Una nuova area come i Burgess Shale, dove si sono conservate le parti molli di organismi di oltre 500 milioni di anni fa

La notizia del ritrovamento di un'altra serie di rocce del Cambriano medio in cui si sono conservate le parti molli di una vasta serie di animali dell'epoca della Esplosione del Cambriano è uno di quei fatti che possono cambiare significativamente le conoscenze su quel delicato periodo in cui si sono differenziati i circa 36 phyla di animali pluricellulari oggi riconosciuti. La scoperta è avvenuta in Canada, a poche decine di kilometri da dove affiora la più classica delle rocce di questo genere, i Burgess Shales.

C'è un certo entusiasmo su una delle scoperte che potrebbero diventare fra le più importanti della paleontologia degli ultimi anni: giusto nell'ultimo numero di Nature Communications è stato annunciato il ritrovamento in Canada di una continuazione dei mitici Burgess Shales.
I Burgess Shales furono scoperti in Alberta nel 1909 da Charles Doolittle Walcott. Walcott rappresenta una delle più eminenti figure di scienziato naturalista a cavallo fra il XIX ed il XX secolo, e ha ricoperto durante la sua carriera diversi incarichi prestigiosi, a partire dalla presidente dell'USGS e di altre importanti istituzioni. A dispetto degli incarichi non è stato certo un uomo “di sedia”, bensì l'autore di alcune (e massacranti) delle principali spedizioni scientifiche che hanno posto le basi delle conoscenze geologiche e bio – zoologiche del Nordamerica.

In una di queste spedizioni Walcott fece la scoperta dei Burgess Shales: lui stesso l'ha descritta più volte, probabilmente in modo un po' romanzato, ma i suoi racconti sono importanti perchè rappresentano un bel quadro di come lavoravano i pionieri dell'esplorazione scientifica.

I Burgess Shales sono stati – ovviamente – celebrati svariate volte da tanti Autori, a partire dal da me amatissimo Stephen J. Gould (ma anche recentemente da Telmo Pievani, un personaggio che se non ci fosse andrebbe inventato), e forniscono una eccezionale finestra su uno dei più fondamentali periodi della storia della vita sulla Terra, la cosiddetta “Esplosione del Cambriano”.

Citata molto spesso a sproposito dagli antievoluzionisti (ma come fanno essi a citare qualcosa di scientifico a proposito?) l'esplosione del Cambriano rappresenta ancora un po' un enigma.

Innanzitutto non è sicuro che sia stata una esplosione, nel senso che magari questo fenomeno ci appare improvviso per la scarsezza dei reperti e magari è invece durato qualche decina di milioni di anni.

Fattostà che per qualche motivo (o molto più probabilmente per una serie di concause) all'inizio del Cambriano sono comparsi animali pluricellulari complessi (prima o poi sarebbe bene fare il punto sulla situazione, e cioè sulle varie ipotesi formulate al proposito).

Una cosa simile era già successa ai tempi della fauna di Ediacara, quando si erano appena conclusi gli episodi di “Terra palla di neve” in cui tutto il globo era ricoperto dai ghiacci. Solo che le faune del tipo Ediacariano sono scomparse nel nulla (una estinzione di massa del tardo neoproterozoico?) mentre quelle dell'inizio del Cambriano hanno sviluppato in un tempo che ci appare talmente breve da essere appunto chiamato “esplosione” tutti i phyla animali viventi.

Chi investiga la vita di un passato così lontano ha due problemi principali:
1. la scarsa quantità di rocce dell'epoca arrivate più o meno integre ai giorni nostri
2. la cronica mancanza all'epoca di organismi con parti dure

Ed è in questo che sta la grandezza dei Burgess Shale: grazie a condizioni assolutamente favorevoli in queste rocce sono conservate anche le parti molli degli animali (tessuti, branchie, occhi e quant'altro). Quindi si riesce a superare il problema numero 2. E non è poco.

Oltrechè in Alberta, rocce e fossili simili sono presenti nello Utah e in Cina; è interessante notare come tutte quante appartengano ad una finestra temporale molto ristretta, tra Cambriano inferiore e Cambriano medio, diciamo all'incirca una quarantina di milioni di anni. E al netto della scarsità di rocce dell'epoca, i sedimenti del tipo Burgess Shales rappresentano una percentuale molto significativa delle rocce di quel periodo, il che rende chiaro come oltre a condizioni locali, doveva esserci qualcosa a livello globale che ha consentito in quei tempi (e solo in quelli!) la conservazione così accurata di parti molli di organismi viventi.

Ovviamente si tratta esclusivamente di organismi marini, e la ricerca sulle motivazioni si è rivolta verso il quadro generale del chimismo delle acque marine dell'epoca. È inoltre da notare come l'ambiente di sedimentazione dei Chengjiang Shales della Cina Meridionale fosse un po' diverso da quello canadese, specificamente perchè tra un livello fossilifero ed un altro si trovano intercalati sedimenti marini di mare piuttosto profondo.

Un team internazionale diretto da Robert R.Gaines ha pubblicato su PNAS nel 2012 dei risultati interessanti. Il processo di fossilizzazione è iniziato con un seppellimento molto rapido in un fango privo di ossigeno. Condizioni simili sono comuni anche oggi in ambienti particolari e quindi questo non basta a spiegare la cosa. 
Quello che in particolare contraddistingue le facies tipo Burgess è la comparsa quasi immediata di un cemento calcareo nel sedimento, mentre al di sopra si deponeva rapidamente un sedimento - sempre calcareo - che, formando un pavimento impermeabile, ha praticamente sigillato tutto quello che stava al di sotto.

Come mai è successo questo? Secondo questa ricerca all'epoca gli oceani erano caratterizzati da un chimismo molto particolare: un tenore di carbonato di calcio disciolto molto elevato mentre c'erano poco ossigeno e poco zolfo. 
La mancanza di ossigeno impedisce l'attività aerobica, mentre lo zolfo è fondamentale per la nutrizione di alcuni batteri anaerobici e quindi se ce n'è poco ci sono pochi batteri di questo tipo. In pratica nessuna forma di vita era in grado di andare a nutrirsi delle parti molli degli animali finiti nel fango: il pavimento calcareo che si era formato, il cemento che era penetrato nel sedimento e la scarsezza di ossigeno e/o zolfo ne impedivano fisicamente e fisiologicamente il passaggio; e neanche ci potevano arrivare le classiche sostanze ossidanti che provocano la degradazione chimica delle sostanze organiche.

Proprio a causa di queste specifiche condizioni in diversi siti nel mondo le rocce del Cambriano inferiore e medio presentano sedimenti in cui sono evidenti le parti molli di organismi viventi.

La scoperta resa nota nell'ultimo numero di Nature Communications è molto importante, dunque, come una qualunque scoperta di rocce così antiche, anzi, molto di più: con il “Marble Canyon” siamo di fronte ad un prolungamento della zona di affioramento dei Burgess Shales o ad una zona molto simile a quella, e per di più – sembra – di dimensioni ancora maggiori. La località esatta è tenuta segreta per giustificati motivi: al di là del fatto che non vedo nulla di male se un privato possiede dei fossili, è particolarmente importante in questo caso che la Scienza ne abbia a disposizione il maggior numero possibile, data la loro estrema importanza per capire i rapporit fra i vari phyla e la loro differenziazione.

Fra i tantissimi fossili di Burgess è da ricordare Pikaia, rimasto a lungo il più antico esponente del phylum Cordati, quello a cui appartengono anche i vertebrati. Le scoperte degli ultimi anni in Cina hanno permesso di trovare cordati (se non proprio vertebrati primitivi) anche più antichi di Pikaia. Magari a Marble Canyon si potrà trovare qualcosa che getti nuova luce sulle origini dei cordati e – addirittura – dei vertebrati. In effetti, già negli studi preliminari, sono stati trovati oltre a vari artropodi, anche dei cordati, simili a quelli cinesi.