Os pesquisadores forneceram novos insights sobre como os elefantes ancestrais desenvolveram suas trombas hábeis.

O estudo, publicado em 27 de novembro como uma pré-impressão revisada na eLife , combina múltiplas análises para reconstruir comportamentos alimentares nos extintos elefantiformes longirostrinos – mamíferos semelhantes a elefantes caracterizados por mandíbulas e presas alongadas.

Os editores descrevem o trabalho como fundamental para a nossa compreensão de como a mandíbula alongada e os troncos longos evoluíram nesses animais durante a época do Mioceno, cerca de 11 a 20 milhões de anos atrás. Ele fornece evidências convincentes da diversidade dessas estruturas em gonfóteros longirostrinos e de suas prováveis respostas evolutivas às mudanças climáticas globais.

As descobertas também podem mostrar por que os elefantes modernos são os únicos animais capazes de se alimentar usando a tromba.

Os gonfóteros longirostrinos fazem parte da família dos proboscídeos - um grupo de mamíferos que inclui elefantes e conhecidos por suas trombas alongadas e versáteis. Os gonfóteros longirostrinos são notáveis porque passaram por uma fase evolutiva prolongada caracterizada por uma mandíbula inferior excepcionalmente alongada, ou mandíbula, que não é encontrada em proboscídeos posteriores. Pensa-se que a sua mandíbula e tronco alongados podem ter coevoluído neste grupo, mas esta mudança entre os proboscídeos iniciais e tardios permanece incompletamente compreendida.

“Durante o Mioceno Inferior ao Médio, os gonfóteros floresceram em todo o norte da China”, diz o autor principal, Dr. Chunxiao Li, pesquisador de pós-doutorado na Universidade da Academia Chinesa de Ciências, em Pequim, China.

"Em todas as espécies, havia uma enorme diversidade na estrutura da mandíbula longa. Procuramos explicar por que os proboscídeos desenvolveram a mandíbula longa e por que posteriormente regrediu. Também queríamos explorar o papel da tromba nos comportamentos alimentares desses animais e no contexto ambiental para a coevolução de suas mandíbulas e troncos."

Li e colegas usaram investigações comparativas funcionais e ecomorfológicas, bem como uma análise de preferência alimentar, para reconstruir o comportamento alimentar de três famílias principais de gonfóteros longirostrinos: Amebelodontidae, Choerolophodontidae e Gomphotheriidae.

Para construir os comportamentos alimentares e determinar a relação entre a mandíbula e o tronco, a equipe examinou os crânios e a mandíbula dos três grupos, provenientes de três museus diferentes. A estrutura da mandíbula e das presas diferiu entre os três grupos, indicando diferenças nos comportamentos alimentares.

As mandíbulas dos Amebelodontidae eram geralmente semelhantes a pás e as presas eram planas e largas. Gomphotheriidae tinha presas inferiores tortas e uma mandíbula mais estreita, enquanto Choerolophodontidae não tinha presas mandibulares completamente, e sua mandíbula inferior era longa e semelhante a uma calha.

Em seguida, a equipe realizou uma análise dos isótopos do esmalte dos animais para determinar a distribuição e os nichos ecológicos das três famílias. Os resultados indicaram que Choerolphontidae vivia em um ambiente relativamente fechado, enquanto Platybelodon, um membro da família Amebelodontidae, vivia em um habitat mais aberto, como pastagens. Gomphotheriidae parecia preencher um nicho em algum lugar entre esses habitats fechados e abertos.

Uma análise de Elementos Finitos ajudou a equipe a determinar as vantagens e desvantagens da estrutura da mandíbula e das presas entre cada grupo. Seus dados indicaram que a mandíbula de Choerolophodontidae era especializada em cortar plantas horizontalmente ou de crescimento inclinado, o que pode explicar a ausência de presas mandibulares.

A mandíbula de Gomphotheriidae foi considerada igualmente adequada para cortar plantas que crescem em todas as direções. Platibelodon possuía estruturas especializadas para cortar plantas de crescimento vertical, como ervas de caule macio, que seriam mais comuns em ambientes abertos.

As três famílias também apresentaram diferenças nos estágios de evolução do tronco, o que pode ser inferido a partir da estrutura narial – região que circunda as narinas. A região narial em Choerolophodontidae sugeria que eles tinham um tronco relativamente primitivo e desajeitado.

Em Gomphotheriidae, a região narial era mais semelhante à dos elefantes modernos, sugerindo que eles tinham uma tromba relativamente flexível. Os troncos dos Platybelodons podem ser o primeiro exemplo de tronco proboscídeo que pode enrolar e agarrar. O nível evolutivo do tronco parecia estar relacionado com a capacidade da mandíbula de cortar horizontalmente, sugerindo fortemente uma coevolução entre o tronco e a mandíbula em gonfotérios longirostrinos.

Durante a transição climática do Mioceno Médio, que causou a seca regional e a expansão de ecossistemas mais abertos, Choerolophodontidae sofreu uma súbita extinção regional, e o número de Gomphotheriidae também diminuiu no norte da China. O estudo sugere que o desenvolvimento da tromba enrolada e agarradora em Platybelodon permitiu que este grupo sobrevivesse em maior número em seus ambientes abertos.

Isso também pode explicar por que outros animais com trombas, como as antas, nunca desenvolveram trombas tão hábeis como os elefantes, já que nunca se moveram para terras abertas.

“Nossa equipe interdisciplinar está dedicada a introduzir vários métodos de pesquisa quantitativa para explorar a paleontologia”, diz o coautor Ji Zhang, professor associado de engenharia estrutural na Universidade de Ciência e Tecnologia Huazhong, em Wuhan, China. "A mecânica computacional moderna e as estatísticas injetaram uma nova vitalidade na pesquisa tradicional de fósseis."

A principal limitação deste trabalho é a falta de discussão comparando os resultados da equipe com o desenvolvimento de gigantismo e membros longos em proboscídeos do mesmo período, segundo os editores do eLife . Os autores acrescentam que tal análise pode contribuir para a nossa compreensão de como a mudança nos comportamentos alimentares está relacionada com diferenças mais amplas nas formas e tamanhos corporais dos animais durante este período.

“Nossas descobertas demonstram que múltiplas ecoadaptações contribuíram para a estrutura mandibular diversificada encontrada nos proboscídeos”, conclui o autor sênior Dr. Shi-Qi Wang, professor do Laboratório Chave de Evolução de Vertebrados e Origens Humanas da Academia Chinesa de Ciências.

"Inicialmente, a mandíbula alongada serviu como o principal órgão de alimentação nos proboscídeos e foi um pré-requisito para o desenvolvimento do tronco extremamente longo. O pastoreio em terreno aberto impulsionou o desenvolvimento das funções de enrolamento e preensão do tronco, e o tronco então se tornou a principal ferramenta para alimentação, levando à perda gradual da mandíbula longa. Em particular, os Platybelodons podem ter sido os primeiros proboscídeos a desenvolver esse comportamento de pastoreio."