A composição química do osso de alguns dos maiores dinossauros que habitaram o planeta inclui um mineral chamado hidroxiapatita, o mesmo do esqueleto humano. E também o mesmo de sapos menores que uma moeda e de passarinhos leves o suficiente para voar. No caso dos grandes dinossauros, esses ossos aguentavam dezenas de toneladas e cargas ainda maiores pela movimentação do animal – inclusive com alguns deles ficando sobre duas patas em algumas situações. Mesmo assim, raramente se encontram ossos fossilizados destes animais com sinais de fratura por estresse. Como isto é possível, considerando que as condições gravitacionais da Terra do Jurássico até hoje foram constantes?

Um novo estudo reuniu paleontólogos e físicos para tentar resolver essa intrigante pergunta analisando fósseis de saurópodes, dinossauros herbívoros gigantes conhecidos pelos seus pescoços compridos e suas caudas extensas. Os resultados apontaram a organização interna dos ossos como parte da explicação.

As análises sugeriram que, à medida em que as espécies atingiam dimensões maiores, a estrutura óssea apresentava características capazes de distribuir melhor o peso e aumentar a resistência, para que não fosse necessário ter ossos cada vez mais grossos. Ou seja, ainda que o aumento da espessura cortical (camada mais externa dos ossos) esteja associado ao aumento das cargas gravitacionais em todos os neossaurópodes, essa pode não ter sido a principal resposta evolutiva.

As linhagens apresentam estratégias biomecânicas distintas. “Os diplodocóides (dinossauros saurópodes rabo de chicote) mantiveram um centro de massa posicionado posteriormente, compatível com o empinamento em duas patas facultativo”, escrevem os autores. Já os braquiossaurídeos deslocaram esse centro de massa cranialmente por meio da hipertrofia do pescoço e dos membros anteriores. O grupo dos titanossauros, por sua vez, atingiu tamanhos extremos por meio de remodelação óssea secundária – processo em que o tecido ósseo formado durante o crescimento rápido do animal é reabsorvido e substituído por osso compacto – e grande presença de espaços cheios de ar (cavidades pneumáticas) nos ossos do esqueleto localizados abaixo do crânio.

A biomecânica, informa Aureliano, já é uma área bem consolidada na Paleontologia. “O que fizemos foi mesclá-la com a Paleohistologia, o estudo dos tecidos fossilizados. O tecido ósseo é biomineralizado, então podemos trabalhar com colegas da Física dos materiais para criar modelos que expliquem o fenômeno do gigantismo.”

“O osso não é exatamente um cristal, mas tem cristal na sua composição”, diz o professor Guilherme M. Sipahi, do Instituto de Física de São Carlos (IFSC), coautor do artigo. O físico vem estudando cristais e semicondutores e, em outros trabalhos, já abordou como os cristais se comportam em relação à elasticidade. “O cristal com que eu trabalho tem as mesmas propriedades elásticas que o cristal que faz parte do osso.” Partindo daí, imaginou, “talvez a gente pudesse pensar do ponto de vista mais ou menos geral, como é que é o limite de quebra desse osso”, conta, ao mencionar que fez todos os cálculos, as análises matemáticas e de física do estudo, assim como os gráficos relacionados.

O tamanho colossal desenvolvido por alguns animais por si só é alvo de diversas outras investigações da ciência evolutiva, e algumas hipóteses têm se consolidado. “O gigantismo é uma resposta da pressão seletiva entre presas e predadores na corrida evolutiva. Alguns grupos de animais acabaram ficando gigantes a partir do Período Jurássico até hoje”, conta Tito Aureliano.

A maior vantagem, segundo ele, é a defesa. “O animal adulto fica mais protegido contra ataques de predadores de tamanho igual ou menor do que ele.” Mas a vida de um gigante não é tão tranquila quanto pode parecer. Para começar, é necessária muita alimentação e água para atingir grandes dimensões em um curto período. “Isso torna o animal gigante vulnerável a mudanças ambientais e climáticas. No registro fóssil de idades variadas, notamos que os animais enormes são os primeiros a serem extintos em eventos de extinção com mudanças ambientais abruptas.”

Entre as perguntas que têm movido pesquisadores da área, está o entendimento de como cada linhagem ficou gigante, especialmente em termos de adaptações anatômicas aos tamanhos colossais.

No caso dos dinossauros pescoçudos, explica Aureliano, o esqueleto pneumático, isto é, ossos da coluna com espaços preenchidos por ar, em conjunto com patas com ossos grossos e fortes e com uma articulação que possibilitava uma postura vertical nas quatro patas (ao invés de uma articulação flexionada como em lagartos e crocodilianos), permitiu o desenvolvimento de organismos gigantes nessa linhagem.

Mas, ele enfatiza que não houve uma única “receita evolutiva” que abriu caminho para o surgimento de animais gigantes. “Mamíferos gigantes como mastodontes e preguiças gigantes tiveram adaptações distintas de dinossauros enormes como os titanossauros e os estegossauros. Queremos entender essas soluções biológicas que resolveram desafios mecânicos impostos pelas condições gravitacionais do nosso planeta.”

Guilherme Sipahi relembra que o esboço do artigo surgiu de uma conversa informal com Tito Aureliano no trajeto ao aeroporto quando o paleontólogo veio à São Carlos como convidado do Ciência às 19h, projeto de divulgação científica que Sipahi coordenava.

Para o físico, a boa ciência inclui aquela que é feita pensando de maneira criativa. “Essa criatividade, às vezes, vem simplesmente de uma conversa com uma área, de trazer um conceito diferente, mesmo que simples, de uma outra área para dentro da outra”, diz.

“A ideia que trouxemos é uma ideia simples, mas eu tinha condições de entregar algum resultado que os paleontólogos poderiam analisar depois.” Em sua opinião, a melhor parte acontece quando, ao juntar conhecimentos de áreas diversas, chega-se a uma maneira diferente de pensar.

Tito Aureliano dá outros exemplos de colaboração entre as áreas. “A Física nos ajuda a calcular a velocidade de caminhada e corrida dos dinossauros a partir de trilhas de pegadas fossilizadas, a compreender suas forças de mordida, a mecânica do seu esqueleto e também nos ajuda na datação absoluta de muitas jazidas fossilíferas, onde ocorrem minerais com elementos radioativos. Enfim, existem muitas aplicações”, enumera ao ressaltar que as disciplinas do conhecimento apresentam subdivisões que são artificiais, afinal “o cosmos é multidisciplinar”.

O artigo Cortical bone geometry and static gravitational loads in neosauropod dinosaurs: implications for biomechanical constraints on terrestrial gigantism também tem como autores Aline M. Ghilardi, professora da UFRN, Holly N. Woodward, pesquisadora da Oklahoma State University (EUA), e Horácio W. L. Alves, físico e professor da Universidade de São João del Rei (UFSJ).

Os autores tiveram financiamento da Fundação Norte-Rio-Grandense de Pesquisa e Cultura; Fundação Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico, do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo.

*Com informações dos pesquisadores e da Assessoria de Comunicação do IFSC