evoluzione – U-turn Underwater: come i discendenti di un pesce gigante con arti hanno invertito la rotta sulla strada evolutiva

Rappresentazione artistica del Qikiqtania wakei preistorico (in verde chiaro) e del suo cugino più grande, Tiktaalik roseae

NYTNS

Uno dei più grandi miti dell’evoluzione è che sia una marcia incessante del progresso. In effetti, l’evoluzione non è una traccia lineare, ma un albero ramificato. Le nuove specie non nascono come parte di un obiettivo a lungo termine: si adattano alle nuove opportunità nell’ambiente circostante.

Il 20 luglio, i paleontologi hanno svelato un fossile che si è rivelato un potente antidoto al mito della marcia del progresso. Era un pesce vissuto circa 375 milioni di anni fa, quando i nostri antenati erano creature squamose che ricordavano vagamente anguille giganti, che camminavano su distese di fango con quattro arti completi di gomiti, ginocchia, polsi e caviglie. Il fossile appena scoperto, chiamato Qikiqtania wakei, apparteneva a questo lignaggio.

Ma la sua anatomia suggerisce che i suoi antenati, a differenza dei nostri, non continuarono il trasferimento a terra. Invece, hanno smesso di camminare di nuovo per nuotare.

“Pensiamo all’evoluzione in termini direzionali”, ha affermato Neil Shubin, paleobiologo dell’Università di Chicago, negli Stati Uniti. «Non è il caso qui. Alcune specie sbarcheranno e altre torneranno effettivamente in acqua”.

Nel 2004, Shubin e i suoi colleghi hanno fatto una scoperta da prima pagina durante la ricerca di fossili nel Nunavut, un territorio artico del Canada. Hanno scoperto un grande pesce di 375 milioni di anni, strettamente imparentato con i vertebrati terrestri. La sua somiglianza più sorprendente era nelle sue quattro pinne simili a gambe.

Le due pinne anteriori della creatura avevano ossa corrispondenti al nostro omero, radio, ulna e ossa del polso. La combinazione ha permesso al pesce, che hanno chiamato Tiktaalik, di camminare sulle distese fangose ​​e sul fondo delle paludi.

L’importanza di Tiktaalik è stata messa a fuoco quando gli scienziati lo hanno messo su un albero evolutivo insieme a vertebrati terrestri – noti come tetrapodi – e altri pesci simili a tetrapodi. Osservando questi rami, gli scienziati hanno potuto vedere come si è evoluto il corpo del tetrapode, passo dopo passo. I pesci hanno prima evoluto le lunghe ossa delle gambe, aggiungendo in seguito polsi e caviglie. Più tardi ancora, le dita delle mani e dei piedi si alzarono.

Ora, Shubin e i suoi colleghi hanno aggiunto un altro ramo al nostro albero evolutivo con un fossile che hanno scoperto inconsapevolmente nel Nunavut, anche prima di trovare Tiktaalik.

Il team si è recato per la prima volta nel Nunavut nel 1998, attratto da rocce che sembravano contenere fossili dell’età dei primi tetrapodi. Ma una stagione sul campo dopo l’altra si è conclusa con una delusione.

Quando i ricercatori sono tornati nel 2004, hanno trovato qualcosa di promettente su una piccola collina vicino alle loro tende. “Un giorno stavo pranzando in questo posto, ho guardato in basso e ho visto un campo di squame bianche su roccia scura”, ha detto Shubin.

Le squame avevano un caratteristico motivo a diamante che si trova solo sui pesci che sono strettamente imparentati con i tetrapodi. Vicino alla roccia scura, Shubin ha notato un fossile di mascella di pesce. E vicino a quella c’era una roccia delle dimensioni di un frisbee, con puntini simili a ossa su di essa.

Shubin ha riposto tutto in una borsa per riportarlo al suo laboratorio, ma quattro giorni dopo i ricercatori hanno scoperto i primi fossili di Tiktaalik in un altro sito a un miglio di distanza dal campo.

Nelle successive stagioni sul campo, i ricercatori hanno trovato almeno 10 esemplari di Tiktaalik. Sono stati in grado di tracciare la crescita dell’animale nel corso della sua vita in una bestia lunga 9 piedi.

I fossili hanno permesso agli scienziati di ricostruire lo stile di camminata di Tiktaalik, una versione di pesce di quattro ruote motrici. Scoprirono che gli animali cacciavano i pesci mordendoli con le lunghe zanne e succhiandoli in gola.

Nel 2019, i ricercatori hanno riportato la loro attenzione alla roccia del frisbee. L’Università di Chicago, negli Stati Uniti, aveva acquistato uno scanner TC progettato per produrre immagini ad alta risoluzione di fossili, anche quando si trovano ancora nelle rocce.

Dopo aver scansionato la mascella e le squame, Thomas Stewart, un ricercatore post-dottorato nel laboratorio di Shubin, è finalmente riuscito a scansionare la roccia. Con suo stupore, conteneva una pinna abbastanza completa.

Gli scienziati hanno soprannominato il fossile Qikiqtania (pronunciato kickkick-TAN-ee-ya) dopo i nomi Inuktitut della regione in cui è stato trovato, Qikiqtaaluk e Qikiqtani. La seconda parte del suo nome, wakei, onora David Wake, un biologo evoluzionista dell’Università della California, Berkeley, negli Stati Uniti, che è stato un mentore di Shubin ed è morto l’anno scorso.

Un attento confronto della sua anatomia ha confermato che Qikiqtania era strettamente imparentato con i tetrapodi e potrebbe essere il parente più vicino noto a Tiktaalik. Ma dopo che Qikiqtania si è diramata da Tiktaalik, la sua evoluzione ha preso un percorso sorprendentemente diverso. Per prima cosa, è diventato molto più piccolo, probabilmente misurando solo circa 30 pollici di lunghezza.

Un cambiamento ancora più drammatico è accaduto alle pinne di Qikiqtania.

Su Tiktaalik e altri pesci simili a tetrapodi, l’omero aveva protuberanze e creste in cui erano ancorati potenti muscoli del cammino. Ma Qikiqtania aveva un omero liscio che offriva poco supporto ai muscoli.

I ricercatori hanno trovato un’altra sorprendente differenza nel gomito. Tiktaalik faceva affidamento sul gomito per camminare, piegando l’arto a un angolo di 90 gradi in una posizione di piegamento. Il gomito di Qikiqtania era bloccato, con la pinna estesa in linea retta.

“Non è un arto flessibile, è come una pagaia”, ha detto Shubin.

Shubin sospettava che Qikiqtania avesse abbandonato l’abitudine di camminare che i suoi antenati si erano evoluti di recente, optando invece per nuotare in acque libere come un moderno pesce spatola.

Per comprendere il sorprendente cambiamento evolutivo di Qikiqtania, Shubin ha indicato i tetrapodi che sono tornati in acqua milioni di anni dopo. Circa 50 milioni di anni fa, ad esempio, i mammiferi terrestri si sono adattati in animali acquatici che sarebbero poi diventati balene e delfini. La scoperta di Qikiqtania ha suggerito che alcuni dei nostri antichi parenti hanno smesso di camminare non appena il camminare si è evoluto.

Ma Qikiqtania non è tornata in acqua semplicemente tornando ai corpi dei suoi antenati nuotatori. Probabilmente ha usato il nuovo attacco morso e succhia che si è evoluto un pesce simile a un tetrapode. “Non solo stanno tornando in acqua, ma lo stanno facendo in modi nuovi”, ha detto Shubin.

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