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Por que as zebras e os pandas possuem padrões pretos e brancos tão únicos?


           Uma das características mais encantadoras da natureza, sem dúvida alguma, é a riqueza das suas cores. Vivemos em meio a uma fantástica presença de cores e movimentos, em um rico e diversificado bioma. Mas é interessante que, apesar de estarmos sempre apreciando a beleza dessas cores, raramente paramos para pensar no como e porquê delas. Quais os mecanismos envolvidos na sua produção e percepção, e como as mesmas evoluíram? Sim, desde plantas até os animais, as cores são usadas em inúmeras funções, incluindo comunicação social e interação com parasitas, predadores e ambiente físico, e até mesmo como fator direto de proteção, como o nosso pigmento melanina que protege a pele da ação dos raios ultravioletas do Sol (Melanina e UV).

             Entre os animais, o estudo das cores é bastante explorado no meio acadêmico, especialmente no campo evolucionário. Entender os fatores genéticos, epigenéticos e ecológicos por trás dos vários padrões de cores encontrados é essencial para a melhor compreensão da nossa fauna. Nesse sentido, dois grandes mistérios da ciência parecem ter encontrado sua resposta em anos recentes, através de estudos conduzidos pelo professor de Biologia Selvagem da Universidade UC Davis, EUA, Tim Caro: por que as zebras e pandas possuem seus distintos padrões preto e branco de coloração?

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  ZEBRA E SUAS LISTRAS


As zebras são equídeos africanos que englobam três distintas espécies, todas unidas pelas características listras pretas e brancas espalhadas pelo corpo

       Desde que os biólogos Alfred Russel Wallace e Charles Darwin primeiro debateram o porquê do padrão de listras pretas e brancas tão intrigantes nas zebras, há mais de 130 anos, muitas hipóteses surgiram para explicá-lo: seria uma forma de camuflagem? Algo para confundir os predadores? Um mecanismo de controle de temperatura corporal? Um repelente natural de moscas? Um sinalizador social (acasalamento, identificação, etc.)?

           Em 2016, o pesquisador Tim Caro publicou um livro intitulado ´Zebra Stripes´ (´Listras das Zebra), onde detalhou, passo a passo, o fascinante caminho que percorreu em suas pesquisas para encontrar a resposta desse mistério científico, a qual foi primeiro publicada na Nature (Ref.1), em 2014. Tim testou todas as hipóteses acumuladas ao longo das décadas no seu "habitat" de estudo na Tanzânia, África. E muitas das suas metodologias foram muito criativas e excêntricas:

Tim Caro, em sua "fantasia" de zebra
1. Fez longas caminhadas vestindo roupas imitando a pele das zebras para contar todas as picadas de moscas que pousaram em seu corpo.

2. Criou modelos de tamanho real e feitos de madeira de espécies de equinos pintadas com diferentes padrões de cores para estudar efeitos de camuflagem.

3. Aproximava de bandos de zebras a pé para registrar seus comportamentos de fuga.

4. E em momentos de "normalidade científica", usou câmeras termográficas para medir o calor emanado de diferentes espécies.

           Além dos estudos práticos, o time de pesquisa liderado por Caro fez um amplo estudo da literatura científica relativo ao comportamento e características gerais das sete espécies de equídeos ainda existentes:

- Equus burchelli, E. zebra,  E. grevyii (todas as três com proeminentes listras brancas e pretas - em outras palavras, as zebras);

- Burro-Africano-cinza - E. africanus - (possui finas listras na parte inferior das pernas);

- E. kiang, E. hemionus, E. ferus przewalskii (todas as três asiáticas e sem listras, com coloração cinza ou marrom);

- Subespécies também foram avaliadas e apresentaram também considerável variação de padrões de listras no corpo. Já o cavalo domesticado (E. ferus caballus) não foi considerado, por causa, obviamente, da intensa seleção artificial a qual foi submetido.

           E mais dois fatos importantes já previamente descobertos cientificamente:

- Humanos acham objetos listrados em movimento difíceis de mirar com boa acuracidade em uma tela de computador;

- Moscas tsé-tsé, moscas da família Tabanidae, entre outras, tendem a pousar menos em superfícies listradas de branco e preto do que em outras superfícies. Moscas que picam são atraídas aos seus alvos pelo odor, temperatura, visão e movimentos, mas na hora do pouso, a visão parece ter grande importância. Mas o porquê delas evitarem listras brancas e pretas é incerto e era algo, até o estudo de Caro, não testado em animais.
À direita, uma mosca-de-cavalo e, à esquerda, uma mosca tsé-tsé

            Com os resultados obtidos do seu trabalho de campo e uma revisão comparativa da literatura científica mostrando que as espécies e subespécies de equídeos listrados ocorriam onde moscas eram numerosas, Caro não teve dúvidas: as zebras tinham seu padrão característico de listras pretas e brancas para espantar moscas que picam, como mutucas (Tabanidae) e as moscas tsé-tsé (gênero Glossina). Nas duas figuras abaixo, esse resultado fica ainda mais claro:
                       


          Todas as outras hipóteses foram testadas e não geraram evidências mínimas de veracidade, incluindo a noção que as listras poderiam confundir os predadores (como leões). Além dos padrões de distribuição dos equídeos/moscas e desvalidação das outras hipóteses, observações indiretas são sugestivas. Primeiro, a incidência de sangue de zebras nas moscas tsé-tsé é baixa, especialmente da espécie G. morsitans. Segundo, a incidência de tripanossomíase disseminada pelas tsé-tsé - manifestada em nós como a Doença do Sono - é igual ou menor do que os outros mamíferos vivendo na mesma região, enquanto que os cavalos domesticados (sem listras) sofrem agressivamente dessa doença em várias partes da África.

          Além disso, as zebras podem ter sofrido maior pressão ambiental durante sua evolução no ganho das listras por causa das características dos seus pelos, os quais são menos longos e grossos do que de outros equídeos, facilitando o ataque de moscas. E evitar um grande ataque de moscas pode carregar dois possíveis benefícios:

- Redução da perda de sangue: Nos EUA, cálculos mostram que, por dia, uma vaca pode perder entre 200 e 500 ml de sangue apenas pelas picadas de moscas da família Tabanidae. Em um exemplo, na Pennsylvania, estudos já mostraram que o ganho de massa corporal é de quase 17 kg menor, na média, por vaca, após um período de 8 semanas na ausência de inseticidas prevenindo o ataque de moscas-do-chifre (Siphona), moscas-de-cocheira (Stomoxys) e moscas-de-cavalo (Tabanus). Já a perda de produção leiteira cai 139 kg por vaca anualmente no país apenas considerando a livre atividade das moscas-de-cocheira.

- Doenças: Certas doenças disseminadas pelas moscas que picam, especialmente na África subsariana, como a influenza equídea, doença do cavalo africano, anemia equídea infecciosa tripanossomíase, são fatais e restritas aos equídeos. Pode ser que as zebras, por exemplo, sejam mais suscetíveis às mesmas, e, por isso, ganhariam grandes vantagens com seus padrões de listras.

           Ambos os benefícios, ou apenas um deles, podem ter sido o fator ambiental determinante para a seleção das listras pretas e brancas cada vez mais proeminentes. Mas é óbvio agora que as mesmas são escudos de defesa contra as moscas.

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      PANDAS

O panda-gigante, ou simplesmente ´panda´, é um mamífero omnívoro da família Ursidae endêmico da República Popular da China. Antes encontrados em grande perigo de extinção, graças aos esforços de conservação da espécie esse mamífero está testemunhando um crescimento cada vez maior da sua população.

          Outro grande mistério na biologia recai no porquê do Panda-Gigante (Ailuropoda melanoleuca) ter a sua coloração preta e branca em padrões tão únicos. E essa questão se mostrava um problemático desafio já que, virtualmente, nenhum outro mamífero possui tal aparência, dificultando analogias. Mas depois de um exaustivo trabalho investigativo, o pesquisador Tim Caro, novamente, conseguiu responder a essa pergunta com uma consistente teoria, com a ajuda de um time de cientistas da Universidade da Califórnia, Davis, e da Universidade do Estado da Califórnia, Long Beach.  

          Em um estudo publicado em Maio deste ano na Behavioral Ecology (Ref.4), os resultados desse esforço conjunto foram divulgados e provavelmente responderam ao mistério: a distinta coloração do Panda-Gigante possui as funções de camuflagem e de comunicação. Para chagar em tal conclusão teórica, os pesquisadores tiveram que analisar cada parte da pelagem desse animal de forma independente, comparando-as também com os padrões de coloração de 195 espécies carnívoras e 39 subespécies de ursos relacionadas com a linhagem evolutiva dos Pandas. .

     CAMUFLAGEM

         Analisando os dados, os cientistas encontraram que a maior parte da pelagem do panda - rosto, pescoço, barriga e traseiro - é branca para ajudá-lo a se esconder em habitats de neve. Já os membros são pretos para ajudá-lo a se esconder nas sombras das florestas.

           Nesse caso, os cientistas sugerem que essa coloração dualística com fins de camuflagem surgiu como uma resposta à sua pobre dieta quase exclusiva de bambu e inabilidade de digerir uma maior variedade de plantas. Para você ter uma ideia, os pandas se alimentam com uma dieta composta de 99% de bambu (subfamília Bambusoideae), com o resto dos 1% compreendendo frutas, pequenos mamíferos e peixes. O grande problema é que seus sistema digestivo, mesmo auxiliado por bactérias em simbiose, só consegue digerir cerca de 17% da massa seca (com alta quantidade de lignina e celulose) e cerca de 27% de hemi-celulose. Além disso, a planta do bambu, em geral, é pobre em proteína e o seu trato digestivo é relativamente ineficiente para uma dieta carnívora, já que seus ancestrais são carnívoros (lembrando que o panda está dentro da ordem Carnivora). Com isso, esse mamífero precisa ingerir gigantescas quantidades de bambu - mesmo selecionando as partes mais nutritivas da planta, como os brotos -, e passa grande parte do dia comendo. Em uma média, um indivíduo adulto consome em torno de 12,5 kg de bambu por dia, defecando mais de 100 vezes pelo mesmo período.


         Por esse motivo, o Panda é uma das poucas espécies de urso que não hiberna, já que não consegue armazenar suficiente gordura corporal para dormir durante o inverno, necessitando ficar ativo o ano inteiro, viajando longas distâncias e encarando diferentes tipos de habitats que vão de montanhas cobertas de neve a florestas tropicais. Seguindo essas estadias, sua camuflagem preta e branca estaria ajudando-o a se proteger de predadores. Apesar de hoje esses animais praticamente não possuírem predadores naturais (com exceção dos humanos) por causa da interferência humana no meio ambiente, no passado provavelmente o panda enfrentava bem mais ameaças, como os tigres em grande abundância, especialmente os filhotes.

    COMUNICAÇÃO

       Por outro lado, a coloração preta na cabeça do panda não é usada para se proteger de predadores, mas para o envio de sinais. As orelhas pretas podem ajudá-lo a expressar um senso de ferocidade, um alerta para predadores. Já a mancha preta em volta dos olhos pode ajudá-lo no reconhecimento de outros indivíduos da sua espécie ou mandar sinais de agressão para outros pandas competidores.

        Além disso, um estudo de 2008 (Ref.10) mostrou sólidas evidências de que esses animais conseguiam reconhecer as diferenças mínimas entre as marcas pretas em torno dos olhos de outros indivíduos. Nesse estudo, dois pandas jovens foram treinados para reconhecerem padrões geométricos de figuras elípticas e das marcas pretas oculares de outros pandas. Mesmo quando os pesquisadores modificavam minimamente as marcas, os dois pandas eram capazes de discriminá-las e também lembrar dessas discriminações após 6 meses a 1 ano. Esses resultados reforçam o propósito das marcas oculares dos pandas com o fim de reconhecimento individual, comunicação social e, talvez, escolhas de acasalamento.

    OUTRAS EXPLICAÇÕES?

        Outras hipóteses como regulação de temperatura corporal ou as manchas em volta dos olhos servindo como amenizadores de reflexo de luz do ambiente foram descartadas durante o estudo, por falta de evidências mínimas. Porém, como o estudo teve sua maior base a comparação de pandas com outros mamíferos carnívoros, pode ser que uma ou outra parte da coloração desses animais evoluiu para outros propósitos distintos ainda não óbvios para os pesquisadores.

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   CONCLUSÃO

         Enquanto que para as zebras suas listras possuem um claro propósito de deter o massivo ataque de moscas, os pandas ganharam uma ótima teoria do curioso padrão da sua coloração corporal, apesar de algumas incertezas permanecerem devido às limitações do novo estudo adereçando o problema.


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REFERÊNCIAS CIENTÍFICAS
  1. https://www.nature.com/articles/ncomms4535 
  2. https://www.ucdavis.edu/news/wildlife-biologist-earns-his-zebra-stripes-new-book/ 
  3. http://science.sciencemag.org/content/357/6350/eaan0221 
  4. https://academic.oup.com/beheco/article-abstract/28/3/657/3058530/Why-is-the-giant-panda-black-and-white?redirectedFrom=fulltext
  5. https://www.ucdavis.edu/news/why-pandas-are-black-and-white/
  6. https://www.washingtonpost.com/news/morning-mix/wp/2017/03/06/why-are-pandas-black-and-white/
  7. https://www.worldwildlife.org/species/giant-panda
  8. http://animaldiversity.org/accounts/Ailuropoda_melanoleuca/
  9. http://www.iucnredlist.org/details/712/0
  10. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19014257