Como os Animais Encontram o Caminho ao Redor do Mundo

No inverno de 1976, o biólogo Lincoln Brower subiu até as florestas de abeto-oyamel da Cordilheira Transvulcânica do centro do México, esticando o pescoço para olhar galhos que se curvavam sob o peso do alaranjado. As árvores estavam cobertas de borboletas-monarcas, milhões delas amontoadas de forma tão densa que os ramos vergavam. Brower não estava ali pelo espetáculo. Ele procurava minúsculas etiquetas adesivas, não maiores que um confete, que ele e seus colegas haviam fixado nas asas de monarcas em Ontário no setembro anterior. Encontrar apenas uma já provaria algo quase inacreditável: que um inseto fino como papel havia voado mais de cinco mil quilômetros, da beira de uma estrada canadense até um conjunto específico de montanhas que jamais tinha visto, guiado por nada que pudesse ter aprendido.

As etiquetas apareceram. A jornada era real. E a questão mais profunda que ela levantava é uma das mais impressionantes de toda a biologia. Como um animal atravessa continentes e oceanos, muitas vezes sozinho, muitas vezes pela primeira e única vez na vida, e chega exatamente ao lugar certo?

O que É a Migração e por que Ela Compensa

Antes de falarmos sobre como os animais navegam, vale a pena ser preciso a respeito do que eles estão fazendo. A migração é um deslocamento sazonal de longa distância entre habitats distintos, impulsionado por mudanças previsíveis nos recursos, nas exigências reprodutivas ou no clima. A palavra abrange uma enorme variedade de comportamentos, mas a lógica é sempre a mesma. Um pedaço do mundo que é rico em alimento ou seguro para criar filhotes em uma época do ano se torna pobre ou perigoso em outra, enquanto em algum lugar distante ocorre o contrário. Um animal capaz de se mover entre os dois colhe o melhor de ambos.

O problema é que chegar lá é caro. O custo energético da migração é enorme, drenando reservas de gordura acumuladas ao longo de meses e expondo o viajante a tempestades, predadores e exaustão pelo caminho. A migração persiste, entre insetos, aves, peixes e mamíferos por igual, porque o retorno reprodutivo é ainda maior. Um animal que sobrevive à jornada deixa mais descendentes do que aquele que fica parado e morre de fome, ou que se reproduz em um habitat lotado e esgotado. A seleção natural faz as contas, e ao longo do tempo evolutivo o balanço pende a favor dos viajantes.

Um Esqueleto Construído para Cobrir a Distância

Para os animais que migram voando, a jornada começa não com uma bússola, mas com uma estrutura. O voo migratório prolongado depende de um esqueleto projetado para a contradição no cerne do voo, ou seja, a necessidade de ser ao mesmo tempo forte e leve. As aves resolvem isso com vários truques de uma só vez. Muitos de seus ossos são pneumatizados, parcialmente ocos e até conectados aos sacos aéreos do sistema respiratório, o que elimina peso sem abrir mão da resistência. Os esqueletos pélvico e das asas são fundidos em unidades rígidas, travando a superfície de voo em uma plataforma estável que não se flexiona nem desperdiça energia sob carga.

A engenhosidade vai até a estrutura do próprio tecido ósseo. O osso vem em dois arranjos. O osso cortical é a camada externa densa e compacta que resiste à flexão e suporta o grosso do estresse mecânico, enquanto o osso trabecular é o material esponjoso, semelhante a uma treliça, no interior, uma rede de minúsculos pilares que distribui a força por dentro. Combinados, os dois conferem resistência máxima com massa mínima, o mesmo princípio que um engenheiro usa ao construir uma ponte que precisa sustentar grande peso sem desabar sob o próprio. A ave migratória carrega um esqueleto que é, na prática, uma treliça voadora.

Os Viajantes e as Distâncias que Percorrem

As migrações icônicas atravessam todos os habitats da Terra e alcançam todos os grandes grupos de animais. O ciclo de várias gerações da borboleta-monarca percorre mais de cinco mil quilômetros. A trinta-réis-ártica, uma ave marinha pouco maior que um pombo, voa algo próximo de quarenta mil quilômetros em um único ano, perseguindo o verão de um polo ao outro e de volta, de modo que enxerga mais luz do dia do que qualquer outra criatura viva. As baleias-jubarte nadam cerca de dezesseis mil quilômetros entre as águas frias e produtivas onde se alimentam e os rasos tropicais e quentes onde se reproduzem e parem. Nas planícies do leste da África, mais de um milhão de gnus percorre um circuito de cerca de mil e oitocentos quilômetros ao redor do Serengeti, seguindo as chuvas e o capim. E os salmões do Pacífico realizam talvez o feito mais preciso de todos, retornando da vasta anonimidade do oceano aberto ao exato riacho de água doce onde nasceram.

O que une essas jornadas não é a distância, que varia enormemente, mas a precisão com que são direcionadas. Nenhum desses animais está perambulando. Cada um ruma para algum lugar específico, e o resto da história é sobre os instrumentos que os levam até lá.

Lendo o Sol e as Estrelas

A primeira pista de navegação a ser decifrada em um experimento controlado foi a mais óbvia do céu. Em 1949, Gustav Kramer, trabalhando no Instituto Max Planck em Wilhelmshaven, mostrou que estorninhos enjaulados, inquietos para migrar, orientavam sua tentativa de partida em uma direção consistente, e que essa direção acompanhava o sol. Quando ele usou espelhos para deslocar a posição aparente do sol, as aves deslocavam obedientemente sua orientação no mesmo ângulo. Mais notável ainda, Kramer demonstrou que as aves corrigiam o movimento do sol pelo céu ao longo do dia. Como o azimute do sol, sua direção de bússola ao longo do horizonte, muda continuamente do amanhecer ao anoitecer, uma bússola solar é inútil sem um relógio para interpretá-la. Os estorninhos carregavam esse relógio, um ritmo circadiano interno que lhes dizia que horas eram e, portanto, onde ficava o sul.

Mas muitos pássaros canoros migram à noite, quando o sol já se foi, e eles acabaram lendo um céu diferente. Em 1967, Stephen Emlen levou papa-capins-índigo cativos a um planetário na Universidade Cornell e os deixou observar um céu noturno artificial. As aves se orientaram por ele. Quando Emlen girou as estrelas projetadas de modo que o céu artificial girasse em torno de um polo celeste falso, os papa-capins deslocaram sua orientação para acompanhá-lo. Eles não estavam memorizando constelações individuais, e sim lendo a geometria dos céus, o ponto fixo em torno do qual todo o céu parece girar. No hemisfério norte, esse ponto fica perto de Polaris, e as estrelas mais próximas dele se movem menos, demarcando o norte verdadeiro de forma tão confiável para um papa-capim quanto para um marinheiro.

Uma Bússola Interna para o Campo Magnético da Terra

Céus limpos são um luxo, e os animais que migram por muitas noites e atravessam o mau tempo não podem depender só do sol ou das estrelas. Eles carregam um recurso reserva que funciona no escuro e através das nuvens, um sentido para o campo magnético da Terra. A demonstração definitiva veio de Wolfgang e Roswitha Wiltschko, que começaram a documentar a magnetorrecepção em pisco-de-peito-ruivo (Erithacus rubecula) na Universidade de Frankfurt em 1972. Eles colocaram os piscos sob o domínio do Zugunruhe, a inquietação migratória que se apodera de aves enjauladas na estação em que normalmente viajariam, e então alteraram o campo magnético ao redor da gaiola com bobinas. As aves se reorientavam em sintonia com o campo, de forma previsível e repetível, o que só podia significar que possuíam uma bússola magnética interna.

Como essa bússola funciona se mostrou muito mais difícil de definir do que o fato de que ela existe, e a explicação predominante alcança um território onde a maioria das pessoas não esperaria que a biologia chegasse. Henrik Mouritsen e seus colaboradores na Universidade de Oldemburgo, construindo diretamente sobre as descobertas dos Wiltschko, argumentaram que o sentido magnético reside no olho da ave, mediado por uma proteína sensível à luz chamada criptocromo-4 nos fotorreceptores da retina. O mecanismo proposto é genuinamente estranho. Quando a luz azul atinge a molécula de criptocromo, ela separa um par de elétrons no que os químicos chamam de par radical, dois elétrons desemparelhados cujos estados de spin quântico são sutilmente influenciados pelo fraco campo magnético da Terra. A química que se segue depende desses estados de spin, e assim, segundo o argumento, a ave pode literalmente enxergar o campo magnético como um padrão sobreposto à sua visão. Este é um dos poucos lugares em que a física do muito pequeno, o domínio da mecânica quântica, parece aflorar na vida cotidiana de um animal de sangue quente, e continua sendo uma área de pesquisa ativa e não totalmente resolvida.

Salmões que Cheiram o Caminho de Casa

Nem todo navegador trabalha por bússola. O regresso do salmão do Pacífico depende de um sentido que raramente associamos a longas jornadas, o olfato. Um salmão nascido em um determinado riacho de montanha passa anos vagando pelo oceano aberto, às vezes a milhares de quilômetros de onde começou, e então retorna não apenas ao sistema fluvial certo, mas ao próprio afluente em que nasceu. Arthur Hasler, na Universidade de Wisconsin nos anos 1950, descobriu como. Cada riacho carrega uma química dissolvida característica, uma mistura de minerais, solo e vegetação em decomposição que dá à água um cheiro próprio. Quando jovem, o salmão se imprime nesse cheiro, fixando-o na memória durante uma janela breve e sensível no início da vida. Anos depois, navegando as aproximações costeiras por outros meios, ele segue o faro rio acima pelas ramificações, escolhendo em cada bifurcação o canal que cheira a casa. Isso é a impressão olfativa, e ela converte o problema abstrato de achar um riacho entre milhares na tarefa concreta de reconhecer um aroma lembrado.

O Detalhe Mais Surpreendente e um Mal-Entendido Persistente

Voltemos agora à monarca, porque sua história guarda o enigma mais profundo. A monarca oriental completa seu ciclo anual não em uma única vida, mas ao longo de quatro gerações. Três gerações de verão, de vida curta, se reproduzem pelo norte dos Estados Unidos e do Canadá, e cada adulto vive apenas algumas semanas. Então, com a aproximação do outono, surge uma quarta geração que é biologicamente diferente. Essa supergeração vive de oito a nove meses em vez de semanas, adia a reprodução, e faz todo o voo de cinco mil quilômetros rumo ao sul até as mesmas florestas mexicanas, passa o inverno naqueles abetos-oyamel, e começa a jornada de volta ao norte na primavera seguinte.

O fato crucial é que nenhuma monarca individual jamais faz a viagem de ida e volta, e nenhuma monarca voando para o sul já esteve no México, nem seu pai ou mãe, nem seu avô ou avó. Não há um mais velho a seguir nem uma rota a aprender. Isso colide de frente com um equívoco comum e compreensível, a ideia de que os animais migratórios estão seguindo um líder, copiando um caminho aprendido, ou se guiando por algum farol que os chama adiante. A maioria das espécies migratórias não faz nada disso. A rota, a duração, a direção e o destino estão inscritos em um programa de navegação herdado, codificado nos genes e expresso por meio das próprias bússolas que viemos descrevendo. A monarca não sabe onde fica o México em nenhum sentido que reconheceríamos como saber. Ela simplesmente faz aquilo para o que seu corpo foi construído, e isso basta.

Pontos Principais

A migração é um deslocamento sazonal de longa distância entre habitats cujo enorme custo energético é compensado por um retorno reprodutivo ainda maior, e ela aparece por todo o reino animal, do ciclo de várias gerações e cinco mil quilômetros da monarca ao circuito de quarenta mil quilômetros de polo a polo da trinta-réis-ártica, aos dezesseis mil quilômetros da baleia-jubarte, ao circuito de mil e oitocentos quilômetros dos gnus no Serengeti, e ao retorno preciso do salmão do Pacífico ao seu riacho natal. Os migrantes voadores são equipados com esqueletos ajustados para resistência com massa mínima, com ossos pneumatizados, estruturas pélvica e das asas fundidas, e osso cortical e trabecular dispostos em prol da eficiência, enquanto a navegação em si recorre a um conjunto herdado de bússolas decifradas ao longo de décadas de experimentos, a saber, a bússola solar corrigida por relógio de Kramer nos estorninhos, a bússola estelar de Emlen nos papa-capins-índigo, a bússola magnética dos Wiltschko nos pisco-de-peito-ruivo e seu proposto mecanismo quântico baseado em criptocromo, explorado por Mouritsen, e a impressão olfativa de Hasler nos salmões. De forma mais decisiva, essas jornadas não são lideradas, ensinadas nem seguidas, e sim herdadas, como o ciclo de quatro gerações da monarca comprova sem qualquer dúvida, pois o animal que voa até um lugar que nunca viu carrega a rota como parte de sua biologia, não de sua memória.