Metabolismo e termorregulação: era uma capacidade aeróbia ou outra coisa?

Qual a origem da endotermia? Qual a origem da termorregulação da temperatura entre os animais? Parece que essas perguntas ainda não tem respostas e ficam nas hipóteses que mostraremos.

 https://www.bioorbis.org/2019/04/metabolismo-termorregulacao.html
Uma pequena raposa-do-ártico. Pixabay/Domínio Público.

VAMOS DESCOBRIR...

Os Synapsida e os Sauropsida apresentam quadros de linhagens de animais que foram se tornando mais capazes de uma locomoção sustentada e endotermia, mas existem algumas lacunas - tanto nas evidências quanto na interpretação dessas.

MECANISMOS PARA O ISOLAMENTO TÉRMICO


A forma do corpo, a presença dos turbinais (ossos que também são chamados de concha, porque formam curvas espirais que parecem o interior de algumas conchas de caracóis. Os mamíferos têm dois tipos de turbinais - olfatório e respiratório), e os mecanismos que melhoram o processamento de alimento são todos vistos em Synapsida derivados, mas não há evidências diretas de isolamento térmico, nem pelos ou gordura subcutânea.  A falta de traços fósseis de pelos ou gordura não surpreende, porque nenhum fossilizaria exceto em condições não usuais.



Os Sauropsida são mais enigmáticos porque, além das evidências de capacidade locomotora propiciadas pela forma do corpo e da capacidade de processamento de comida mostrada pelas pedras na moela, temos também evidências fósseis de penas de cobertura que possibilitariam o isolamento térmico para um animal endotérmico. Mas contrariando essa interpretação, está a ausência de turbinais, que entendemos como um elemento essencial para a endotermia. Onde isso nos leva?

dromeossauros
Figura 2. Dromeossauros. Fonte da imagem: Mundo Pré-Histórico.

Embora as evidências anatômicas de altos níveis de atividade e metabolismo sejam persuasivas para os Therapsida derivados e sugestivas para os dromeossauros derivados (Figura 2), um elemento fisiológico da evolução da endotermia permanece especulativo. Os animais capazes de altos níveis de metabolismo devem durante as atividades, terem também altas taxas metabólicas quando estão inativos? Isso pode ser verdade - pelo menos para os amniotas - porque as medidas de muitas espécies diferentes mostram que, em muitos casos alcançam o máximo da taxa metabólica durante atividade que é, aproximadamente, dez vezes sua taxa metabólica em descanso.



Essa observação é a base para a hipótese da capacidade aeróbia da evolução da endotermia, que propõe que taxas metabólicas em descanso (e consequentemente de produção de calor) aumentaram concomitantemente com as taxas máximas (Bennett e Ruben 1979). Em outras palavras, a seleção para taxas metabólicas aumentadas durante atividade também leva a taxas de descanso aumentadas, e por fim taxas de descanso produziram calor suficiente para a termoregulação endotérmica.



A dificuldade com essa hipótese reside em explicar porque a atividade e taxas metabólicas de descanso estão frequentemente tão relacionadas. Talvez, isso tenha algo com o custo de manutenção dos pulmões, coração, sistema circulatório, e as mitocôndrias que são necessárias para produzir altas taxas de ATP (AdenosinaTriFosfato) durante a atividade, mas a base do mecanismo para essa relação não é clara. Além disto, a relação entre as taxas metabólicas de atividade e de descanso é encontrada quando as comparações são feitas entre espécies, mas quando indivíduos de uma espécie são avaliados, essa relação necessariamente não aparece.

TAXAS METABÓLICAS E ENDOTERMIA


É um erro achar importante a relação entre indivíduos? Por outro lado, qual é o nível no qual a hipótese de capacidade aeróbia propõe que a seleção em formas incipientemente endotérmicas teriam agido, assim a dificuldade em encontrar a relação entre as taxas metabólicas de atividade e descanso em um experimento poderiam falsear a hipótese.

camaleão
Figura 3. Camaleão. Pixabay/Domínio Público.

Mas experimentos biológicos raramente são simples de interpretar, e nesse exemplo pequenas variações nas condições físicas e motivação de cada animal em um estudo poderiam obscurecer uma relação que estivesse realmente presente. Com a seleção agindo em dezenas de milhões de anos, uma pequena ligação hereditária é tudo o que se precisa para a hipótese da capacidade aeróbia funcionar, e essa ligação pode ser muito pouco para demonstrar em um experimento de laboratório com animais que já são ectotermos ou endotermos especializados.



Embora a hipótese da capacidade aeróbia seja uma explicação plausível para a evolução da endotermia, a ausência de uma base clara do mecanismo de relação entre as taxas metabólicas de atividade e de descanso tem fornecido explicações alternativas.

VANTAGENS PELA REPRODUÇÃO


Colleen Farmer, por exemplo, propôs que a evolução da endotermia derivou principalmente das vantagens que a homeotermia (manutenção estável da temperatura do corpo) confere durante a reprodução (Farmer 2000, 2001).




Ela sugere que se a termoregulação parental acelera o crescimento dos embriões e juvenis, a seleção pode ter agido primeiro para produzir endotermia durante o desenvolvimento embrionário (p. ex., enquanto os pais cuidam de seus ovos) e subsequentemente prolongar a endotermia para incluir o período enquanto os pais estão cuidando dos filhotes no ninho. (Este argumento se aplica tanto aos Synapsida como aos Sauropsida porque se acredita que os Sinapsida da Era Mesozóica botavam ovos, como fazem os mamíferos monotremados). A hipótese do cuidado parental é usualmente objeto de vigorosa discussão (Angilletta et al. 2002; Farmer, no prelo).

Referências
Angilletta, M. J., et al. 2002.  The evolution of thermal physiology in ectotherms. Journal of Thermal Biology 27:249-268.
Bennett, A. F. and J. A. Ruben.  1979. Endothermy and activity in vertebrates. Science 206:649-654.
Farmer, C. G.  2000.  Parental care: The key to understanding endothermy and other convergent features in birds and mammals. American Naturalist 155:326-334. Farmer, C. G.  2001.  Parental care: A new perspective on the origin of endothermy. Pages 389—412 in New Perspectives in the Origin and Early Evolution of Birds, Proceedings of the International Symposium in Honor of John H. Ostrom, edited by J. A. Gauthier, Peabody Museum of Natural His-tory, Yale University, New Haven, CT: Yale University, Pea-body Museum of Natural History.
POUGH, F. Harvery; JANIS, Christine M; HEISER, John B. A vida dos vertebrados. Atheneu Editora São Paulo, 2006.


Para finalizar veja um vídeo do canal videoaulasuff, sobre [Fisiologia Veterinária] Termorregulação e Manutenção da Homeostase:


Um comentário:

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