O que vem à mente quando você pensa em uma baleia? Gorduras, borbulhas e vermes estão entre as marcas de cerca de 80 espécies de cetáceos (baleias, golfinhos e botos) que vivem hoje. Mas, por serem mamíferos, sabemos que eles devem ter evoluído a partir de ancestrais que habitam a terra.
Cerca de 375 milhões de anos atrás, os primeiros tetrápodes - vertebrados com braços e pernas - saíram dos pântanos e começaram a viver em terra. Esta grande transição evolutiva preparou o terreno para todos os grupos subseqüentes de vertebrados terrestres, incluindo uma linhagem diversa chamada sinapsídeos, que se originou cerca de 306 milhões de anos atrás. Embora essas criaturas, como Dimetrodon, parecessem répteis, eram na verdade os precursores arcaicos dos mamíferos.
Quando os primeiros mamíferos evoluíram há 200 milhões de anos, os dinossauros eram os vertebrados dominantes. Os mamíferos se diversificaram à sombra dos grandes arcossauros e permaneceram relativamente pequenos e secretos até que os dinossauros não-aviários foram exterminados por uma extinção em massa há 65 milhões de anos. Essa catástrofe global abriu caminho para uma grande radiação de mamíferos. Foi apenas cerca de 10 milhões de anos após esta extinção - e mais de 250 milhões de anos desde que os primeiros tetrápodes se arrastaram para a terra - que as primeiras baleias evoluíram. Esses primeiros cetáceos não eram como as baleias que conhecemos hoje, e só recentemente os paleontólogos puderam reconhecê-los.
Por mais de um século, nosso conhecimento do registro fóssil das baleias era tão esparso que ninguém podia ter certeza de como eram os ancestrais das baleias. Agora a maré virou. No espaço de apenas três décadas, uma enxurrada de novos fósseis preencheu as lacunas de nosso conhecimento para transformar a origem das baleias em um dos exemplos mais bem documentados de mudanças evolutivas em grande escala no registro fóssil. Essas criaturas ancestrais eram mais estranhas do que se esperava. Não houve marcha em linha reta de mamíferos terrestres que levaram a baleias totalmente aquáticas, mas uma rebelião evolutiva de cetáceos anfíbios que andavam e nadavam ao longo de rios, estuários e costas da Ásia pré-histórica. Por mais estranhas que sejam as baleias modernas, seus antecessores fósseis eram ainda mais estranhos.
Os pioneiros que limparam a terra no Alabama e no Arkansas freqüentemente encontraram enormes ossos redondos. Alguns colonos os usavam como lareiras de lareira; outros sustentavam cercas com os ossos ou usavam-nas como pedras angulares; os escravos usavam os ossos como travesseiros. Os ossos eram tão numerosos que em alguns campos foram destruídos porque interferiram no cultivo da terra.
Em 1832, uma colina desmoronou na propriedade de Arkansas do juiz H. Bry e expôs uma longa seqüência de 28 dos ossos circulares. Ele pensou que eles poderiam ser de interesse científico e enviou um pacote para a Sociedade Filosófica Americana na Filadélfia. Ninguém sabia bem o que fazer com eles. Alguns dos sedimentos presos ao osso continham pequenas conchas que mostravam que a criatura grande já havia vivido em um mar antigo, mas pouco mais podia ser dito com alguma certeza.
A doação de Bry logo foi igualada, e até excedida, pela do juiz John Creagh, do Alabama. Ele encontrou vértebras e outros fragmentos enquanto explodiu em sua propriedade e também enviou algumas amostras para a sociedade da Filadélfia. Richard Harlan revisou os fósseis, que eram diferentes de qualquer outro que ele tivesse visto antes. Ele pediu mais ossos, e Creagh logo enviou partes do crânio, mandíbulas, membros, costelas e espinha dorsal da criatura enigmática. Dado que tanto Creagh quanto Bry disseram ter visto colunas vertebrais intactas com mais de 30 metros de comprimento, a criatura viva deve ter sido um dos maiores vertebrados que já viveu. Mas que tipo de animal era esse?
Harlan achava que os ossos eram mais parecidos com os dos répteis marinhos extintos, como os plesiossauros de pescoço longo e os ictiossauros simplificados. Ele designou provisoriamente o nome Basilosaurus. Ele não estava certo, no entanto. A mandíbula continha dentes que diferiam em tamanho e forma, uma característica dos mamíferos, mas não da maioria dos répteis. Por que o maior réptil fóssil que já existiu tem dentes semelhantes a mamíferos?
Harlan viajou para Londres em 1839 para apresentar o Basilosaurus a alguns dos principais paleontologistas e anatomistas da época. Richard Owen, uma estrela em ascensão na comunidade acadêmica, examinou cuidadosamente cada osso, e até recebeu permissão para cortar os dentes para estudar sua estrutura microscópica. Sua atenção a esses minúsculos detalhes acabou resolvendo a identificação do monstro marinho. O basilossauro compartilhava algumas características com os répteis marinhos, mas esse era apenas um caso superficial de convergência - de animais no mesmo habitat evoluindo com características semelhantes - porque os dois tipos de criatura viviam no mar. A constelação geral de traços, incluindo dentes de raízes duplas, inquestionavelmente identificou o Basilosaurus como mamífero.
Depois de inspecionar vértebras e outros fragmentos encontrados no Alabama, Richard Harlan, da American Philosophical Society, na Filadélfia, achava que os ossos eram mais parecidos com os dos répteis marinhos extintos. Ele designou provisoriamente o nome Basilosaurus . Na foto é um modelo 3D de um Basilosaurus . (DK Limited / Corbis) 
Uma ilustração do "Hydrarchos" do colecionador de fósseis nascido na Alemanha Albert Koch, como apareceu em exibição. (De Fowler, OS 1846. The American Phrenological Journal e Miscelânea, Vol. 8. Nova York: Fowler & Wells.) Alguns anos mais tarde, um cientista que manuseava um espécime diferente com seus colegas retirou um osso do crânio, o soltou e se espatifou no chão. Quando os cientistas enervados reuniram os fragmentos, eles notaram que o osso agora revelava o ouvido interno. Havia apenas um outro tipo de criatura com um ouvido interno que combinava: uma baleia.
Não muito tempo depois que a verdadeira identidade do Basilosaurus foi resolvida, a teoria da evolução de Charles Darwin por meio da seleção natural levantou questões sobre como as baleias evoluíram. O registro fóssil era tão esparso que nenhuma determinação definitiva poderia ser feita, mas em um experimento mental incluído em Sobre a Origem das Espécies, Darwin especulou sobre como a seleção natural poderia criar uma criatura parecida com uma baleia ao longo do tempo:
Na América do Norte, o urso preto foi visto por [o explorador Samuel] Hearne nadando por horas com a boca amplamente aberta, capturando assim, como uma baleia, insetos na água. Mesmo em casos tão extremos como este, se a oferta de insetos fosse constante, e se concorrentes mais bem adaptados já não existissem no país, não vejo dificuldade em uma corrida de ursos sendo processada, por seleção natural, mais e mais aquática em sua estrutura e hábitos, com bocas cada vez maiores, até que uma criatura fosse produzida como monstruosa como uma baleia.
Darwin foi amplamente ridicularizado por essa passagem. Os críticos entenderam que ele estava propondo que os ursos eram ancestrais diretos das baleias. Darwin não fez tal coisa, mas a zombaria fez com que ele modificasse a passagem em edições subseqüentes do livro. Mas enquanto preparava a sexta edição, ele decidiu incluir uma pequena nota sobre o Basilosaurus . Escrevendo para seu fiel defensor TH Huxley em 1871, Darwin perguntou se a antiga baleia poderia representar uma forma de transição. Huxley respondeu que não havia dúvida de que o Basilosaurus forneceu pistas sobre a ancestralidade das baleias.
Huxley achava que o Basilossauro pelo menos representava o tipo de animal que ligava baleias a seus ancestrais terrestres. Se isso fosse verdade, parecia provável que as baleias tivessem evoluído de algum tipo de mamífero carnívoro terrestre. Outra baleia extinta chamada Squalodon, um golfinho fóssil com um sorriso perverso cheio de dentes triangulares, da mesma forma insinuou que as baleias haviam evoluído a partir de ancestrais carnívoros. Como o Basilosaurus, porém, o Squalodon era totalmente aquático e fornecia poucas pistas quanto ao estoque específico de onde surgiam as baleias. Juntas, essas baleias fósseis permaneceram em uma espécie de limbo científico, esperando que alguma descoberta futura as conectasse com seus ancestrais terrestres.
Enquanto isso, os cientistas especularam sobre como os ancestrais das baleias poderiam ter sido. O anatomista William Henry Flower ressaltou que focas e leões marinhos usam seus membros para se movimentar na água, enquanto as baleias perdem seus membros posteriores e nadam por oscilações de sua cauda. Ele não podia imaginar que os primeiros cetáceos usassem seus membros para nadar e depois mudassem para propulsão apenas na cauda em algum momento posterior. As lontras e os castores semi-aquáticos, segundo ele, eram modelos alternativos melhores para os primeiros ancestrais terrestres das baleias. Se os primeiros ancestrais das baleias tivessem caudas grandes e largas, isso poderia explicar por que eles desenvolveram um modo único de nadar.
Ao contrário da hipótese carnívora de Huxley, Flower acreditava que os ungulados, ou mamíferos com cascos, compartilhavam algumas intrigantes semelhanças esqueléticas com as baleias. O crânio do Basilosaurus tinha mais em comum com os antigos “ungulados de porco” do que os selos, dando assim o nome comum para o boto, “porco-do-mar”, um anel de verdade. Se antigos ungulados onívoros pudessem ser encontrados, argumentou Flor, seria provável que pelo menos alguns fossem bons candidatos para ancestrais de baleia. Ele imaginou um hipotético antepassado de cetáceos se aliviando nas águas rasas:
Podemos concluir retratando para nós alguns animais primitivos generalizados, assombrados por pântanos com escassa cobertura de cabelo como o moderno hipopótamo, mas com caudas largas e nadadoras e membros curtos, onívoros em seu modo de alimentação, provavelmente combinando plantas aquáticas com mexilhões, vermes e crustáceos de água doce, gradualmente se tornando mais e mais adaptados para preencher o lugar vazio pronto para eles no lado aquático da fronteira em que eles habitavam, e assim por grau sendo modificados em criaturas semelhantes a golfinhos que habitam lagos e rios, e finalmente encontrando seu caminho para o oceano.
Os restos fósseis de tal criatura permaneceram ilusórios. Na virada do século XX, as fósseis de baleias mais antigas ainda eram representadas pelo Basilosaurus e por formas semelhantes, como Dorudon e Protocetus, todas totalmente aquáticas - não havia fósseis para preencher a lacuna de terra para o mar. Como ED Cope admitiu em uma revisão de baleias de 1890: “A ordem Cetacea é uma daquelas de cuja origem não temos conhecimento definido”. Esse estado de coisas continuou por décadas.
Analisando as relações de antigos mamíferos consumidores de carne em 1966, no entanto, o biólogo evolucionista Leigh Van Valen ficou impressionado com as semelhanças entre um extinto grupo de carnívoros terrestres chamados mesoniquídeos e as primeiras baleias conhecidas. Frequentemente chamados de “lobos com cascos”, os mesoniquídeos eram predadores de tamanho médio a grande, com focinhos e dedos longos e dentados com cascos em vez de garras afiadas. Eles eram grandes predadores no Hemisfério Norte, logo após o desaparecimento dos dinossauros, até cerca de 30 milhões de anos atrás, e a forma de seus dentes se assemelhava aos das baleias como Protocetus .
Assista a imagens subaquáticas do mamífero e ouça os sons estranhos de cliques que são cruciais para sua sobrevivênciaVídeo filmado por Tony WuVan Valen levantou a hipótese de que alguns mesoniquídeos podem ter sido habitantes de pântanos, “comedores de moluscos que capturaram peixes ocasionais, as falanges alargadas [dedos dos dedos e dedos dos pés] ajudando-os em superfícies úmidas.” Uma população de mesoniquídeos em um habitat pantanoso pode ter sido atraída a água por frutos do mar. Uma vez que eles tivessem começado a nadar para o jantar, gerações sucessivas se tornariam cada vez mais adaptadas aquaticamente até que algo “tão monstruoso quanto uma baleia” evoluísse.
Uma surpreendente descoberta feita nas areias áridas do Paquistão, anunciada pelos paleontólogos da Universidade de Michigan, Philip Gingerich e Donald Russell, em 1981, finalmente entregou a forma de transição que os cientistas esperavam. Em sedimentos de água doce que datam de cerca de 53 milhões de anos atrás, os pesquisadores recuperaram os fósseis de um animal que eles chamavam de Pakicetus inachus . Pouco mais do que a parte de trás do crânio do animal havia sido recuperado, mas ele possuía uma característica que inequivocamente o ligava aos cetáceos.
Os cetáceos, como muitos outros mamíferos, têm ossos do ouvido fechados em uma cúpula de osso na parte inferior de seus crânios, chamada de bulla auditiva. Onde as baleias diferem é que a margem da cúpula mais próxima da linha média do crânio, chamada de invólucro, é extremamente espessa, densa e altamente mineralizada. Essa condição é chamada de paquiosteosclerose e as baleias são os únicos mamíferos conhecidos por terem um invólucro tão espesso. O crânio do Pakicetus exibia apenas essa condição.
Melhor ainda, dois fragmentos de mandíbula mostraram que os dentes de Pakicetus eram muito semelhantes aos dos mesoniquídeos. Parecia que Van Valen estava certo, e Pakicetus era exatamente o tipo de criatura que vivia no pântano que ele imaginara. O fato de ter sido encontrado em depósitos de água doce e não ter especializações da orelha interna para audição subaquática mostrou que ainda era muito cedo na transição aquática, e Gingerich e Russell pensavam em Pakicetus como “um estágio intermediário anfíbio na transição de baleias da terra para o mar ”, embora tenham acrescentado a ressalva de que“ restos pós-cranianos [ossos além do crânio] fornecerão o melhor teste para essa hipótese. ”Os cientistas tinham todos os motivos para serem cautelosos, mas o fato de uma baleia transicional foi encontrado tão estupendo que reconstruções de corpo inteiro de Pakicetus apareceram em livros, revistas e na televisão. Foi apresentado como uma criatura parecida com uma foca, com as pernas atarracadas, um animal preso entre os mundos.
Ao longo da década de 1990, os esqueletos de baleias antigas ou arqueocetos, mais ou menos aquaticamente adaptados, foram descobertos em um ritmo vertiginoso. Com esse novo contexto, no entanto, a forma atarracada e semelhante a um selo para Pakicetus, retratada em muitos lugares, começou a fazer cada vez menos sentido. Então, em 2001, JGM Thewissen e seus colegas descreveram o esqueleto há muito procurado (em oposição a apenas o crânio) do Pakicetus attocki . Era um animal parecido com um lobo, não o animal liso e semelhante a focas que tinha sido originalmente imaginado. Juntamente com outros gêneros recentemente descobertos, como Himalayacetus, Ambulocetus, Remingtonocetus, Kutchicetus, Rodhocetus e Maiacetus, ele se encaixa perfeitamente dentro de uma coleção de arqueocetos que documentam de maneira primorosa uma radiação evolutiva das primeiras baleias. Embora não seja uma série de ancestrais diretos e descendentes, cada gênero representa um estágio particular da evolução das baleias. Juntos, eles ilustram como toda a transição aconteceu.
Os primeiros arqueocetos conhecidos eram criaturas como o Pakicetus, de 53 milhões de anos, e o Himalaçaco, um pouco mais velho. Eles pareciam ter ficado mais à vontade em terra do que na água, e provavelmente andavam em volta de lagos e rios fazendo o remo de cachorrinho. Um milhão de anos depois, viveu o Ambulocetus, uma das primeiras baleias com um crânio parecido com um crocodilo e grandes pés com membranas. Os remingtonocetídeos de focinho longo e de lontra apareceram em seguida, incluindo pequenas formas como o Kutchicetus de 46 milhões de anos. Essas primeiras baleias viviam em ambientes próximos à costa, desde pântanos de água salgada até o mar raso.
Viver mais ou menos na mesma época que os remingtonocetídeos era outro grupo de baleias ainda mais aquaticamente adaptadas, os protocetídeos. Essas formas, como Rodhocetus, eram quase inteiramente aquáticas, e alguns protocetídeos posteriores, como Protocetus e Georgiacetus, quase certamente viveriam suas vidas inteiras no mar. Essa mudança permitiu que as baleias totalmente aquáticas expandissem suas cordilheiras para as margens de outros continentes e diversificassem, e os basilossaurinos mais elegantes, como Dorudon, Basilosaurus e Zygorhiza, povoavam os mares quentes do final do Eoceno. Essas formas acabaram morrendo, mas não antes de dar origem aos primeiros representantes dos dois grupos de baleias vivos hoje, as baleias dentadas e as baleias de barbas. Os primeiros representantes desses grupos surgiram há cerca de 33 milhões de anos e deram origem a formas tão diversas como o golfinho do rio Yangtze e a gigantesca baleia azul.
Estudos saindo do campo da biologia molecular entraram em conflito com a conclusão dos paleontólogos de que as baleias haviam evoluído a partir de mesoniquídeos, no entanto. Quando os genes e as sequências de aminoácidos das baleias vivas foram comparados com os de outros mamíferos, os resultados mostraram muitas vezes que as baleias estavam mais relacionadas com os artiodáctilos - ungulados de dedos iguais, como antílopes, porcos e veados. Ainda mais surpreendente foi que as comparações dessas proteínas usadas para determinar as relações evolutivas muitas vezes colocavam as baleias dentro dos Artiodactyla como os parentes vivos mais próximos dos hipopótamos.
Esse conflito entre as hipóteses paleontológicas e moleculares parecia intratável. Os mesoniquídeos não podiam ser estudados pelos biólogos moleculares porque estavam extintos, e nenhuma característica do esqueleto havia sido encontrada para ligar conclusivamente os arqueocidas aos antigos artiodáctilos. Quais eram mais confiáveis, dentes ou genes? Mas o conflito não foi sem esperança de resolução. Muitos dos esqueletos dos primeiros arqueocetos eram extremamente fragmentários, e frequentemente perdiam os ossos do tornozelo e do pé. Um osso do tornozelo em particular, o astrágalo, tinha o potencial de resolver o debate. Nos artiodáctilos este osso tem uma forma de “polia dupla” imediatamente reconhecível, um mesoniquídeo característico não compartilha. Se o astrágalo de um antigo arqueocentro pudesse ser encontrado, forneceria um teste importante para ambas as hipóteses.
Em 2001, os arqueocetos que possuíam esse osso foram finalmente descritos e os resultados foram inconfundíveis. Os arqueocetos tinham um astrágalo de "polia dupla", confirmando que os cetáceos evoluíram dos artiodáctilos. Os mesoniquídeos não eram os ancestrais das baleias, e hoje os hipopótamos são os parentes vivos mais próximos das baleias.
Recentemente, os cientistas determinaram que grupo de artiodáctilos pré-históricos deu origem às baleias. Em 2007, Thewissen e outros colaboradores anunciaram que o Indohyus, um pequeno mamífero parecido com um cervo pertencente a um grupo de artiodáctilos extintos chamados de raoelídeos, era o parente conhecido mais próximo das baleias. Enquanto preparava a parte de baixo do crânio de Indohyus, um estudante do laboratório de Thewissen quebrou a seção que cobria o ouvido interno. Era espesso e altamente mineralizado, assim como o osso das orelhas de baleia. O estudo do resto do esqueleto também revelou que o Indohyus tinha ossos marcados por um tipo similar de espessamento, uma adaptação compartilhada por mamíferos que passam muito tempo na água. Quando os dados fósseis foram combinados com dados genéticos de Jonathan Geisler e Jennifer Theodor em 2009, uma nova árvore genealógica de baleias veio à tona. Raoellids como Indohyus eram os parentes mais próximos das baleias, sendo os hipopótamos os parentes mais próximos dos dois grupos juntos. Por fim, as baleias poderiam estar firmemente enraizadas na árvore evolutiva dos mamíferos.
Adaptado de " Written in Stone: Evolution", "The Fossil Record" e "Our Place in Nature", de Brian Switek. Copyright 2010. Com a permissão do editor, Bellevue Literary Press.
