Por André Cattaruzzi

As grandes baleias filtradoras (que formam o grupo Mysticeti, ou misticetos) incluem as famosas baleias jubarte e a baleia-azul, e são assim chamadas pela maneira como obtêm alimento: por filtração da água do mar. Essas criaturas gigantes navegam pelos mares à procura das toneladas e toneladas de alimento necessárias para seu sustento, com suas bocas abertas enquanto filtram a água. Curiosamente, os maiores animais que já viveram no planeta se alimentam de criaturas minúsculas, imperceptíveis a olho nu, como os pequenos crustáceos popularmente conhecidos como krill. No momento da alimentação, as baleias expandem as suas enormes cavidades bucais, por onde entra uma enorme quantidade de água, que é expelida posteriormente. O alimento é então retido na boca das baleias por inúmeras fileiras de estruturas filamentosas de queratina, denominadas barbas (ver Figura 1). A evolução deste aparelho único dentre os vertebrados ainda é objeto de grande debate entre os pesquisadores da área, e as principais hipóteses sobre sua origem foram revisadas recentemente por um grupo de pesquisadores liderados por Carlos Mauricio Peredo, da Universidade George Mason, nos Estados Unidos.

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Crânio de Baleia Cinzenta (Eschrichtius robustus). As barbatanas são as estruturas em forma de pente fixadas na mandíbula superior. Foto de Drow male.

 Registro fóssil e as relações de parentesco

Os cetáceos atuais se dividem em dois grupos: odontocetos e misticetos (ver Figura 2)1,2,3. O primeiro grupo inclui as baleias com dentes, como os golfinhos, as orcas e os cachalotes. Já o segundo inclui as grandes baleias filtradoras, citadas anteriormente. Mas é no registro fóssil que podemos encontrar informações importantes que nos ajudam a compreender melhor a evolução das formas atuais.  Algumas formas fósseis relacionadas aos misticetos atuais ainda apresentam dentes, como os mamalodontídeos e os aetiocetídeos (Fig. 2). Um outro grupo de fósseis, os eomisticetídeos, são mais proximamente relacionados às formas sem dentes atuais e possuem dentição reduzida ou ausente.

Mas é no registro fóssil que podemos encontrar informações importantes que nos ajudam a compreender melhor a evolução das formas atuais.

Os mais antigos fósseis desses grupos são encontrados em rochas de aproximadamente 35 milhões de anos, que datam do final do Eoceno, enquanto o registro mais antigo da linhagem que originou os misticetos atuais é de pouco mais de 20 milhões de anos.

AI_005_Barbatanas_de_cetaceos_Figura_2_Infografico_editFigura 2. Relações filogenéticas dos principais grupos de baleias (criado a partir de Marx & Fordyce, 2015). Ilustrações por Carl Buell.

A origem das Barbas

Peredo e colaboradores reconhecem quatro hipóteses acerca da origem das barbas (como são chamadas as fileiras de filamentos queratinosos vistos acima) e o hábito de filtragem de grandes quantidades de água por parte das baleias (Figura 3). A primeira é denominada “Filtração pelos dentes” e se baseia no registro fóssil de baleias primitivas que continham dentes alongados e com muitas cristas, como os aetiocetídeos. Posteriormente, essas estruturas teriam evoluído nas barbas, mais eficientes para a filtração. Esta hipótese carece ainda de estudos biomecânicos (isto é, de biofísica e mecânica do organismo) para testá-la, e falha em explicar a perda dos dentes e a origem das barbas.

A segunda hipótese sugere que as barbas teriam evoluído em posição interna à fileira de dentes, evidenciado por alguns aetiocetídeos que teriam ambas as estruturas, e que somente depois os dentes foram perdidos. A presença de barbas foi inferida em fósseis a partir de diversos sulcos e cavidades por onde passariam as inervações que se ligavam a elas. Essas feições se assemelham àquelas encontradas em algumas baleias modernas. Entretanto, esta hipótese não explica como barbas e dentes seriam inervados e irrigados de sangue simultaneamente. Além disso, o padrão de sulcos nas baleias atuais é altamente variável, o que complica correlacionar de forma direta as estruturas nos fósseis com as formas viventes. Outro ponto que enfraquece essa hipótese é que as barbas nas baleias modernas se desenvolvem durante o período embrionário na posição dos dentes, e não internamente.

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Figura 3. – Hipótese para origem do hábito filtrador de baleias (modificado de Peredo et al., 2017).

A hipótese seguinte argumenta um estágio evolutivo em que os dentes estariam presentes apenas na parte anterior do crânio, enquanto as barbas se concentrariam na região posterior da boca. Essa condição estaria presente nos misticetos mais antigos, tendo base na morfologia de alguns membros do grupo fóssil mais próximo, os eomisticetídeos. Somente em um estágio posterior os dentes seriam totalmente perdidos e as barbas teriam ocupado toda a extensão da boca. Esta hipótese, contudo, necessita de estudos adicionais para que se possa certificar se nos embriões de baleias atuais as barbas se desenvolvem de uma só vez, ou se elas se formam na parte de trás da boca, movendo-se para a borda anterior ao longo da ontogenia do animal.

A última hipótese defende que a linhagem dos misticetos primeiro desenvolveu um mecanismo de sucção para obter alimentos, e posteriormente se especializou em capturá-lo através da filtração com barbas. A evidência inicial para esta hipótese baseia-se em marcas de desgaste nos dentes de um mamalodontídeo e de um aetiocetídeo, que seriam resultado do movimento para baixo da língua simultaneamente à abertura da boca4. Isso gera uma pressão negativa que suga a água juntamente com as presas. O autor do estudo considera que para uma sucção eficiente primeiro é preciso que ocorra a perda dos dentes, e somente num momento posterior a linhagem dos misticetos adquiriu as barbas. As baleias sem dentes poderiam se alimentar inicialmente de peixes, e a evolução das barbas permitiu explorar um novo tipo de alimento amplamente disponível: o zooplâncton. Peredo considera ainda que essa hipótese é a mais adequada frente aos dados de seu estudo, pois explica com sucesso a perda dos dentes e o aparecimento das barbas. Além disso, o hábito de sucção é amplamente distribuído em animais aquáticos, sendo portanto uma hipótese plausível para a forma de obtenção de alimento inicial.

As baleias sem dentes poderiam se alimentar inicialmente de peixes, e a evolução das barbas permitiu explorar um novo tipo de alimento amplamente disponível: o zooplâncton.

Conclusão

 Mesmo com todas as novas pistas que surgiram, o entendimento sobre a origem das barbas ainda é dificultado devido à baixa preservação destas no registro fóssil, e sua presença, na maioria das vezes, só pode ser inferida a partir de estruturas ósseas correlacionadas. Mesmo com o grande número de fósseis encontrados nos últimos anos, essas descobertas não respondem sozinhas à grande questão da história evolutiva dos misticetos, e devem ser somadas aos intensos esforços nos campos da genética e desenvolvimento embrionário. Embriões de baleias misticetas com pequenos dentes (que são reabsorvidos posteriormente) são conhecidos dos estudiosos desde o século 19, e muitas dúvidas ainda permanecem sobre se as barbas e os dentes resultam da ativação dos mesmos genes.

Recentemente, um estudo liderado por Hans Thewissen indica a ação de um mesmo gene tanto para o desenvolvimento dos dentes quanto das barbas5. Isso implica que as barbas podem ser resultantes dos mesmos mecanismos de desenvolvimento que outros animais utilizam para produzir os dentes.

Mesmo com o grande número de fósseis encontrados nos últimos anos, essas descobertas não respondem sozinhas à grande questão da história evolutiva dos misticetos, e devem ser somadas aos intensos esforços nos campos da genética e desenvolvimento embrionário.

Uma coisa, no entanto, é certa: ainda estamos longe de desvendar todos os segredos incríveis sobre Biologia do desenvolvimento e Evolução que as baleias guardam.

Saiba mais sobre este estudo:

Peredo, C. M., Pyenson, N. D., & Boersma, A. T. (2017). Decoupling tooth loss from the evolution of baleen in whales. Frontiers in Marine Science4, 67.

How suction feeding preceded filtering in baleen whale evolution

 Referências utilizadas:

 [1] Marx, F. G., & Fordyce, R. E. (2015). Baleen boom and bust: a synthesis of mysticete phylogeny, diversity and disparity. Royal Society open science2(4), 140434.

[2] Marx, F. G., Lambert, O., & Uhen, M. D. (2016). Cetacean paleobiology. John Wiley & Sons.

[3] Uhen, M. D. (2010). The origin (s) of whales. Annual Review of Earth and Planetary Sciences38, 189-219.

[4] Marx, F. G., Hocking, D. P., Park, T., Ziegler, T., Evans, A. R., & Fitzgerald, E. M. (2016). Suction feeding preceded filtering in baleen whale evolution. Mem. Mus. Vic75, 71-82.

[5] Thewissen, J. G. M., Hieronymus, T. L., George, J. C., Suydam, R., Stimmelmayr, R., & McBurney, D. (2017). Evolutionary aspects of the development of teeth and baleen in the bowhead whale. Journal of Anatomy. doi: 10.1111/joa.12579