lunedì 2 giugno 2008

Tre esempi recenti di anello di congiunzione dalla paleontologia e dalla genetica


L'evoluzione della specie prevede che se un gruppo di animali (o vegetali) si è evoluto da una forma di vita molto diversa dovranno per forza essere esistite delle forme intermedie fra l'originale ed il risultato, come pure se due forme di vita possiedono entrambe certe caratterisiche, queste saranno tipiche di un progenitore comune (a parte i casi di evoluzione parallela). Parlo di “gruppo” perchè questo è vero a qualsiasi livello tassonomico, dalla specie al phylum.

Queste forme sono definite “anelli di congiunzione”, animali che hanno caratteristiche intermedie fra quelle di due gruppi diversi e che quindi ne provano la stretta parentela. Alle volte più che una specie, abbiamo tutta una serie di forme che attestano una transizione fra un “sistema di vita” ed un altro.
Gli anelli di congiunzione sono molto difficili da trovare perchè nell'evoluzione di solito sono sostituiti dalle forme successive, morfologicamente e/o fisiologicamente più adatte Ne consegue che nella stragrande maggioranza dei casi dobbiamo affidarci esclusivamente ai fossili.
Sono ormai ben documentate le transizioni tra ungulati terrestri e cetacei (link ad un mio articolo per chi fosse interessato), da dinosauri teropodi ad uccelli e quella, lunghissima (oltre 200 milioni di anni), che ha portato da animali di aspetto tipicamente rettiliano ai mammiferi placentati. Questa è l'unica che annovera ancora delle forme viventi, i monotremi (ornitorinco ed echidna), grazie all'isolamento dell'Australia negli ultimi 100 milioni di anni. Sono invece molto più frammentarie le testimonianze del più grande passaggio epocale dei vertebrati, quello da pesci ad anfibi, anche se qualcosa, come vedremo, è venuto fuori.

Negli ultimi tempi, oltre alla lunga lista di creature intermedie fra teropodi e uccelli rinvenute nella Cina occidentale e quelle pakistane sull'evoluzione dei cetacei, ci sono state tre scoperte importanti, due paleontologiche e una genetica.

Era il 2006 quando nell'artico canadese fu rinvenuto lo scheletro del Tiktaalik Rosae, una creatura lunga circa un metro, di circa 375 milioni di anni fa, intermedia fra pesci e anfibi: il corpo è ancora quello di un pesce, ma ha già un collo distinto - che gli consentiva di muovere la testa - e gli occhi spostati in alto nel cranio. Un'altra caratteristica è la forma delle pinne: quelle anteriori potevano in qualche modo effettuare delle rotazioni per sostenere il corpo. Grazie a ciò l'animale era in grado di sollevarsi dal fondo marino (probabilmente per poter respirare dalla bocca, probabilmente per la scarsa ossigenazione delle acque in cui viveva, come ho scritto in un post precedente.
Fra l'altro la ricerca del Tiktaalik è stata un frutto della interdisciplinarietà: gli scienziati sono andati proprio lassù per la presenza di rocce formatesi nell'ambiente ideale per i primi tetrapodi, cioè zone costiere che all'epoca erano nella fascia a bassa latitudine. Qundi la scoperta è stata una sinergia fra geologia stratigrafica, paleontologia e geotettonica (e qui ci sarebbe da riflettere nuovamente su darwinismo e creazionismo....).

Una seconda scoperta ha una storia singolare: nel 1995 fu scoperto in Texas una fossile che però rimase dimenticato per diversi anni. Quando fu ripreso, un paio di anni fa, da un team dell'università canadese di Calgary, il professor Jason Anderson ha notato delle caratteristiche particolari. Vecchio di circa 250 milioni di anni Gerobatrachus Hottoni è un anfibio. Gli anfibi sono stati i primi discendenti diretti degli animali come il Tiktaalik attrezzati per camminare, nutrirsi e respirare in aria anziché in acqua e sono i progenitori di tutti gli altri tetrapodi terrestri (rettili, uccelli e mammiferi). Gli anfibi moderni si dividono in urodeli (salamandre), anuri (rane) e apodi (che come i serpenti hanno perso gli arti). Nonostante questa antichità, gli anfibi “moderni” si sono diffusi più recentemente, nel permiano, l'ultimo periodo dell'era paleozoica, sostituendo tutte le forme preesistenti. Quindi la loro diversità è minore di quella che ci si aspetterebbe dalla età di questa classe di vertebrati.
Gerobatrachus Hottoni è uno splendido esempio di anello di congiunzione: presenta un corpo da salamandra e una testa che invece assomiglia più a quella di una rana. Quindi viene confermato quanto si suppponeva: che urodeli e anuri sono gruppi evoluti di recente (relativamente parlando....) da antenati comuni Temnospondili (i primi anfibi “moderni”, vissuti tra il carbonifero e il mesozoico medio). Mentre le cecilie hanno avuto origine dai lepospondili, un gruppo diverso di anfibi paleozoici.

La terza scoperta è avvenuta studiando e sequenziando il genoma dell'orinitorinco, un mammifero appartenente alla sottoclasse dei Monotremi.
I monotremi sono classificati come “mammiferi” perchè hanno il pelo ed allattano i piccoli (sia pure senza dei veri e propri capezzoli), ma contemporaneamente esibiscono caratteristiche rettiliane, come l'unicità degli apparati escretori (senza la divisione fra apparato intestinale e urinario-genitale), la deposizione di uova, la visione a colori etc etc
Il mix di caratteristiche mammaliane e rettiliane rende i monotremi unici nel panorama zoologico e, soprattutto, li caratterizza come uno dei pochi esempi di anelli di congiunzione viventi (per chi è interessato, scrissi un post apposito )

Il sequenziamento del genoma ha fornito gli stessi dati (e tra l'altro è una conferma indipendente da quella paleontologica dell'evoluzione. Se da una parte i geni che regolano la produzione del latte sono mammaliani, quelli per la produzione delle uova e quelli sessuali sono più simili a quelli degli uccelli. Attenzione: questo non significa che i monotremi siano l'anello di congiunzione fra mammiferi ed uccelli, ma fra gli antenati dei mammiferi e quelli degli uccelli (e non tiriamo fuori la storia del becco dell'ornitorinco, che non ha nessuna relazione con quello degli uccelli, né come tessuti, né come funzione). Significa solo che tra i vari gruppi di rettili, i mammiferi sono probabilmente più simili e più strettamente imparentati agli arcosauri (coccodrilli, dinosauri ed uccelli) piuttostochè ai sauri o ai serpenti.

La portata di questa scoperta è grandissima: dimostra indipendentemente dalla paleontologia e dalla zoologia (e quindi quanto si sapeva di già) la posizione intermedia dei monotremi tra rettili e mammiferi placentati e che l'analisi genetica è in grado di aiutare la ricerca sulla filogenesi delle specie animali supportando la paleontologia, specialmente in assenza di tracce fossili e confermandola ove esistono.

6 commenti:

Xodroont ha detto...

si poaaono cortesemente avere le fonti dell' ultima cosa che avete detto??

Aldo Piombino ha detto...

la biologia molecolare studiando il genoma ha notato che specie affini hanno DNA più simile rispetto a specie più lontane. Il sequenziamento dei DNA di due specie e il loro confronto genomico permettono quindi di capire quanto distano in termini genetici queste due specie e quindi a quanto tempo fa risalga l'antenato comune.
Le prove biologiche sono in armonia con quelle paleontologiche ed è qui il bello, perchè abbiamo due "sistemi" diversi che giungono alle stesse conclusioni. il chè è un'ottima riprova scientifica.
Lo studio del DNA permette quindi di colmare le ovvie lacune dei fossili, che sono estremamente pochi rispetto alla totalità delle forme che hanno vissuto sulla terra nell'ultimo miliardo di anni. Adesso sappiamo per esempio che gli insetti si sono evoluti da un ramo dei crostacei, si sta facendo luce sulle origini dei vari gruppi di uccelli e sul modo con cui è avvenuto il popolamento della terra da parte di homo sapiens.
Il genoma dell'ornitorinco, visto il suo mix di caratteristiche rettiliane e mammaliane, era logicamente fra quelli più interessanti da studiare e i risultati sono assolutamente in linea con la paleontologia.

Xodroont ha detto...

"ma fra gli antenati dei mammiferi e quelli degli uccelli (e non tiriamo fuori la storia del becco dell'ornitorinco, che non ha nessuna relazione con quello degli uccelli, né come tessuti, né come funzione). Significa solo che tra i vari gruppi di rettili, i mammiferi sono probabilmente più simili e più strettamente imparentati agli arcosauri (coccodrilli, dinosauri ed uccelli) piuttostochè ai sauri o ai serpenti.

La portata di questa scoperta è grandissima: dimostra indipendentemente dalla paleontologia e dalla zoologia (e quindi quanto si sapeva di già) la posizione intermedia dei monotremi tra rettili e mammiferi placentati e che l'analisi genetica è in grado di aiutare la ricerca sulla filogenesi delle specie animali supportando la paleontologia, specialmente in assenza di tracce fossili e confermandola ove esistono."


Scusa se scrivo a distanza di due anni, mi ero proprio dimenticato di aver scritto qui, ma il problema risiede non in quello che hai detto nel commento, le fonti riguardavano la presunta vicinanza paleontologica tra arcosauri e mammiferi, che onestamente è praticamente nulla se osservata con metodo cladistico, rispetto alla parentela che noi abbiamo con gli altri rettili.
Siamo i primi amnioti viventi ad esserci distaccati, non siamo nemmeno sauropsidi, lì invece affermi che siamo imparentati con gli arcosauri...
Insomma la paleontologia non conferma, dice tutt'altro. ecco perché allora ho chiesto la fonteXD

Aldo Piombino ha detto...

beh, io ho scritto "probabilmente" e forse ho lasciato il rigore scientifico eccedendo per una volta in fantasia...
però ci sono dei problemi a cui non ho mai avuto risposta (forse perchè non l'ho cercata bene?):
1. gli antenati dei mammiferi sono davvero più vicini a uno dei vari gruppi di "rettili" che a qualche altro (esempio: più vicini agli arcosauri o ai sauri)?
2. gli antenati dei mammiferi prima della pelle attuale hanno avuto le squame come i rettili e l'uovo con il guscio "duro" come i rettili oppure no?

In particolare mi sembra di aver capito che le uova dell'ornitorinco non abbiano un guscio duro come quelle degli uccelli.

Se non hanno mai avuto queste caratteristiche apparirebbe logico pensare che la divergenza con gli altri amnioti sia avvenuta in tempi molto precoci, altrimenti dovrebbe esserci un gruppo di "rettili in senso lato" più vicino di qualche altro.

dopodichè 3 anni e varie letture dopo ammetto che il termione anelli di congiunzione sia cladisticamente errato.
quanto al problema "cladistico" forse la sua soluzione è resa estremamente difficile perchè la differenziazione è avvenuta in un periodo molto ristretto rispetto al tempo che è trascorso da allora e quindi si registra male. E' un pò lo stesso problema a livello dei placentati, dove i rapporti cladistici fra boreoteri (laurasiateri+arcontogliri), afroteri e xenartri sono ancora dubbi

Unknown ha detto...

Mi chiedo ma ci sarà stata la prima creatura a volare. Inoltre mi chiedo perché ha sviluppato un ala...per volare. ?

Aldo Piombino ha detto...

gli uccelli non hanno quella struttura perchè volano, ma volano grazie a quella struttura. Il volo non è stato, almeno all'inizio "cercato": penne e piume servivano ad altro (ornamento, mimetismo, omeotermia): i celurosauri avevano sviluppato una struttura leggera con ossa cave e a poco a poco qualcuno di loro ha preso il volo. quindi il volo è una conseguenza di come erano fatti e non è di tutti gli uccelli: per esempio gli antenati degli struzzi non penso prorio che abbiamo mai volato come gli antenati degli uccelli del terrore (i thunderbird)