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Um pássaro-sol de cabeça azul no Albertine Rift: um exemplo de um pássaro tropical com penas iridescentes e coloridas. Crédito: John Bates, Field Museum
Uma árvore genealógica que abrange 9.409 pássaros espécies permitiu que cientistas descobrissem por que os trópicos abrigam uma variedade tão diversa de pássaros coloridos e como essas cores vibrantes evoluíram e se dispersaram ao longo do tempo.
A paleta de cores dos pássaros visíveis da sua janela varia de acordo com a sua localização. Em regiões distantes do Equador, os pássaros geralmente exibem cores monótonas, enquanto mais perto dos trópicos, você provavelmente observará uma variedade maior de penas coloridas. Os cientistas ficaram intrigados com a abundância de pássaros de cores brilhantes nos trópicos em comparação com outras áreas. Eles também questionaram as origens desses pássaros vibrantes, ponderando se as penas coloridas evoluíram nos trópicos ou se esses pássaros tinham ancestrais coloridos que migraram para a região de outro lugar.
Em um novo estudo publicado na revista Natureza Ecologia e Evoluçãocientistas construíram um banco de dados de 9.409 pássaros para explorar a disseminação da cor pelo globo. Eles descobriram que penas coloridas e iridescentes se originaram 415 vezes na árvore da vida dos pássaros e, na maioria dos casos, surgiram fora dos trópicos — e que o ancestral de todos os pássaros modernos provavelmente também tinha penas iridescentes.
O autor principal Chad Eliason com beija-flores nas coleções do Field Museum. Crédito: Kate Golembiewski, Field Museum
Mecanismos de Coloração e Métodos de Estudo
“Por décadas, os cientistas tiveram essa hipótese de que há espécies de pássaros mais brilhantes ou mais coloridas nos trópicos”, diz Chad Eliason, um cientista pesquisador do Field Museum em Chicago e autor principal do artigo. “Queríamos encontrar o mecanismo para nos ajudar a entender essas tendências — como essas cores brilhantes chegaram lá e como elas se espalharam pela árvore genealógica das aves ao longo do tempo.”
Existem duas maneiras principais pelas quais a cor é produzida em animais: pigmentos e estruturas. As células produzem pigmentos como a melanina, que é responsável pela coloração preta e marrom. Enquanto isso, a cor estrutural vem da maneira como a luz reflete em diferentes arranjos de estruturas celulares. A iridescência, o brilho do arco-íris que muda dependendo de como a luz atinge um objeto, é um exemplo de cor estrutural.
Aves-do-paraíso nas coleções do Field Museum. Crédito: Kate Golembiewski, Field Museum
Os pássaros tropicais obtêm suas cores de uma combinação de pigmentos brilhantes e cores estruturais. O trabalho de Eliason se concentra na cor estrutural, então ele queria explorar esse elemento da coloração dos pássaros tropicais. Ele e seus colegas vasculharam fotografias, vídeos e até ilustrações científicas de 9.409 espécies de pássaros — a grande maioria das cerca de 10.000 espécies de pássaros vivos conhecidas pela ciência. Os pesquisadores monitoraram quais espécies têm penas iridescentes e onde esses pássaros são encontrados.
Os cientistas então combinaram seus dados sobre a coloração e distribuição das aves com uma árvore genealógica pré-existente, baseada em ADNmostrando como todas as espécies de pássaros conhecidas estão relacionadas entre si. Eles alimentaram as informações para um sistema de modelagem para extrapolar as origens e a propagação da iridescência. “Basicamente, fizemos muita matemática”, diz Eliason.
Insights e implicações evolutivas
Dado como as espécies modernas estão relacionadas entre si e onde são encontradas, e os padrões gerais de como as espécies se formam e como características como cores mudam ao longo do tempo, o software de modelagem determinou a explicação mais provável para as cores dos pássaros que vemos hoje: pássaros coloridos de fora dos trópicos frequentemente vinham para a região há milhões de anos, e então se ramificavam em mais e mais espécies diferentes. O modelo também revelou uma surpresa sobre o ancestral de todos os pássaros modernos.
Para contextualizar, as aves são um grupo especializado de dinossauros – a primeira ave conhecida, Arqueoptérixviveu há 140 milhões de anos. Um subgrupo de pássaros chamado Neornithes evoluiu há 80 milhões de anos, e esse grupo se tornou o único pássaro (e dinossauro) a sobreviver à extinção em massa há 66 milhões de anos. Todos os pássaros modernos são membros do Neornithes. O modelo produzido por Eliason e seus colegas sugere que o ancestral comum de todos os Neornithes, há 80 milhões de anos, tinha penas iridescentes que ainda brilham na árvore genealógica das aves.
“Fiquei muito animado ao saber que o estado ancestral de todos os pássaros é a iridescência”, diz Eliason. “Nós já encontramos evidências fósseis de pássaros iridescentes e outros dinossauros emplumados antes, examinando penas fósseis e as estruturas preservadas produtoras de pigmentos nessas penas. Então sabemos que penas iridescentes existiam no passado Cretáceo– esses fósseis ajudam a apoiar a ideia do nosso modelo de que o ancestral de todas as aves modernas também era iridescente.”
A descoberta de que o primeiro Neornithes era provavelmente iridescente pode ter implicações importantes para a paleontologia. “Provavelmente encontraremos muito mais iridescência no registro fóssil agora que sabemos procurar”, diz Eliason.
Embora este novo estudo esclareça como a iridescência se espalhou pela árvore genealógica das aves ao longo de milhões de anos, algumas grandes questões permanecem. “Ainda não sabemos por que a iridescência evoluiu em primeiro lugar”, diz Eliason. “Penas iridescentes podem ser usadas por pássaros para atrair parceiros, mas a iridescência também está relacionada a outros aspectos da vida dos pássaros. Por exemplo, andorinhas mudam de cor quando a umidade muda, então a iridescência pode estar relacionada ao ambiente, ou pode estar relacionada a outra propriedade física das penas, como resistência à água. Mas saber mais sobre como surgiram tantos pássaros iridescentes nos trópicos pode nos ajudar a entender por que a iridescência evoluiu.”
Referência: “As transições entre mecanismos de cor afetam a dinâmica da especiação e as distribuições de alcance das aves” por Chad M. Eliason, Michaël PJ Nicolaï, Cynthia Bom, Eline Blom, Liliana D'Alba e Matthew D. Shawkey, 26 de julho de 2024, Natureza Ecologia e Evolução.
DOI: 10.1038/s41559-024-02487-5