deste achado.

Ligação humana a Captorhinus aguti e à respiração costal

Os investigadores analisaram três exemplares de Captorhinus aguti que, em conjunto, preservaram um conjunto de estruturas torácicas raramente visível em fósseis tão antigos.

Num dos espécimes, a equipa identificou um esterno cartilagíneo segmentado, costelas associadas ao esterno, costelas intermédias e estruturas de ligação que unem a caixa torácica à região do ombro.

Esta combinação é importante porque permite aos cientistas reconstruir algo que, regra geral, se perde com o tempo: a forma como todo o aparelho respiratório estava montado num amniota primitivo.

“Propomos que o sistema encontrado em Captorhinus representa a condição ancestral para o tipo de respiração assistida pelas costelas presente nos répteis, aves e mamíferos atuais”, afirmou Reisz.

Deste modo, este pequeno réptil do Pérmico pode revelar o esquema básico que mais tarde foi aperfeiçoado até à mecânica respiratória que sustenta tudo - desde um lagarto a correr, a uma ave em voo, até a um humano em sprint.

A respiração mudou a vida em terra

Antes dos amniotas, os vertebrados terrestres dominantes eram animais semelhantes a répteis que conseguiam respirar parcialmente através da pele e usavam um método de bombagem com a boca e a garganta para empurrar ar para os pulmões.

Esse sistema é funcional, mas não é particularmente adequado a animais que precisam de ser muito ativos em terra.

A respiração costal - em que os músculos entre as costelas expandem e comprimem a cavidade torácica - é mais eficiente. Permite puxar mais ar, trocar gases com maior eficácia e sustentar níveis de atividade mais elevados.

“Foi uma mudança decisiva que permitiu a estes animais adotarem um estilo de vida muito mais ativo”, disse Mooney.

Este aumento de capacidade para obter oxigénio pode ajudar a explicar um padrão histórico mais amplo. Assim que os amniotas - incluindo os primeiros antepassados dos répteis - passaram a ter as ferramentas para viver e respirar com mais potência em terra, diversificaram-se rapidamente e acabaram por se tornar os vertebrados terrestres dominantes.

Proteínas antigas ainda presentes

O fóssil não preservou apenas a anatomia. Usando espectroscopia de infravermelhos baseada em síncrotron, os investigadores detetaram também remanescentes de proteínas originais no osso, na cartilagem e na pele.

“A descoberta de remanescentes de proteínas é excecional e amplia dramaticamente o nosso entendimento do que é possível em termos de preservação de tecidos moles no registo fóssil”, afirmou Mooney.

Trata-se de um resultado relevante, porque os fósseis do Paleozóico são, em geral, demasiado antigos para reterem algo que se assemelhe a moléculas orgânicas originais.

O estudo sugere que, nas condições certas, o registo fóssil pode estar a conservar pistas bioquímicas de períodos muito mais recuados do que os cientistas supunham.

Lições de Captorhinus aguti

Captorhinus não era um gigante do tamanho de um dinossauro nem um esqueleto dramático de “elo perdido”. Era pequeno, comum e provavelmente um daqueles animais que, em tempos, se esgueiravam pelo sub-bosque sem grande destaque.

No entanto, graças a uma preservação extraordinária, está agora a ajudar a explicar algo fundamental. Mostra de que forma os primeiros amniotas transformaram a respiração num motor poderoso para a vida em terra - e como esse mesmo desenho básico continua a comandar, diariamente, a subida e a descida das nossas próprias costelas.

O estudo completo foi publicado na revista Nature.