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mercoledì 28 marzo 2012

L'evoluzione degli occhi nei vertebrati e l'invenzione dei colori


"Supporre che l’occhio con tutti i suoi inimitabili meccanismi per aggiustare la focalizzazione a differenti distanze, per far entrare differenti quantità di luce e per correggere l’aberrazione sferica e cromatica, si possa esser formato con selezione naturale, sembra, lo confesso liberamente, assurdo al massimo grado. [...] La ragione mi dice che se numerose gradazioni da occhio semplice ed imperfetto ad uno complesso e perfetto, possono esser dimostrate nella loro esistenza, se in più, l’occhio cambia sempre e le variazioni sono ereditate, come è parimenti sicuramente il caso; e se queste variazioni sono utili a qualche animale in condizioni di vita mutevoli, allora la difficoltà di credere che un occhio perfetto e complesso può esser formato dalla selezione naturale, tuttavia insuperabile nella nostra immaginazione, non è considerata così sovversiva. "

C. Darwin, L'origine delle specie, Capitolo 6

Vedere è importante.
Anzi, non solo è importante ma in molti casi può essere determinante per sopravvivere, nutrirsi e dare una discendenza.
Il mondo animale è un mondo dominato dai colori, dai segnali visivi, dalle interazioni dirette tra paesaggio in cui essi vivono e percezione dello stesso.
Va da se quindi che l'evoluzione degli occhi e del modo di vedere abbia costituito un argomento fondamentale nella storia della vita degli organismi.
Nel capitolo sesto del suo "L'Origine delle specie", Charles R. Darwin aveva capito come la spiegazione dell'evoluzione di organi così complessi come l'occhio, fosse uno dei punti chiave per dimostrare la veridicità della sua teoria (oggi dimostata come fatto, che vi piaccia o no).
Ed effettivamente, l'evoluzione dell'occhio è qualcosa di veramente complesso, che ancora oggi non si è compresa fino in fondo.
In questo post, vedremo brevemente cosa sappiamo dell'evoluzione dell'occhio per quanto riguarda i vertebrati, e in particolare le prima fasi della loro storia.

Lasciatevi incantare dallo sguardo di questa lampreda

giovedì 22 marzo 2012

Tinirau clackae: un nuovo tetrapodomorpho americano

Esco un pò dal discorso cyclostomi, che ormai riempi le pagine del mio blog da qualche mese, per segnalarvi una nuova pubblicazione (fresca fresca, uscita ieri), riguardante un nuovo tetrapodomorpho.
Oltre ai cyclostomi e alle prime fasi dell'evoluzione dei vertebrati, una delle mie grandi passione è sempre stata quella dello studio del passaggio da forme di vertebrati acquatici ai primi tetrapodi terrestri, quella che viene comunemente detta "transizione da pesci a tetrapodi". 
Ho dedicato ben tre post sulla questione (che potete leggere quiquiqui) ma senza addentrarmi mai nel dettaglio. Dovrei scrivere troppe cose e non ho il tempo necessario per trattare bene anche questo argomento. Chissà, magari in futuro....

Da ieri, grazie allo studio di Brian Swartz, conosciamo un altro piccolo pezzetto di questa entusiasmante storia.
Il nuovo animale si chiama Tinirau clackae ed è stato descritto sulla base di sei esemplari (più o meno articolati e tutti muniti di cranio) rinvenuti negli Stati Uniti, in particolare nel Nevada, in strati risalenti alla parte finale del Devoniano Medio
Il nome gerico deriva da quello di un dio polynesiano,signore dei mari, mezzo uomo e mezzo pesce. Il nome specifico è in onore di Jennifer Clack, per il suo contributo nello studio dei tetrapodomorphi basali.

Ricostruzione di Tinirau clackae. Da Swartz 2012.
Ancora una volta, si tratta dei resti di un animale completamente acquatico, proveniente da strati deposti in ambiente marino (vi sono alcuni crinoidi, animali francamenti marini), anche se probabilmente in una zona di acqua non particolarmente alta e più o meno vicina alla costa.
Dal punto di vista anatomico, Tinirau presenta un mix di caratteri di vari gruppi, confermando quanto nei tetrapodomorphi basali vi siano numerosi casi di convergenze evolutive, parallelismi e commistione di caratteristiche, forse proprio dettate da ambienti di vita simili.
Inoltre, benchè mantenga in qualche modo una "forma da pesce" e non presenti ancora dita, la struttura delle sue pinne sembra presentare già quei caratteri (soprattutto nella struttura della scapola e delle ossa pelviche) che poi si ritroveranno nei tetrapodomorphi muniti di dita, a conferma che l'acquisizione di questi caratteri (arti e dita) è avvenuta in ambiente acquatico e (man mano che sopraggiungono nuove scoperte, come questa) in rami più primitivi all'interno del total group tetrapodi.

Anche Tinirau, per chi ancora non ne fosse convinto, ha dato una mano a demolire il mito secondo cui gli arti dei tetrapodi si sarebbero evoluti PER sbarcare sulla terraferma.
Ma questa è un'altra storia (che in parte ho già trattato)...

P.S. Nella prossima puntata, tornerò invece a parlare dei primi vertebrati, e scopriremo qualcosa su come potrebbe essersi evoluta la capacità di vedere i colori.

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Bibliografia:
- B. Swartz 2012
A Marine Stem-Tetrapod from Western North America.  PLoS ONE 7(3): e33683

venerdì 16 marzo 2012

Paleostoria dei Cyclostomi Parte 3: il "nudo" Euphanerops e l'atavismo

Questo è l’ultimo post della serie sulla storia dei cyclostomi. 
Nei precedenti abbiamo visto come il record fossile di questo gruppo sia piuttosto ristretto e presenti problemi cronologici, con un gap tra la più recente missina fossile e i rappresentanti attuali del gruppo di oltre 300 milioni di anni, gap un po’ ridotto per le lamprede (di circa 130 milioni di anni), ma comunque problematico. Non si sa perché ma nessuno ha mai descritto lamprede cenozoiche o missine dal carbonifero in poi, eppure, non dovevano essere animali così rari. 
Non è improbabile che le flebili tracce di questi animali siano state trascurate o non riconosciute dai paleontologi che studiano il mesozoico e il cenozoico (come suggerito da Janvier, 2008).

Negli scorsi post (qui e qui), ricapitolando, abbiamo osservato come già a partire dall’inizio della loro storia evolutiva, vi siano notevoli differenze tra lamprede e missine, poiché i cyclostomi mostrano un alto grado di conservazione morfologica, con forme che sono cambiate molto poco nel tempo. Il tempo di divergenza per i due gruppi è stato calcolato a circa 400 – 450 milioni di anni, e sappiamo che già a partire da circa 300 milioni di anni fa i due gruppo erano piuttosto diversi.
Nell’ultimo post ho concluso dicendo che è problematico come non vi sia alcuna forma intermedia tra questi due gruppi, nessun cyclostomo che non sia nè una missina nè una lampreda, importante per poter ipotizzare quali fossero le caratteristiche probabili dell’antenato comune del gruppo. Inoltre, spesso mi sono domandato quale fosse la relazione tra i ciclostomi e gli gnathostomi, se vi fossero forme che potessero aiutare a ricostruire com’erano i vertebrati appena prima della divergenza di questi due gruppi.
Oggi, in questo ultimo post della serie, cercherò di rispondere a queste domande.

domenica 11 marzo 2012

Impegnatissimo!

Scusate se è più di una settimana che non posto niente. Spero stiate aspettando con impazienza la fine della paleostoria dei cyclostomi.
Ho avuto parecchio da fare in questa settimana tra laboratori didattici, mie ricerche personali e università.
Sto finendo di leggere alcuni lavori, devo sentire ancora un paio di persone e poi sono pronto a postare la fine della storia. In più, piccola anticipazione, dopo parleremo dell'origine della visione ai colori.

A presto dunque (promesso, entro questa settimana posto almeno uno dei 3 post che sto preparando).

Buona continuazione

P.S. Visto che alcuni miei amici e alcuni lettori me ne hanno parlato a voce, sto preparando una sorpresa per il blog, una sesta pagina. Non voglio dirvi di più ma tenetevi pronti.

venerdì 2 marzo 2012

Paleostoria dei Cyclostomi Parte 2: le immutabili lamprede

Rispetto a quello delle missine, costituito per ora solamente da tre taxa (vedere qui), il record fossile delle lamprede è leggermente più ampio.
Inoltre, esso presenta un salto temporale minore, visto che, a differenza di quanto accade per le missine, in cui tra il fossile più recente e i taxa di oggi vi è un periodo di oltre 300 milioni di anni,  per le lamprede il salto è di “soli” 125 milioni di anni.
Le più antiche però risalgono comunque al Paleozoico, tale che anche delle lamprede possiamo osservare come fosse la morfologia più o meno agli inizi della loro storia evolutiva.

Il più antico fossile di lampreda è riferibile a Priscomyzon riniensis (Gess et al., 2006), rinvenuto in strati del Sud Africa databili a circa 360 milioni di anni fa (Devoniano superiore).
Si tratta di un fossile straordinario, un esemplare in vista ventrale con un'anatomia molto ben conservata in cui è ben visibile la forma circolare della bocca, armata con dentelli conici molto simili a quelli dei taxa odierni. La forma del corpo è più tozza e corta rispetto a quella delle lamprede attuali, e questo rappresenta un carattere primitivo rinvenuto anche in altre specie fossili.
La morfologia della bocca, già ben sviluppata come organo succhiatore, suggerisce che già nelle prime fasi della  loro storia evolutiva alcuni di questi animali erano parassiti.

 Priscomizon (Impronta e controimpronta)