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  • Writer's pictureJúlia Raíces

Penas pra que?

Updated: Sep 10, 2021

Se você mora perto de uma área verde ou mesmo em uma grande cidade, se você olhar lá fora agora você vai ver ou ouvir um passarinho (ou uma pomba, mas pombas também são pássaros...). Se não for uma pomba, provavelmente o passarinho vai ser fofinho -na minha opinião pelo menos. Além de fofinhas aves também são o grupo de vertebrados que vive na terra (em oposição aos que vivem na água) mais diverso que tem. E uma das razões para isso são suas penas! Você talvez tenha reparado que alguns pássaros trocam suas penas ao longo do ano e podem ter plumagens muito diferentes durante a temporada de acasalamento.


Quando pensamos em penas sempre lembramos de aves, afinal, toda ave tem penas e só aves tem penas. Mas além de ser a coisa que as aves tem de especial, o que são penas? Bom, penas são estruturas ocas com barbas e bárbulas, que podem se entrelaçar e formar estruturas bastante coesas. Como isso e um pouco -na verdade bastante- complexo, a Figura 1 deve ajudar a entender essa estrutura.


Figure 1a: Feather Structure. Here we have a feather on top of another. And we can see different forms a feather can have. Image from unsplash.com
Figure 1b: Close up of the structure of a feather with barbules showing from between the barbs -i.e. little hooks that keep the bigger parts of the feather attached to each other. Image from pixabay.com

Essa e a estrutura básica e penas podem ser/são muito mais complexas que isso. Mesmo em uma mesma espécie ou indivíduo a variedade de penas podem ser imensa, e assim como suas formas são diversas suas funções também o são. Essas funções vão desde ajudar a se esconder, se mostrar pra um par, comunicação, voar, se manter quente ou resfriar-se, produzir sons, influenciar a flora bacteriana, e ate transportar agua! Ou seja, penas são lindas e fazem de tudo. Uma das funções mais conhecidas e atrair companheires. As vezes essas demonstrações podem ser bastante extravagantes, como por exemplo a cauda de pavões.


Além de ajudar as aves a serem mais atraentes para outras aves, penas coloridas tem outras funções, como influenciar a flora microbiana. As penas são importantes para o voo, tornar as aves a prova d'água, ajudar a se esconder de predadores, ou ajudar a manter a ave quentinha, quando elas ficam todas fofinhas, olha só:

Figure 2: Birds making their feathers fluffy to avoid the cold. Image from pixabay.com

Penas também são muito importantes para comunicação, elas podem indicar se o animal e jovem, se esta doente, e muitas outras coisas. Como disse elas podem ate influenciar a flora microbiana que as habita, influenciando a saúde da ave. E essas são apenas algumas de suas funções, podemos então perceber por que a variedade de penas e uma das razões pelas quais aves podem habitar ambientes tão distintos.


Mas, as coisas não aparecem magicamente quando precisamos delas -ou nesse caso, quando as aves precisaram delas-, então o que existia antes das penas que conhecemos hoje? As aves são os únicos organismos a ter penas em toda a historia do vida na terra? Como elas surgiram e se modificaram ate as estruturas super complexas que conhecemos hoje?


Pra respondermos todas essas perguntas primeiro a gente precisa definir o que e uma pena, afinal e difícil determinar quando algo apareceu se não sabemos o que esse algo e.Bom, penas são estruturas firmes, mas rígidas, que tem diversas barbas pequenas que se interlaçam garantindo a continuidade da pena. Tudo isso pode ser meio esquisito, e podo ser mais fácil de visualizar com a figura 3.


Figure 3a: Microscopic "hook" like structure in feathers that guarantees their continuity.Image from pixabay.com
Figure 3b: A photo of the feather hook structure in a broken feather. So you con see how the hooks entangle each other.Image from unsplash.com

A essa altura, provavelmente não será nenhuma surpresa quando te contar que as penas são os apêndices cutâneos -i.e. coisas que saem da pele- mais complexo na pele de qualquer vertebrado. E para torna-las ainda mais interessantes elas crescem de folículos tubulares, e qualquer tipo de pena pode ser produzido pelo mesmo folículo. Mais do que isso, ao longo da vida de uma ave isso geralmente acontece.


Passarinhos bebês, por exemplo, tem plúmulas que são especializadas em mantê-los quentinhos. As penas das asas também podem ser bastante especializadas para o voo. E assim como nos temos pelos diferentes em diferentes partes do corpo, as aves também tem diferentes tipos de penas em diferentes partes do corpo! Se você quiser ver alguns exemplos de penas, dê uma olhada no figura 4.


Figure 4: Here we cas see a sample of the great variety that feathers have. Image: Plumes - Feathers (1900) by Adolphe Millot (1857-1921), a collection of different plume types.

Até agora falamos muito das penas de aves, mas hoje nos sabemos que dinossauros também tinham penas! Bom, minha primeira função aqui e bastante triste e eu gostaria de já dar essa péssima noticia pra vocês: não, tiranossauros não tinham penas. Eu sei, eu sei, isso e terrível, mas a boa noticia e que daqui pra frente (pelo menos nesse texto) as coisas só melhoram. Respira fundo, vamos continuar. Enfim, alguns dinossauros tinham penas, inclusive tipos penas que aves não tem hoje em dia! Até os pterossauros [que não são dinossauros] tinham penas! E quatro tipos diferentes delas! E pra dar conteúdo pro seus sonhos os velociraptors de Jurassic Park provavelmente tinham penas já que eles fazem parte do grupo de dinossauros próximo das aves que e o único grupo a comprovadamente ter penas típicas, mas nos dinossauros mesmo essas penas típicas provavelmente não eram usadas para voar.


Então, pássaros e dinossauros tinham penas, mas elas eram usadas para coisas bem diferentes. Dinossauros não voavam, por exemplo. Então, pra que as penas eram usadas pelos dinossauros? E se elas não começaram como ma estrutura especializada para o voo -por que nada começa especializado- qual era a função das penas quando surgiram? Por muito tempo nos não sabíamos a resposta destas perguntas, mas graças a fósseis encontrados no norte da China, nos agora temos alguma ideia dessas respostas. Se imagina que as penas tenham surgido cerca de 80 milhões de anos antes dos pássaros terem surgido no registro fóssil. Os primeiros registros de penas as mostram como estruturas filamentosas e simples não muito diferentes de pelos. Mas ao contrario dos pelos ao penas se diversificaram MUITO, de forma que hoje conhecemos mais de 10 tipos de penas, cada um com uma função diferente. Provavelmente as penas evoluíram junto com a endotermia -isso e a capacidade de um organismo de manter a temperatura do seu corpo independente da temperatura do ambiente- para ajudar a manter a temperatura.


A penugem, como as de passarinhos bebês, também estava presente nos dinossauros. Nos passarinhos essa penugem é essencial para a manutenção da temperatura dos bebês, e provavelmente servia a mesma função nos dinossauros. Como eu disse, quando surgiram as penas eram bastante simples e ocas, mas foram se tornando mais complexas com o tempo, e com isso suas funções também se tornaram mais complexas. Outra estrutura que alguns dinossauros tem em comum com aves são as caudas como leques que podem ficar em pé e servem para se comunicar com outros indivíduos -como as caudas de pavão. Quanto mais o tempo passou mais as penas se diversificaram e com isso começaram a ser usadas para display sexual, ou seja pra se comunicar com namoradinhes ou afastar competidores.

O uso de penas para essas funções as colocou sob um novo tipo de seleção: a seleção sexual. A seleção sexual permite a fixação de características que são neutras ou prejudiciais para que as possui se não levarmos a corte e seleção sexual em conta, por exemplo: a cauda dos pavões os faz péssimos voadores, e torna difícil que se escondam de predadores, mas as fêmeas preferem machos com caudas maiores e mais coloridas. Esse tipo de situação permite que estruturas se modifiquem drasticamente e acaba provendo material para a seleção natural, de forma que tais estruturas podem agora ser selecionadas para novas funções. Isso seria impossível sem a seleção sexual pois as estruturas entre a forma inicial e a nova forma são neutras ou prejudiciais. Infelizmente, para comprovar essa hipótese e necessário encontrar diferenças entre machos e fêmeas nos fósseis de dinossauros com penas, mas isso ainda não aconteceu. Ainda assim essa hipótese e consistente, pelo menos por enquanto. Atualmente as penas estão também sob seleção sexual e seleção natural, e provavelmente isso esta acontecendo há muito tempo. Provavelmente as penas começaram como estruturas simples e ocas que serviam para manter a temperatura corpórea, então conforme se tornaram estruturas mais complexas e ramificadas adicionaram a essa função inicial outras funções, principalmente as penas dos "braços" a cauda que foram (e são) utilizadas para comunicação e corte. Esse passo gerou uma diversificação da estrutura das penas. Isso acabou levando a estruturas que puderam ser selecionadas para planar e voar. E isso é como as penas provavelmente evoluíram de estruturas mais simples para a grande gama de penas que conhecemos hoje.


E ainda hoje com essa grande variedade de penas elas ainda são usadas na corte e comunicação de aves. E em espécies como as aves do paraíso e possível ver as penas sendo usadas de formas incríveis durante a temporada de acasalamento. Atualmente as aves possuem 7 tipos diferentes de penas que podem ser filamentosas ou "penosas", e que tem funções que vão do voo, a manter a temperatura, a funções sensoriais. Mas algumas mantém suas funções como antigamente, por exemplo as penas das caudas que ainda são usadas para comunicação e corte.


E assim chegamos ao fim ao episódio post dessa semana. A gente aprendeu um monte, então, 'bora fazer um resuminho.


Penas são as estruturas mais complexas da pele de vertebrados terrestres. Elas são estruturas complexas ramificadas de forma hierárquica que atualmente tem uma grande gama de funções mas começaram com a função única de manter a temperatura corpórea em alguns grupos de dinossauros! A partir desse início as penas se modificaram sob seleção sexual, o que significa que as penas precisavam ser bonitas e atrativas para possíveis parceires sexuais ou mostrar suas qualidades e manter competidores afastades. Isso liberou as penas de algumas amarras evolutivas e possibilitou que as penas se modificassem drasticamente e fossem cooptadas para outras funções, incluindo o voo. Isso nos mostra que a seleção sexual pode ser essencial para a evolução de estruturas e sistemas complexos que não mais se relacionam a cópula ou corte, como aconteceu com as penas! Com isso, eu vos deixo pra pensar sobre que outras estruturas podem ter tido essa história evolutiva e como você faria para tentar determinar isso.



Referencias:


Episódio do podcast:

Biology Fun and Facts - Episode 1:

Biologia Bar e Lanches - Episódio 1:


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