Anatomia e Evolução da Língua do Pica-Pau

por Rusty Ryan
Direitos autorais © 2003
[Publicado: 6 de maio de 2003]

Figura 1: Tico-tico do norte (Colaptes auratus). Foto gentilmente cedida por Ulf Runesson: www.borealforest.org
[Figura 1 (foto de um tico-tico em uma árvore)]

Recentemente, um número de indivíduos e organizações criacionistas criaram sites que defendem o pássaro-pica-pau como exemplo de um organismo que "não poderia ter evoluído."

Ao apresentar seu caso, eles forneceram uma grande quantidade de informações que são distorcidas ou patentemente falsas quanto à anatomia e fisiologia do picapau, especialmente no que diz respeito à sua surpreendentemente longa língua.

O objetivo deste site é fornecer informações precisas a quem, de outra forma, poderia aceitar as alegações errôneas dos criacionistas à face.

Os picos (família Picidae) são aves familiares cuja anatomia única lhes permite explorar nichos ecológicos incomuns. Muitas espécies desta família exibem adaptações interessantes que lhes permitem perfurar madeira sólida e não apodrecida em busca de insetos e outras presas.

Uma das adaptações mais fascinantes é a língua do pica-pau. Diferente das línguas humanas, que são principalmente musculares, as línguas dos pássaros são rigidamente sustentadas por um esqueleto de cartilagem e osso chamado aparelho hióideo. Todos os vertebrados superiores possuem hióides em uma forma ou outra; você pode sentir os "chifres" do seu próprio osso hióideo em forma de U apertando a parte mais alta da sua garganta entre o polegar e o indicador. Nosso hióide serve como ponto de fixação para certos músculos da nossa garganta e língua (1).

Figura 2: O aparelho hioide e o crânio de um pica-pau (gênero Colaptes).. No pássaro vivo, os dois longos chifres envolvem a cabeça e repousam na cavidade nasal. Foto gentilmente cedida por Jody Hildreth: www.kidwings.com
[Figura 2 (aparelho hioide e crânio de um pica-pau)]

No entanto, o aparelho hioideo em forma de Y das aves estende-se até a ponta de suas línguas. A bifurcação do "Y" situa-se logo à frente da garganta, e é nesta área que a maioria dos músculos do hioideo se fixa. Duas estruturas longas, os "chifres" do hioideo, crescem para trás a partir desta área e fornecem pontos de inserção para os músculos protractores, que se originam na mandíbula inferior. Os chifres hioideos de algumas espécies de picapaus são bastante surpreendentes em sua aparência, pois podem crescer até o topo da cabeça e, em algumas espécies, crescerem ao redor da órbita ocular ou até mesmo estender-se para a cavidade nasal (2), (3).

A aparência incomum do "esqueleto da língua" do picapau inspirou criacionistas a usá-lo como exemplo de uma estrutura tão bizarra que não poderia ter evoluído por meio de mutações aleatórias que produziram intermediários funcionais. Como as informações a seguir mostram, no entanto, a estranha língua dos picapaus é na verdade apenas uma versão alongada daquela encontrada em todas as aves, e é, de fato, um exemplo perfeito de como estruturas anatômicas podem ser moldadas em novas formas por mutações e seleção natural.

Vários sites criacionistas e panfletos com os quais me deparei afirmam que a língua do pica-pau "está ancorada na narina direita",(C1) ou cresce "para trás" a partir da cavidade nasal (C2). As principais conexões entre o aparelho hioide do pica-pau e o resto do seu corpo são músculos e ligamentos que prendem o hioide à mandíbula (osso da boca), à cartilagem da garganta e à base (não ao topo) do crânio - a mesma configuração encontrada em todas as outras aves. Nos adultos de algumas espécies, os chifres hioides podem eventualmente crescer para frente e entrar na cavidade nasal de cima - no entanto, o hioide e a língua certamente não crescem A PARTIR da cavidade nasal.

A língua propriamente aviar cobre a parte anterior do aparelho hioide - as partes posteriores, incluindo os cornos hioideos, funcionam como uma estrutura de suporte.

Os comprimentos dos chifres hioideos em diferentes aves variam bastante, mas são todos funcionalmente bastante semelhantes. O frango (figura 3A) fornece um exemplo bem estudado de uma ave que não está estreitamente relacionada ao pica-pau, mas que compartilha todas as características essenciais dos hioideos do pica-pau (figura 3B).

Figura 3: (A) O osso da mandíbula e o aparelho hioideo do frango (Gallus gallus, esquerda) e (B) o Pica-Pau de Barriga Vermelha (Melanerpes carolinus, direita). Compare o hioideo do frango ao do pica-pau. Observe os músculos branchiomandibulares (Mbm) que envolvem os cornos hioideos e se conectam à mandíbula. As conexões são semelhantes no pica-pau, mas os cornos e os músculos Mbm são mais longos. As figuras foram reproduzidas de (3) e (6).
[Figura 3a (osso da mandíbula e aparelho hioideo do frango e do Pica-Pau de Barriga Vermelha)]

Os chifres do hióide do frango e a bainha fascial em que eles repousam (a fascia vaginalis - Fvg) estendem-se para trás em ambos os lados da garganta, depois curvam-se para cima atrás das orelhas do frango até a parte de trás da cabeça (figura 3A).

A bainha em si forma-se a partir de um saco de fluido lubrificante no qual os chifres crescem conforme se desenvolvem. Essa lubrificação confere aos chifres alguma liberdade para deslizar para cima ou para baixo da bainha conforme a língua é puxada para dentro ou para fora. Existem algumas conexões elásticas entre a bainha e os chifres, mas elas certamente não estão "ancoradas" ao crânio.

Observe as inserções dos músculos branchiomandibulares (etiquetados como "Mbm"), que se conectam perto da extremidade dos cornos do hióide, descem através da " bainha " e se inserem no meio do osso da mandíbula (inserções etiquetadas como "Mbma" e "Mbmp"). Estes são os músculos que deslizam os cornos para baixo nas bainhas, apertam-nos contra o crânio e, assim, estendem a língua rígida aviar (4).

Assim, os chifres duplos do hióide de um pássaro servem apenas como local de fixação para músculos que, na verdade, se originam na mandíbula inferior - a contração desses músculos puxa os chifres e todo o aparelho hióide para frente e contra o crânio, empurrando a língua para fora da boca como uma lança.

Uma vez que este conceito é compreendido, torna-se óbvio que alongar as cornetas hioide e os músculos associados, sem realizar quaisquer outras alterações na estrutura ou função geral, conferiria efetivamente ao pássaro uma língua mais longa e permitiria que ele projetasse essa língua mais para fora da boca. De fato, é exatamente isso que ocorre quando um pica-pau jovem cresce e se torna adulto.

Quando um filhote de coruja é eclodido, seus chifres hioideos estendem-se apenas até atrás das orelhas, como os de uma galinha. À medida que cresce, a bainha, os chifres e o músculo alongam-se, curvando-se para frente sobre a cabeça e entrando na cavidade nasal (5).

Figura 4: Diagrama do crânio e aparelho hioideo de picapau de língua curta (esquerda) e longa (direita). Faixas marrom mostram a ação do músculo branchiomandibularis (Mbm) durante a extensão da língua. As conexões do Mbm aos chifres hioideos e à mandíbula (osso da boca) são mostradas em roxo. Compare com os locais de conexão "mbm", "mbma" e "mbmp" na figura 3. Setas verdes demonstram a direção do movimento dos chifres hioideos durante o encurtamento do Mbm.
[Figura 4 (Diagrama do crânio e aparelho hioideo de picapau de língua curta (esquerda) e longa (direita).)]

Em aves com chifres mais longos, há uma grande quantidade de folga presente nos chifres em repouso, e a contração do Mbm os puxa para cima e para baixo, esticando-os firmemente contra o crânio conforme a língua é estendida. Assim, em algumas espécies, o deslizamento das pontas pode ser mínimo (ver figura 4) (6).

Compare os chifres do hióide da galinha (figura 3) com os do adulto flicker (figuras 4 e 5.1). Observe que, embora os chifres do flicker sejam muito mais longos, cada um contém dois ossos (os ceratobranciais e epibranciais) e uma pequena articulação, com um pedaço de cartilagem na ponta do epibrancial — exatamente como na galinha. Existem algumas outras diferenças morfológicas menores, como a presença do osso urohiále (UH) na galinha, mas a homologia geral é clara.

Figura 5: (1) Hióide de colibri-de-peito-amarelo (Colaptes auratus) (adulto). (2) Hióide de colibri-de-peito-amarelo (Colaptes auratus) (recentemente eclodido). (3) Hióide de picapau-de-garganta-vermelha (Sphyrapicus varius nuchalis) (adulto). Diagrama e legenda reproduzidos de (4).
[Figura 5 (Diagrama de três hióides: adulto de colibri-de-peito-amarelo, juvenil de colibri-de-peito-amarelo e picapau.)]

Como mencionado anteriormente, os chifres hioideos de um filhote piscam (e em outros picos-de-longo-bico) são bastante curtos (veja a figura 5.2) e são comparáveis aos de espécies de picos-de-curto-bico, como o picoteiro (fig. 5.3), que, por sua vez, possui chifres hioideos não mais longos que os de muitas aves canoras (5).

É apenas com a idade que os chifres do hióide do pica-pau crescem até o topo da cabeça, para frente e para dentro da cavidade nasal, onde a bainha se funde à membrana nasal. Isso faz sentido adaptativo, já que o jovem pica-pau é alimentado pelos pais, e uma língua longa atrapalharia apenas.

As mudanças genéticas necessárias para tal modificação são bastante modestas. Não são exigidas novas estruturas, apenas um período de crescimento prolongado para alongar uma estrutura existente. É provável que, em espécies ancestrais de picapaus que começaram a buscar larvas mais profundamente nas árvores, aqueles picapaus com mutações para maior crescimento do chifre hioideo tivessem uma vantagem de aptidão, pois podiam estender a língua mais longe para alcançar a presa. Alguns picapaus não precisam de línguas longas, e, portanto, genes que encurtaram os chifres hioideos foram selecionados. O sapsucker,(2) por exemplo, perfura pequenos buracos nas árvores e depois usa sua língua curta para comer a seiva escorrendo na superfície da árvore (e insetos que se prendem a ela).

Muitas outras adaptações interessantes são observadas em diferentes espécies de picos. Algumas espécies, por exemplo, possuem articulações modificadas entre certos ossos do crânio e da mandíbula superior, bem como músculos que se contraem para absorver o impacto do martelar. Fortes músculos do pescoço e das penas da cauda, além de um bico semelhante a um cinzel, são outras adaptações de martelamento observadas em algumas espécies. As mesmas fontes criacionistas que apresentam informações imprecisas sobre a língua frequentemente afirmam que o grande número de adaptações encontradas nos picos fornece um argumento contra a evolução. Elas afirmam que todas essas adaptações teriam que ter surgido "ao mesmo tempo", ou todas seriam inúteis. É claro, tal argumento ignora o fato de que muitas espécies de picos vivas hoje carecem dessas adaptações, ou as possuem em forma reduzida.

Por exemplo, o beija-flor utiliza sua longa língua principalmente para capturar presas do chão ou sob casca solta. Possui poucas adaptações amortecedoras de choque e prefere alimentar-se no chão ou picotar madeira podre e casca, hábitos observados em aves fora da família dos beija-flores (7). Um "continuum" nas estruturas do crânio, de pouco a altamente especializado para martelar, é observado em diferentes gêneros (grupos de espécies relacionadas) de beija-flores vivos hoje.(8) Em sua obra clássica "Aves da América", John James Audubon descreve as sutis graduações no comprimento do chifre hioide encontradas em diferentes espécies de beija-flores vivos (9).

Os picos e picos-de-peito, membros da família dos picos que parecem algo como uma mistura entre pássaros canoros e picos, possuem muitas adaptações semelhantes às dos picos, como línguas longas. No entanto, eles não possuem penas rígidas da cauda ou certas outras especializações para martelar. Acredita-se que sejam semelhantes à espécie ancestral dos picos especializados de hoje.

Outros links: Sites criacionistas fornecendo informações falsas sobre pica-paus
C1. Answers In Genesis: - Esta organização vende um CD com "informações" como esta para ser ensinado às crianças.

"Em segundo lugar, como poderia ter evoluído o arranjo único da língua do pica-pau, se, no início, sua língua estava ancorada na parte de trás do bico, como é em pássaros comuns? Como a língua conseguiu se mover para a narina direita? Se a âncora saltasse repentinamente da parte de trás do bico para cima na narina direita, a língua seria muito curta. E durante todas as etapas intermediárias, a língua teria sido longa o suficiente para alcançar os insetos e vermes dentro de uma árvore para que o pica-pau pudesse comer e sobreviver?"

C2. Creationism.org: - O autor desta página afirma estar escrevendo um livro chamado "Respostas aos meus amigos evolucionistas."

"Os evolucionistas supõem que o pica-pau deve ter evoluído de outros pássaros com línguas normais que saem diretamente do bico. O cenário de pequena mutação, no entanto, nunca poderia ter evoluído a língua do pica-pau porque, longe de aumentar a capacidade do pássaro de sobreviver, após virar para trás, a língua teria sido completamente inútil até que completasse todo o círculo. Apenas o último passo na evolução da língua do pica-pau, o de voltar para dentro do bico, tinha valor de sobrevivência. Para explicar melhor, uma língua enraizada na narina voltada para trás teria sido uma grande desvantagem para a sobrevivência até o momento em que a língua e seus ossos tivessem crescido o suficiente para dar toda a volta ao pescoço, voltar para a base do bico e estender-se o suficiente para fora para alcançar a comida."

C3. Straight-talk.net - "Conversa direta?" Hmm...

"A maioria dos pássaros tem uma língua e um bico de comprimento aproximadamente igual. A língua do pica-pau faz os evolucionistas rascunhar a cabeça. Ela pode ser esticada muito além da ponta do bico do pica-pau enquanto ele busca os túneis larvários por comida. A língua de alguns pica-paus não vem da garganta para cima na boca como outras criaturas. A língua do pica-pau verde europeu desce pela garganta, sai pela parte de trás do pescoço ... ao redor da parte de trás do crânio sob a pele, e sobre o topo entre os olhos, terminando geralmente logo abaixo da órbita ocular. Em alguns pica-paus a língua sai do crânio entre os olhos e entra no bico através de uma das narinas!"


Referências

1. Moore, Keith L. Anatomia Orientada Clinicamente. 1999, Lippincott, Williams, and Wilkins

2. Goodge, WR. 1972. Evidência Anatômica para Relações Filogenéticas Entre Pica-Paus, The Auk, 89: 65-85

3. Short, LL. Pica-Paus do Mundo. 1982, Museu de História Natural do Delaware

4. Homberger, DG e Meyers, RA. 1989. Morfologia do Aparelho Lingual do Galo Doméstico, Gallus gallus, Com Atenção Especial à Estrutura das Fascias, The American Journal of Anatomy, 186: 217-256 - Descrição anatômica muito detalhada das estruturas da mandíbula e da língua da espécie aviária mais estudada.

5. Lucas, FA. 1895. As Línguas dos Pica-Paus. U.S. Dept. of Agriculture. Division of Ornithology and Mammalogy. Bulletin no. 7 - Bons diagramas dos hiossoss de diferentes espécies, bem como de pica-paus adultos versus recém-nascidos.

6. Bock, WJ 1999. Morfologia Funcional e Evolucionária dos Pica-Paus. The Ostrich, 70: 23-31 - Uma análise funcional completa e atualizada das adaptações da língua e do crânio dos pica-paus.

7. Short, LL. 1973. "Martelar" por um Barbete de Garganta Vermelha. The Auk, 90: 909-910 - Esta fonte descreve marteladas e alimentação semelhantes às dos pica-paus em espécies fora da família dos pica-paus e que não compartilham adaptações únicas dos pica-paus. O autor fornece uma hipótese interessante para a divergência evolutiva dos pica-paus e dos barbets.

8. Kirby, VC. 1980. Uma modificação adaptativa nas costelas dos pica-paus e piculets (Picidae). The Auk, 1980; 97(3): 521-532 - Descreve um continuum de adaptações de costelas em espécies de pica-paus menos e mais especializadas. Comentários sobre trabalhos anteriores que encontraram um continuum similar em especializações do crânio (Burt, WH. 1930. Univ. California Publ. Zool. 32: 455-524).

9. Audubon, John James. 1840-1844. The Birds of America - Como adendo à entrada para "pica-pau de asas douradas" (Pica-Pau-de-Cabeça-Amarela), Audubon escreve:

"Há uma graduação muito curiosa no grau de alongamento dos chifres do osso hióide nos diferentes Pica-Paus Americanos, alguns dos quais, consequentemente, têm o poder de empurrar a língua para fora em muito maior extensão que outros. Assim: Em Picus varius [Pica-Pau-de-Ventre-Amarelo], as pontas dos chifres do osso hióide alcançam apenas a borda superior do cerebelo, ou a região occipital média. Em Picus pubescens, eles não avançam mais além do oposto ao centro do olho. Em Picus principalis, alcançam um pouco antes da borda anterior da órbita, ou a distância de 1/2 polegada do nariz direito. Em Picus pileatus, estendem-se até metade do caminho entre a borda anterior da órbita e o nariz. Em Picus erythrocephalus, alcançam 3 dozeavos de polegada da base do bico. Em Picus tridactylus, alcançam a base da crista da mandíbula superior. Em Picus auratus [Nothern Flicker] , atingem a base da membrana nasal direita. Em Picus canadensis, curvam-se em torno da órbita direita até oposto ao centro do olho abaixo. Por último, em Picus villosus, eles recebem o máximo de seu desenvolvimento e, como representado nas figuras acompanhantes, curvam-se em torno da órbita direita, para alcançar o nível do ângulo posterior do olho." [Nota - muitos dos nomes latinos usados por Audubon não refletem o uso e classificação atuais].

10. Darwin, Charles. 1859. A Origem das Espécies

"Em considerar a Origem das Espécies, é perfeitamente concebível que um naturalista, refletindo sobre as afinidades mútuas dos seres orgânicos, sobre suas relações embriológicas, sua distribuição geográfica, sucessão geológica, e outros fatos semelhantes, possa chegar à conclusão de que cada espécie não havia sido criada independentemente, mas havia descendido, como as variedades, de outras espécies. No entanto, tal conclusão, mesmo que bem fundamentada, seria insatisfatória, até que pudesse ser demonstrado como as inúmeras espécies habitando este mundo foram modificadas para adquirir aquela perfeição de estrutura e co-adaptação que mais justamente excita nossa admiração. Naturalistas continuamente referem-se a condições externas, como clima, alimento, &c., como a única possível causa de variação. Em um sentido muito limitado, como veremos daqui para frente, isso pode ser verdade; mas é absurdo atribuir a meras condições externas, a estrutura, por exemplo, do pica-pau, com seus pés, cauda, bico e língua, tão admiravelmente adaptados para capturar insetos sob a casca das árvores."

Agradecimentos

Agradecimentos a Jorge de Leon e Kristof Zyskowski da Biblioteca de Ornitologia de Yale.