A composição dos ossos de alguns dos maiores dinossauros que habitaram o planeta inclui o mineral hidroxiapatita, presente também no esqueleto humano, bem como em sapos pequenos e aves leves. Nos dinossauros gigantes, esses ossos podiam suportar dezenas de toneladas e cargas ainda maiores durante o movimento, incluindo situações em que ficavam em pé sobre duas pernas. No entanto, ossos fossilizados desses animais com sinais de fratura por estresse são raros. Surge a questão de como isso é possível, considerando que as condições gravitacionais da Terra, do Jurássico até hoje, permaneceram inalteradas.
Um novo estudo reuniu paleontólogos e físicos para responder a essa complexa questão através da análise de saurópodes fósseis — dinossauros herbívoros gigantes conhecidos por seus longos pescoços e caudas. Os resultados mostraram que a organização interna dos ossos faz parte da explicação.
Durante o trabalho, foi calculado o peso exercido pelo corpo de diferentes espécies deste grupo sobre os ossos, e constatou-se que era significativamente inferior ao nível necessário para causar uma fratura por compressão. No entanto, surgiu a pergunta: como isso era alcançado? O primeiro autor do artigo, Tito Aureliano, pesquisador da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) e da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), explicou: «A resposta deve estar na disposição dos tecidos, na arquitetura da microestrutura óssea. Por isso, coletamos dados sobre a configuração do tecido ósseo das pernas de várias espécies e indivíduos de saurópodes para avaliar o quanto a carga nas patas se aproximava do limite de ruptura dos ossos.»
As análises indicaram que, à medida que os tamanhos das espécies aumentavam, a estrutura óssea adquiria características que favoreciam uma melhor distribuição de peso e maior resistência, o que eliminava a necessidade de um aumento constante na espessura dos ossos. Assim, embora o aumento da espessura cortical (camada externa dos ossos) esteja relacionado ao aumento das cargas gravitacionais em todos os neossaurópodes, este pode não ter sido a principal resposta evolutiva.
Diferentes linhagens apresentaram diferentes estratégias biomecânicas. Os autores observam que os Diplodocoides (dinossauros saurópodes com cauda semelhante a cauda) mantiveram o centro de massa atrás, o que correspondia à possibilidade de ficar em pé alternadamente sobre duas pernas. Ao mesmo tempo, os Brachiosaurídeos deslocaram esse centro de massa para a frente através da hipertrofia do pescoço e dos membros anteriores. O grupo dos Titanossauros atingiu tamanhos extremos por meio da remodelação óssea secundária — um processo no qual o tecido formado durante o rápido crescimento do animal é reabsorvido e substituído por osso denso — e também devido à grande quantidade de cavidades pneumáticas nos ossos do esqueleto localizadas abaixo do crânio.
Aureliano enfatizou que a biomecânica já é uma área bem estabelecida da paleontologia. Ele acrescentou: «Nós a unimos à paleoistologia, o estudo de tecidos fossilizados. O tecido ósseo é biomineralizado, portanto, podemos trabalhar com colegas da física de materiais para criar modelos que expliquem o fenômeno do gigantismo.»
O Professor Guilherme M. Sipahi, do Instituto de Física de São Carlos (IFSC), coautor do artigo, declarou ao Journal USP: «O osso não é um cristal puro, mas possui um cristal em sua composição». O físico, que estuda cristais e semicondutores, observou que «o cristal com o qual eu trabalho possui as mesmas propriedades elásticas que o cristal contido no osso». Com base nisso, ele sugeriu: «talvez pudéssemos considerar isso de uma perspectiva mais ou menos geral, como exatamente é determinado o limite de ruptura deste osso». Ele informou que realizou todos os cálculos, análise matemática e física do estudo, bem como os gráficos relacionados.
A escala colossal alcançada por alguns animais é, por si só, objeto de muitos outros estudos na área da ciência evolutiva, e algumas hipóteses ganham força. Tito Aureliano acredita que «o gigantismo é uma resposta à pressão seletiva entre presas e predadores na corrida evolutiva. Alguns grupos de animais se tornaram gigantes do Jurássico até hoje.»
Em sua opinião, a maior vantagem reside na proteção: «Um organismo adulto está mais protegido contra ataques de predadores do mesmo tamanho ou menores.» No entanto, a vida de um gigante não é tão simples quanto parece. Inicialmente, requer uma enorme quantidade de comida e água para atingir grandes tamanhos em pouco tempo. «Isso torna o animal gigante vulnerável às mudanças ambientais e climáticas. Em fósseis de diferentes períodos, notamos que os animais maiores morrem primeiro em catástrofes ecológicas repentinas.»
Entre as questões que impulsionam os pesquisadores nesta área está a compreensão de como cada linhagem se tornou gigante, especialmente do ponto de vista das adaptações anatômicas aos tamanhos colossais. Aureliano explica que, no caso dos dinossauros com pescoço longo, o esqueleto pneumático — ou seja, os ossos da coluna vertebral com cavidades de ar — combinado com patas e articulações grossas e fortes, que permitiam postura vertical sobre quatro pernas (diferente da articulação dobrada, como em répteis e crocodilos), contribuiu para o desenvolvimento de organismos gigantes nessa linhagem.
Ao mesmo tempo, ele enfatiza que não existiu uma única «receita evolutiva» que abriu caminho para o surgimento de animais gigantes. «Mamíferos gigantes, como mastodontes e preguiças gigantes, tiveram adaptações diferentes em comparação com enormes dinossauros, como titanossauros e estegossauros. Queremos entender essas soluções biológicas que resolveram os problemas mecânicos impostos pelas condições gravitacionais do nosso planeta.»
Guilherme Sipahi recorda que o esboço do artigo surgiu durante uma conversa casual com Tito Aureliano no caminho para o aeroporto, quando o paleontólogo visitou São Carlos como convidado do projeto de divulgação científica Ciência, que era supervisionado por Sipahi.
Para o físico, uma boa ciência inclui aquela que é criada criativamente. «Essa criatividade às vezes vem simplesmente de uma conversa com uma área, da introdução de um conceito de outra área, mesmo que simples, dentro de outra.» Ele diz: «A ideia que propusemos é simples, mas tive a oportunidade de apresentar um resultado que os paleontólogos poderiam analisar posteriormente.» Em sua opinião, o melhor momento ocorre quando, através da combinação de conhecimentos de diferentes áreas, é alcançada uma forma diferente de pensar.
Tito Aureliano cita outros exemplos de colaboração entre áreas. «A física nos ajuda a calcular a velocidade de caminhada e corrida dos dinossauros com base em pegadas fósseis, entender sua força de mordida, a mecânica de seu esqueleto, e também ajuda na datação absoluta de muitos depósitos fósseis que contêm minerais com elementos radioativos. Em geral, existem muitas aplicações», ele lista, enfatizando que as disciplinas do conhecimento têm subdivisões artificiais, pois «o cosmos é interdisciplinar».
