A evolução das serpentes é um dos temas mais complexos e de intenso debate no meio científico. Sabemos que as serpentes descendem de um grupo de lagartos com patas  – inclusive, já são conhecidas diversas espécies de serpentes com patas, como Eupodophis, do Cretáceo do Líbano, Pachyrhachis, do Cretáceo da faixa Oeste dos Territórios Palestinos e a brasileira Tetrapodophis, do Cretáceo da Bacia do Araripe, mas a partir de qual grupo exatamente evoluíram as serpentes? Quem são os parentes mais próximos das cobras? Será que elas perderam as patas porque tinham um ancestral que se enterrava (fossorial) ou porque viviam no mar (alongamento do corpo para natação)? Muitas questões sobre a origem do grupo ainda são discutidas e, portanto, descobrir novos dados sobre estes animais é essencial para nos ajudar a responder algumas delas (se quiser saber mais sobre o debate científico envolvendo a origem e evolução das serpentes, no final deste texto há uma lista de artigos sobre o tema).

Novas ferramentas científicas

 A análise de tomografia computadorizada não tem aplicações apenas na área da saúde. Com esta técnica, podemos visualizar perfeitamente o interior do corpo de praticamente tudo – objetos, plantas, animais, microrganismos, dentre outros -, e muitas vezes temos acesso a dados mais precisos através da tomografia do que através de uma análise “manual”. O estudo do encéfalo é um dos que mais se beneficia deste tipo de análise, uma vez que ao remover o cérebro e outras estruturas de dentro da cabeça dos animais os mesmos podem acabar colapsando (já que são tecidos moles) e perdendo sua forma original. Mas para que saber a forma original do encéfalo de um animal? Simples: conhecendo sua forma original é possível avaliar quais regiões eram mais desenvolvidas do que outras, e a partir disso saber sobre como são os sentidos nos animais (se eles tinham a visão mais desenvolvida, um melhor olfato, etc) e sobre como seria o seu comportamento. E é aqui que entra a tomografia computadorizada: utilizando esta tecnologia, é possível preencher digitalmente o molde interno do crânio dos animais e descobrir a forma do encéfalo com muito mais precisão.

A tomografia com o objetivo de recriar a forma do encéfalo de mamíferos já é feita há algum tempo, mas nos répteis ela ainda está engatinhando. Um dos problemas com os répteis é que, nestes animais, o encéfalo frequentemente não ocupa 100% do espaço interno do crânio[¹], e por isso um molde da região interna do crânio não seria exatamente igual ao formato do encéfalo do animal em vida. Por outro lado, nas serpentes o encéfalo ocupa boa parte da cavidade interna do crânio (figura 1), e os moldes desta região podem refletir com uma boa acurácia o formato real do encéfalo nestes animais[²].

Foi partindo desta premissa que Allemand e colaboradores[³] realizaram o primeiro grande estudo comparativo do encéfalo de serpentes. Utilizando dados de tomografia computadorizada de 43 espécies diferentes de serpentes, os autores encontraram tanto padrões filogenéticos (relacionados à evolução das serpentes) como ecológicos (relacionados aos hábitos de vida dos animais). Os padrões filogenéticos são semelhanças na forma do encéfalo relacionados a cada grupo de serpentes (animais de uma mesma família tendem a ter formatos parecidos, por exemplo), e podem ajudar os pesquisadores a classificar e identificar melhor as espécies. Mas os principais resultados de Allemand e colaboradores estão nos padrões ecológicos que eles encontraram.

 

AI_009_O que há na cabeça das cobras_Figura 1
Figura 1. Crânio da serpente Enhydris punctata em vistas dorsal (esquerda) e lateral (direita), com o os ossos transparentes digitalmente para visualização do molde do encéfalo. Crédito: Allemand et al. (2017).

 

Vida na terra Vs. vida na água

O estudo revelou que existem padrões morfológicos do encéfalo das serpentes relacionados aos seus hábitos de vida, embora ainda não esteja claro se estes padrões estão mais relacionados com a captura de alimento, locomoção ou outros comportamentos que variam de acordo com o hábitat. A figura 2 ilustra como alguns padrões morfológicos estão relacionados com o ambiente onde vivem as serpentes.

A tomografia com o objetivo de recriar a forma do encéfalo de mamíferos já é feita há algum tempo, mas nos répteis ela ainda está engatinhando

De acordo com os autores, a morfologia do encéfalo de uma serpente pode ser associada com seus hábitos de vida: se ela  é terrestre ou aquática, se ela vive na copa das árvores ou se ela costuma se enterrar. Espécies marinhas tendem a ter um encéfalo mais alongado, enquanto as espécies que se enterram têm a porção mais lateral do cérebro particularmente menos desenvolvida em comparação com as demais espécies de serpentes.

Espécies semi-aquáticas não apresentaram um padrão único de encéfalo, e isso pode estar relacionado, por exemplo, à variedade de ambientes (terrestres e aquáticos) que estes animais ocupam, sendo mais generalistas. Essa associação entre a forma do encéfalo e o habitat que os animais ocupam pode ajudar a entender, por exemplo, os hábitos de vida de espécies pouco conhecidas de serpentes atuais e também os hábitos de vida de serpentes extintas, uma vez que comparando o molde interno do crânio entre estes animais é possível buscar por padrões semelhantes.

 

AI_009_O que há na cabeça das cobras_Figura 2
Figura 2. Distribuição da morfologia do encéfalo das serpentes de acordo com seu hábito de vida. Cada cor representa um hábito diferente: semi-aquático (vive parcialmente na água e parcialmente em terra firme), marinho, terrestre, fossorial (se enterra boa parte do tempo) e arborícola (vive associado às árvores a maior parte do tempo). Adaptado de Allemand et al. (2017).

De acordo com os autores, a morfologia do encéfalo de uma serpente pode ser associada com seus hábitos de vida: se ela  é terrestre ou aquática, se ela vive na copa das árvores ou se ela costuma se enterrar.

Pesquisas acerca da forma do encéfalo nas serpentes estão apenas começando a dar seus primeiros passos. No futuro, novos estudos poderão fornecer ainda mais evidências que nos permitam correlacionar mais precisamente os padrões morfológicos do encéfalo destes animais com seus hábitos e sua evolução. Isso vai de encontro a alguns debates recentes na academia científica, como o relacionado aos hábitos de vida da serpente fóssil Tetrapodophis[4,5]. Interpretada atualmente como a espécie do grupo das serpentes mais proximamente relacionada aos lagartos, a compreensão de seus hábitos de vida é de extrema importância para se conhecer quais eram os hábitos de vida dos ancestrais das serpentes (terrestre, fossorial, marinho…). Quanto mais evidências pudermos juntar, mais próximo estaremos de compreender o quebra-cabeças da evolução.

 

Referências utilizadas:

[1] Balanoff, AM; Bever, GS; Colbert, MW. 2015. Best practices for digitally constructing endocranial casts: examples from birds and their dinosaurian relatives. Journal of Anatomy, 229: 173-190.

[2] Starck, D. 1979. Cranio-cerebral relations in recent reptiles. In: Gans, C; Northcutt, RG; Ulinski, P. Biology of the Reptilia (Neurology A). London: Academic Press, 462 p.

[3] Allemand, R; Boistel, R; Daghfous, G; Blanchet, Z; Cornette, R; Bardet, N; Vincent, P; Houssaye, A. 2017. Comparative morphology of snake (Squamata) endocasts: evidence of phylogenetic and ecological signals. Journal of Anatomy, 20.

[4] Martill, DM; Tischlinger, H; Longrich, T. 2015. A four-legged snake from the Early Cretaceous of Gondwana. Science, 349: 416-419.

[5] Lee, MS; Palci, A; Jones, ME; Caldwell, MW; Holmes, JD; Reisz, RR. 2016. Aquatic adaptations in the four limbs of the snake-like reptile Tetrapodophis from the Lower Cretaceous of Brazil. Cretaceous Research, 66: 194-199.

 

Para saber mais sobre a origem e evolução das serpentes:

Gauthier, J.A.; Kearney, M.; Maisano, J.A.; Rieppel, O.; Behlke, A.D.B. 2012. Assembling the Squamate tree of life: perspectives from the phenotype and the fossil record. Bulletin of the Peabody Museum of Natural History, 53(1): 3-308.

Lee, M.S.Y.; Caldwell, M.W. 2000. Adriosaurus and the affinities of mosasaurs, dolichosaurs, and snakes. Journal of Paleontology, 74(5): 915-937.

Reeder, T.W.; Townsend, T.M.; Mulcahy, D.G.; Noonan, B.P.; Wood, P.L.Jr.; Sites, J.W.Jr.; Wiens, J.J. 2015. Integrated Analyses Resolve Conflicts over Squamate Reptile Phylogeny and Reveal Unexpected Placements for Fossil Taxa. PLoSONE 10(3): e0118199.doi:10.1371/journal.pone.0118199.

Rieppel, O.; Zaher, H. 2000a. The intramandibular joint in squamates and the phylogenetic relationships of the fossil snake Pachyrhachis problematicus Haas. Fieldiana (Geology), New Series, 43: 1-69.

Zaher, H.; Rieppel, O. 1999. Tooth implantation and replacement in squamates, with special reference to mosasaur lizards and snakes. American Museum Novitates, 3271: 1-19.