A maioria absoluta dos animais, tanto viventes quanto extintos, aquáticos ou terrestres, apesar da grande diversidade anatômica, fisiológica e de parentesco evolutivo, é considerada ectotérmica. Isto significa que apresentam baixa taxa metabólica e alta dependência do ambiente externo (ecto) e de suas fontes de calor (térmico), como o Sol, para regularem a temperatura de seu corpo.

Dois grupos distintos, as aves e os mamíferos, desenvolveram um estado diferente, chamado “endotermia de corpo inteiro”: esses animais mantêm o interior do corpo (endo) quente devido à alta produção metabólica de calor (térmico). Mas como essa transformação ocorreu ao longo da história evolutiva desses grupos? Essa questão tem mobilizado pesquisadores do mundo todo, e vários modelos evolutivos foram propostos nos últimos 50 a 60 anos.

Os modelos mais aceitos pelos cientistas atualmente consideram que o aumento da capacidade aeróbica, ou seja, maior produção de energia a partir do oxigênio respirado, ajudou alguns animais a lidarem melhor com o frio ao longo da história da Terra. Essa energia adicional também pode ter contribuído para um cuidado mais eficaz com a prole. No caso de aves e mamíferos, manter o corpo aquecido depende não só do aumento da capacidade aeróbica, mas também de conservar esse calor, aumentando o isolamento térmico por meio de estruturas como pelos, penas e gordura subcutânea.

Para atender ao aumento da necessidade de oxigênio nas mitocôndrias (estruturas celulares responsáveis pela produção de energia) de todos os tecidos, o coração bombeia mais sangue ao corpo, tendo passado por adaptações que permitiram maior fluxo de sangue nas artérias coronárias e o aumento relativo dos ventrículos em relação ao corpo.

Para além disso, quais mecanismos anatômicos e fisiológicos podem ter possibilitado o aumento da taxa metabólica característica da endotermia de aves e mamíferos? Em 2014, os cientistas Alexander Little e Frank Seebacher, da Universidade de Sydney (Austrália), propuseram um modelo que explica esse processo com base na ação dos hormônios da tireoide.

Esses hormônios regulam o metabolismo em muitos tecidos do corpo, como músculo esquelético e coração, tanto em aves e mamíferos quanto em animais que dependem do ambiente para regular a temperatura corporal. Eles influenciam, por exemplo, a atividade das mitocôndrias e de proteínas importantes, como a bomba de sódio/potássio, responsável pela manutenção e restauração do equilíbrio eletroquímico das células.

Segundo essa proposta, a capacidade de alguns animais de continuar ativos mesmo em ambientes frios poderia ter surgido pela seleção de mecanismos hormonais que mantêm o metabolismo e a atividade muscular funcionando apesar da queda da temperatura.

Experimentos recentes ajudam a sustentar essa ideia. Em alguns peixes aclimatados em baixas temperaturas, os hormônios da tireoide aumentam a atividade de uma proteína chamada SERCA, que atua nos músculos esqueléticos e no coração. Isso resulta em maior bombeamento de sangue, aumento do metabolismo e melhor desempenho de movimento.

Os invertebrados também apresentam alterações metabólicas ligadas a esses hormônios, mas não conseguem produzi-los, sendo necessário adquiri-los pela alimentação. Já os cordados, grupo que inclui peixes, anfíbios, répteis, aves e mamíferos, desenvolveram a capacidade de sintetizar internamente os hormônios da tireoide a partir de iodo obtido na dieta. Por isso, alguns cientistas sugerem que essa capacidade de produção interna tenha sido um passo inicial para viabilizar respostas fisiológicas mais eficientes às mudanças da temperatura ambiental.

Nesse estágio inicial, ainda não existiria a endotermia completa do corpo, pois a maior resistência ao frio já poderia trazer vantagens evolutivas. Com o passar do tempo, a seleção por maior capacidade aeróbica e locomotora e por maior desempenho do coração, teria aumentado a produção e a retenção de calor nos tecidos, levando gradualmente ao desenvolvimento da temperatura corporal mais elevada característica dos endotermos.

Como aves e mamíferos pertencem a linhagens evolutivas separadas há mais de 300 milhões de anos, por muito tempo ponderou-se que cada grupo havia desenvolvido a endotermia de forma independente, o que é chamado de convergência evolutiva (veja artigo da CH 415). No entanto, estudos mais recentes, baseados em evidências fósseis e na anatomia e fisiologia de animais viventes, sugerem outra possibilidade: a endotermia pode ter surgido em um ancestral comum, há bem mais tempo do que se imaginava. Por isso, ainda há muito a investigar para colocar novas peças nesse intrigante quebra-cabeças da evolução.