Em uma floresta de pinheiros no nordeste rural da China, uma encosta de xisto acidentada está repleta com restos de criaturas extintas de 125 milhões de anos atrás, quando esta parte da província de Liaoning foi coberta com lagos de água doce. As erupções vulcânicas regularmente convulsionavam a área na época, enterrando milhões de répteis, peixes, caracóis e insetos em cinzas. Eu passo cautelosamente entre a miríade de fósseis, pego uma laje de xisto não muito maior que a minha mão e bato na borda com um martelo de pedra. Uma costura divide um peixe de cor avermelhada ao meio, produzindo impressões espelhadas de finas barbatanas e ossos tão finos quanto cabelos humanos.
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Um dos maiores paleontólogos da China, Zhou Zhonghe, sorri. "Lugar incrível, não é?" ele diz.
Foi em 1995 que Zhou e seus colegas anunciaram a descoberta de um fóssil dessa zona de desastre pré-histórico que anunciava uma nova era de paleontologia. O fóssil era um pássaro primitivo do tamanho de um corvo que pode ter sido asfixiado pelos vapores vulcânicos que girou sobre os lagos todos esses milhões de anos atrás. Eles nomearam a nova espécie Confuciusornis, em homenagem ao filósofo chinês.
Até então, apenas um punhado de fósseis pré-históricos de aves havia sido descoberto em qualquer parte do mundo. Isso é em parte porque os pássaros, então como agora, eram muito menos comuns que os peixes e invertebrados, e em parte porque os pássaros evitavam mais facilmente deslizamentos de terra, poços de piche, erupções vulcânicas e outros fenômenos geológicos que capturavam animais e preservavam traços deles para as eras. Os cientistas localizaram apenas dez esqueletos fossilizados intactos da primeira ave conhecida, o Archaeopteryx, que viveu no final do período jurássico, há cerca de 145 milhões de anos.
Zhou, que trabalha no Instituto de Paleontologia e Paleontologia de Vertebrados (IVPP) da Academia Chinesa de Ciências, em Pequim, acreditava que os extraordinários leitos ósseos em Liaoning poderiam preencher alguns dos muitos espaços em branco no registro fóssil dos primeiros pássaros. Ele não poderia ter sido mais profético. Nos últimos 15 anos, milhares de pássaros fósseis primorosamente preservados emergiram do antigo lago lakebed, chamado de Formação Yixian. A região também produziu espécimes de dinossauro impressionantes, os quais nunca tinham sido vistos antes. Como resultado, a China tem sido a chave para resolver uma das maiores questões da ciência dos dinossauros nos últimos 150 anos: a relação real entre pássaros e dinossauros.
A ideia de que as aves - o grupo mais diverso de vertebrados terrestres, com quase 10.000 espécies vivas - descendentes diretamente dos dinossauros não é nova. Foi levantada pelo biólogo inglês Thomas Henry Huxley em seu tratado de 1870, Further Evidence of the Affinity [Entre as Evidências da Afinidade entre os Répteis Dinossauros e os Pássaros] . Huxley, um renomado anatomista talvez mais lembrado por sua ardente defesa da teoria da evolução de Charles Darwin, viu pouca diferença entre a estrutura óssea do Compsognathus, um dinossauro não maior que um peru, e o Archaeopteryx, descoberto na Alemanha e descrito em 1861. Quando Huxley olhou para avestruzes e outros pássaros modernos, ele viu pequenos dinossauros. Se os ossos das pernas de um filhote de galinha fossem ampliados e fossilizados, ele observou, "não haveria nada em seus personagens para nos impedir de encaminhá-los para os dinossauros ".
Ainda assim, ao longo das décadas, os pesquisadores que duvidavam da ligação pássaro-dinossauro também apresentavam bons argumentos anatômicos. Eles disseram que os dinossauros não têm uma série de características que são distintamente aviária, incluindo wishbones, ou clavículas fundidas; ossos crivados de bolsas de ar; articulações de pulso flexíveis; e pés de três dedos. Além disso, o elo posicionado parecia contrário ao que todos pensavam saber: que os pássaros são pequenos, inteligentes, velozes e de calor intenso, enquanto os dinossauros - do grego "temerosamente grande lagarto" - eram criaturas parecendo um réptil, de sangue frio .
No final dos anos 1960, um esqueleto de dinossauro fossilizado de Montana começou a minar essa suposição. O deinonico, ou "garra terrível" depois da garra em forma de foice em cada pata traseira, ficava a cerca de 11 pés da cabeça à cauda e era um ágil predador. Além disso, sua estrutura óssea era semelhante à do Archaeopteryx . Logo os cientistas estavam reunindo outras evidências físicas intrigantes, descobrindo que as clavículas fundidas eram comuns nos dinossauros, afinal. Os ossos Deinonychus e Velociraptor tinham bolsas de ar e articulações de pulso flexíveis. As características dos dinossauros pareciam mais parecidas com pássaros o tempo todo. "Todas essas coisas foram arrancadas da definição de ser um pássaro", diz o paleontólogo Matthew Carrano, do Museu Nacional Smithsoniano de História Natural.
Mas havia uma característica importante que não havia sido encontrada nos dinossauros, e poucos especialistas se sentiriam inteiramente à vontade para afirmar que os chickadees e triceratops eram parentes até que tivessem evidências dessa ligação anatômica ausente: as penas.
Um pobre fazendeiro chinês, Li Yingfang, fez um dos maiores achados fósseis de todos os tempos, em agosto de 1996, na aldeia de Sihetun, a uma hora de carro do local onde eu procurara peixes fósseis. "Eu estava cavando buracos para plantar árvores", lembra Li, que agora tem um emprego em tempo integral em um museu de dinossauros construído naquele mesmo local. De um buraco ele desenterrou uma laje de xisto de dois metros de comprimento. Um experiente caçador de fósseis, Li dividiu a laje e viu uma criatura diferente de qualquer outra que viu. O esqueleto tinha um crânio parecido com um pássaro, uma longa cauda e impressões do que pareciam ser estruturas semelhantes a penas.
Por causa das penas, Ji Qiang, então diretor do Museu Geológico Nacional, que comprou uma das lajes de Li, supôs que fosse uma nova espécie de ave primitiva. Mas outros paleontólogos chineses estavam convencidos de que era um dinossauro.
Em uma visita a Pequim naquele outubro, Philip Currie, paleontólogo da Universidade de Alberta, viu o espécime e percebeu que transformaria a paleontologia em sua cabeça. No mês seguinte, Currie, uma antiga mão da China, mostrou uma foto dela aos colegas na reunião anual da Sociedade de Paleontologia de Vertebrados. A foto roubou o show. "Era um fóssil incrível", lembra o paleontólogo Hans-Dieter Sues, do Museu Nacional de História Natural. "Sensacional." Os paleontologistas ocidentais logo fizeram uma peregrinação a Pequim para ver o fóssil. "Eles voltaram confusos", diz Sues.
Apesar das penas, o esqueleto não deixou dúvidas de que a nova espécie, chamada Sinosauropteryx, que significa "asa do lagarto chinês", era um dinossauro. Ela viveu cerca de 125 milhões de anos atrás, com base na datação de elementos radioativos nos sedimentos que envolviam o fóssil. Seus filamentos tegumentares - longas e finas estruturas projetando-se de sua pele escamosa - convenceram a maioria dos paleontologistas de que o animal era o primeiro dinossauro emplumado já desenterrado. Uma dúzia de dinossauros com filamentos ou penas já foram descobertos naquele local.
Ao analisar espécimes da China, os paleontólogos preencheram lacunas no registro fóssil e traçaram as relações evolutivas entre vários dinossauros. Os fósseis finalmente confirmaram, para quase todos os céticos, que os pássaros descendiam dos dinossauros e são os representantes vivos de uma linhagem de dinossauro chamada Maniraptorans.
A maioria dos dinossauros não fazia parte da linhagem que deu origem aos pássaros; eles ocuparam outros ramos da árvore genealógica dos dinossauros. O sinosauropteryx, na verdade, era o que os paleontologistas chamam de dinossauro não-aviário, embora tivesse penas. Essa percepção levou os paleontólogos a revisar sua visão de outros dinossauros não-aviários, como o notório comedor de carne Velociraptor e até alguns membros do grupo dos tiranossauros. Eles também estavam provavelmente adornados com penas.
A abundância de fósseis emplumados permitiu aos paleontólogos examinar uma questão fundamental: por que as penas evoluíram? Hoje, está claro que as penas desempenham muitas funções: ajudam as aves a reter o calor do corpo, repelem a água e atraem um parceiro. E é claro que eles ajudam no vôo - mas nem sempre, como avestruzes e pinguins, que têm penas, mas não voam, demonstram. Muitos dinossauros emplumados não tinham asas ou eram muito pesados, em relação ao comprimento de seus membros emplumados, para voar.
Decifrar como as penas se transformaram ao longo dos tempos, de fibras finas a instrumentos delicados de vôo, lançaria luz sobre a transição dos dinossauros para os pássaros e como a seleção natural forjaria esse traço complexo. Poucos cientistas conhecem as penas antigas mais intimamente do que Xu Xing da IVPP. Ele descobriu 40 espécies de dinossauros - mais do que qualquer outro cientista vivo - de toda a China. Seu escritório na IVPP, do outro lado da rua do zoológico de Pequim, está repleto de fósseis e moldes.
Xu prevê a evolução da pena como um processo incremental. Penas em sua forma mais primitiva eram filamentos únicos, semelhantes a penas, que se projetavam da pele reptiliana. Essas estruturas simples vão muito atrás; até os pterodáctilos possuíam filamentos. Xu sugere que a evolução das penas pode ter começado em um ancestral comum de pterodáctilos e dinossauros - cerca de 240 milhões de anos atrás, ou cerca de 95 milhões de anos antes do Archaeopteryx .
Após o surgimento de filamentos únicos, vários filamentos se juntaram na base. Ao lado de aparecer no registro fóssil estavam farpas emparelhadas disparando de um eixo central. Eventualmente, fileiras densas de farpas entrecruzadas formavam uma superfície plana: o plano básico das chamadas penas de penacho das aves modernas. Todos esses tipos de penas foram encontrados em impressões fósseis de terópodes, a subordem dos dinossauros que inclui o Tyrannosaurus rex, bem como pássaros e outros Maniraptoranos.
Os filamentos são encontrados em outras partes da árvore genealógica dos dinossauros, em espécies muito distantes dos terópodes, como o Psittacosaurus, um herbívoro com cara de papagaio que surgiu há cerca de 130 milhões de anos. Tinha filamentos únicos esparsos ao longo de sua cauda. Não está claro por que os filamentos aparecem em algumas linhagens de dinossauros, mas não em outras. "Uma possibilidade é que estruturas semelhantes a penas evoluíram muito cedo na história dos dinossauros", diz Xu, e alguns grupos mantiveram as estruturas, enquanto outros grupos os perderam. "Mas finalmente em Maniraptorans, as penas estabilizaram e evoluíram para penas modernas", diz ele. Ou filamentos podem ter evoluído independentemente em momentos diferentes. Como ressalta Sues, "parece que, geneticamente, não é um grande truque fazer uma escala em um filamento".
Originalmente, filamentos simples podem ter sido usados para exibição, o equivalente em dinossauro da plumagem iridescente de um pavão. Evidências vívidas dessa teoria surgiram quando cientistas revelaram as verdadeiras cores das penas de 125 milhões de anos. Penas de pássaros e escamas de répteis contêm melanossomos - pequenos sacos contendo variedades do pigmento melanina. Muitos paleontologistas suspeitaram que as penas dos dinossauros também continham melanossomas. No laboratório de Mike Benton na Universidade de Bristol, Zhang Fucheng da IVPP passou mais de um ano procurando por melanossomas em fotografias de fósseis de pássaros e dinossauros feitos com um microscópio eletrônico. A diligência de Zhang foi recompensada em 2009, quando ele identificou melanossomas em Confuciusornis que continham eumelanina, que confere às penas uma coloração cinza ou preta, e feomelanina, que lhes confere uma coloração castanha a marrom-avermelhada. As penas do animal tinham manchas de cor branca, preta e marrom-alaranjada.
O sinosauropteryx foi ainda mais impressionante. Zhang descobriu que os filamentos que desciam pelas costas e pela cauda deviam ter feito o dinossauro parecer um poste de barbeiro de listras laranjas e brancas. Um padrão tão vibrante sugere que "as penas surgiram como agentes de exibição em cores", diz Benton.
Penas iniciais poderiam ter servido a outros propósitos. Filamentos ocos podem ter dissipado o calor, assim como os babados de alguns lagartos modernos fazem hoje. Outros paleontólogos especulam que as penas evoluíram primeiro para reter o calor. Um exemplo revelador vem de fósseis de Oviraptor - um terópode descoberto na Mongólia que viveu cerca de 75 milhões de anos atrás -, agachado sobre ninhos cheios de ovos. Os oviraptors colocavam as pernas no centro da embreagem e abraçavam a periferia com os longos membros dianteiros - uma postura que lembrava uma estranha semelhança com pássaros que mantinham seus ovos aquecidos. Os dinossauros relacionados com Oviraptor estavam cobertos de penas de penugem, sugerindo que Oviraptor também estava. "Sentar em um ninho como aquele só fazia sentido se tivesse penas" para gentilmente isolar seus filhotes, diz Sues.
Penas, é claro, acabaram se tornando um instrumento de fuga. Alguns paleontologistas imaginam um cenário em que os dinossauros usavam penas para ajudá-los a ocupar as árvores pela primeira vez. "Como os dinossauros tinham tornozelos articulados, eles não podiam girar os pés e não podiam subir bem. Talvez as penas os ajudassem a embaralhar troncos de árvores", diz Carrano. Os filhotes de espécies primitivas como os perus usam suas asas dessa maneira. As penas podem ter se tornado cada vez mais aerodinâmicas ao longo de milhões de anos, permitindo que os dinossauros deslizassem de árvore em árvore. Indivíduos capazes de realizar tal façanha podem ter sido capazes de alcançar novas fontes de alimento ou melhor escapar de predadores - e passar o traço para gerações subseqüentes.
Um dos espécimes mais sedutores que emergem dos leitos de xisto de Liaoning é o Microraptor, que Xu descobriu em 2003. O animal de peso-galo tinha um pé ou dois de comprimento e balançava a balança com apenas dois quilos. Microraptor, da família dos Dromaeossauros, não era um ancestral dos pássaros, mas também era diferente de qualquer dinossauro emplumado descoberto anteriormente. Xu o chama de dinossauro de "quatro asas" porque tinha longas penas em seus braços e pernas. Por causa de seu peito fundido e penas assimétricas, diz Xu, Microraptor certamente poderia deslizar de árvore em árvore, e pode até ter sido melhor voar sob seu próprio poder do que o Archaeopteryx .
No ano passado, Xu descobriu outra espécie de dinossauro de quatro asas, também em Liaoning. Além de mostrar que o voo de quatro asas não foi um acaso, a nova espécie, Anchiornis huxleyi, nomeada em homenagem a Thomas Henry Huxley, é o mais antigo dinossauro emplumado conhecido. Ele veio de depósitos no lago Jurássico de 155 milhões a 160 milhões de anos. A descoberta eliminou a objeção final ao vínculo evolucionário entre pássaros e dinossauros. Durante anos, os céticos haviam levantado o chamado paradoxo temporal: não havia dinossauros emplumados mais antigos que o Archaeopteryx, de modo que os pássaros não poderiam ter surgido dos dinossauros. Agora esse argumento foi levado embora: o Anchiornis é milhões de anos mais velho que o Archaeopteryx .
Os dinossauros de quatro asas eram, em última análise, um ramo morto na árvore da vida; eles desaparecem do registro fóssil há cerca de 80 milhões de anos. Sua morte deixou apenas uma linhagem de dinossauro capaz de voar: pássaros.
Apenas quando os dinossauros evoluíram em pássaros? Difícil de dizer. "No fundo da história evolutiva, é extremamente difícil traçar a linha entre os pássaros e os dinossauros", diz Xu. Além de pequenas diferenças na forma das vértebras do pescoço e no comprimento relativo dos braços, os pássaros madrugadores e seus parentes Maniraptorianos, como o Velociraptor, são muito parecidos.
"Se o Archaeopteryx fosse descoberto hoje, não acho que você o chamaria de pássaro. Você o chamaria de dinossauro emplumado", diz Carrano. Ainda é chamado o primeiro pássaro, mas mais por razões históricas do que por ser a mais antiga ou melhor personificação de características semelhantes a pássaros.
Por outro lado, Confuciusornis, que possuía o primeiro bico e o primeiro pygostyle, ou vértebras de cauda fundidas que sustentavam penas, realmente se parece com um pássaro. "Ele passa no teste de farejamento", diz Carrano.
Desde que o último dos dinossauros não-aviários morreu há 65 milhões de anos, durante a extinção em massa que fechou a cortina no período cretáceo, os pássaros desenvolveram outras características que os diferenciam dos dinossauros. Aves modernas têm metabolismos mais altos do que o Velociraptor mais ágil que já teve. Os dentes desapareceram em algum momento da história evolutiva dos pássaros. As caudas dos pássaros ficaram mais curtas, suas habilidades de vôo melhoraram e seus cérebros ficaram maiores que os dos dinossauros. E os pássaros modernos, ao contrário de seus ancestrais maniraptorianos, têm um dedão do pé que se projeta para longe dos outros dedos, o que permite que as aves se empoleirem. "Você vai gradualmente dos braços longos e das mãos enormes dos Maniraptorianos não-aviários para algo que se parece com a asa de galinha que você recebe no KFC", diz Sues. Dada a extensão dessas adaptações aviárias, não é de admirar que a ligação evolutiva entre dinossauros e pássaros como os conhecemos permanecesse oculta até que os paleontologistas começaram a analisar o rico registro fóssil da China.
Chaoyang é uma cidade chinesa monótona com ruas empoeiradas; em seus cantos mais escuros, lembra as cidades americanas de mineração de carvão do século XIX. Mas para os colecionadores de fósseis, Chaoyang é um paraíso, a apenas uma hora de carro de alguns dos leitos mais produtivos da Formação Yixian.
Uma rua é repleta de lojas que vendem yuhuashi, ou fósseis de peixes. Fósseis enquadrados embutidos no xisto, muitas vezes em pares espelhados, podem ser obtidos por um dólar ou dois. Um item popular é um mosaico no qual algumas dezenas de pequenas placas formam um mapa da China; peixes fósseis parecem nadar em direção à capital, Pequim (e nenhum mapa está completo sem um peixe representando Taiwan). Comerciantes vendem insetos, crustáceos e plantas fossilizados. Ocasionalmente, apesar das leis que proíbem o comércio de fósseis de valor científico, sabe-se que traficantes menos escrupulosos vendem fósseis de dinossauros. Os espécimes mais importantes, diz Zhou, "não são descobertos por cientistas nas lojas de fósseis da cidade, mas nas casas dos traficantes ou agricultores que os cavaram".
Além do Sinosauropteryx, vários outros espécimes reveladores vieram à luz através de amadores, em vez de escavações científicas. O desafio para Zhou e seus colegas é encontrar espécimes quentes antes que eles desapareçam em coleções particulares. Assim, Zhou e seu colega Zhang Jiangyong, especialista em peixes antigos da IVPP, vieram à província de Liaoning para checar os fósseis que os comerciantes amigáveis à sua causa conseguiram nas mãos ultimamente.
A maioria das ações nas lojas de fósseis vem de fazendeiros que cortam os leitos de fósseis quando não estão cuidando de seus campos. Um pequeno exemplar de peixe bem preservado pode render ao inventor o equivalente a 25 centavos, o suficiente para uma refeição quente. Um dinossauro emplumado pode ganhar vários milhares de dólares, um ano ou mais de renda. Destrutiva como é para os leitos fósseis, essa economia paleo ajudou a reescrever a pré-história.
Zhou pega uma laje e olha através dos óculos de aros de arame. "Presidente, venha aqui e olhe", Zhou diz para Zhang (que ganhou seu apelido brincalhão como presidente do sindicato dos empregados da IVPP). Zhang examina o espécime e adiciona-o a uma pilha que será transportada de volta a Pequim para estudo - e, se tiverem sorte, revelar outro ramo oculto da árvore da vida.
Richard Stone escreveu sobre um enterro de Stonehenge, um antílope raro e misteriosas torres tibetanas para o Smithsonian .
Uma descoberta chinesa chave foi um pássaro primitivo chamado Confuciusornis, identificado por Zhou Zhonghe. (Stefen Chow) 
Descobridor de mais espécies de dinossauros do que qualquer outro cientista vivo, Xu Xing, com um elenco de psitacossauros com cara de papagaio, diz que alguns dinossauros têm características de pássaros, incluindo penas. (Stefen Chow) 
A Formação Yixian também produziu o Sinosauropteryx , a primeira evidência física de um dinossauro emplumado. (IVPP, Beijing) 
Alguns de seus fósseis estão tão bem preservados que os cientistas podem ver vestígios de estruturas celulares que continham pigmentos. A descoberta levou a visões coloridas do animal do tamanho de um gato, até sua cauda listrada. (Chuang Zhao e Lida Xing) 
O autor, Richard Stone, no site dos fósseis. (Cortesia de Richard Stone) 
Livros didáticos dizem que o Archaeopteryx, que viveu cerca de 150 milhões de anos atrás, foi o primeiro pássaro. (Roger Peterson / National Geographic Stock) 
Alguns paleontologistas agora dizem que o Archaeopteryx pode ter sido um dinossauro não-aviário emplumado. (Kim Amos / Science Photo Library / Pesquisadores Fotográficos) 
Alguns dinossauros envolvidos em comportamentos distintamente parecidos com pássaros, como aninhamento e ninhada. Mostramos aqui um fóssil Oviraptor parcialmente reconstruído da Mongólia com 20 ovos. (Getty Images) 
Um dos fósseis chineses mais inesperados do Microraptor . Tinha quatro membros emplumados e quase certamente podia voar. Mas ao contrário dos pássaros, não escapou à extinção. (Matt Cashore / Universidade de Notre Dame) 
Nos últimos 15 anos, milhares de pássaros fósseis primorosamente preservados emergiram do antigo lago lakebed, chamado de Formação Yixian. (Guilbert Gates)
