Storie di rospi dimenticati

Uno dei motivi per cui è nato Paleostories è dare spazio a quegli argomenti paleontologici – naturalisti di cui solitamente si parla poco, a volte per colpa di chi divulga (nel senso che si preferisce concentrarsi su cose più pop), a volte per colpa di chi ascolta (ci sono argomenti poco letti perché, per tradizione culturale, si pensa siano poco importanti), altre volte semplicemente perché così circoscritti da sembrare materia per pochi.

Oggi, per la prima volta, ho il piacere di presentarvi un post esterno, non scritto da me, ma (su commissione) dal mio amico Andrea Villa (andrewjayhouse@gmail.com), naturalista dell’Università degli Studi di Milano, che parla di un argomento molto poco conosciuto (lo ammetto, anche da me stesso, prima di sentirlo con le mie orecchie dallo stesso autore del post) ma sicuramente  molto curioso e interessante.

Spero che anche voi, finita la lettura di questo post, vi sentiate contenti di aver scoperto un’altra piccola caletta in quella sconfinata costa (superaffollata nelle “solite spiagge”) che è la storia della vita sulla Terra.

Lascio la parola ad Andrea Villa.

P.S. Il mio prossime post, invece, sarà la seconda parte del mito della lotta tra agnati e gnathostomi, a presto.

Il 2012 è stato un anno ricco di eventi importanti per la scienza: tra Curiosity che atterra su Marte, la prima possibile osservazione del bosone di Higgs e il completo sequenziamento del genoma del pomodoro (voi potreste anche riderci su, ma è roba che può tornare parecchio utile), i vari media che si occupano di temi scientifici hanno avuto di che parlare.
Ovviamente anche i paleontologi si sono dati da fare, sebbene soltanto pochi degli studi presentati nell’ambito abbiano avuto ampia diffusione mediatica. 
Tra i vari articoli pubblicati nel corso dell’anno, ce n’è uno in particolare che, apparso a gennaio su Palaeobiodiversity and Palaeoenvironments a firma di Michael Wuttke e altri, ha avuto interessanti risvolti sulla conoscenzache si aveva in precedenza degli organismi di cui tratta, i paleobatrachidi.
Prima di addentrarci nei dettagli, però,è meglio fare una velocissima presentazione e spiegarein poche righe cosa questi paleobatrachidi sono.

Palaeobatrachus grandipes. Indovinate un po’… Esatto, un paleobatrachide

Gli osteostraci e i falsi miti

Ci sono nomi nella scienza, così come nel linguaggio comune, la cui celebrità è inversamente proporzionale alla loro vera importanza, o, peggio, al loro essere fuorvianti e creatori di falsi miti.

Tra questi vi è senza dubbio il termine agnati.

Fondamentalmente agnati significa senza mascella, e fin qui nessun problema, visto che effettivamente troviamo vertebrati senza mascelle sia oggi (i cyclostomi) che nel passato (ne abbiamo visti parecchi esempi). 

Nella visione popolare però il termine agnato è sempre reminiscenza di un qualcosa di primitivo, di sperimentale, un tentativo (finito male) della natura. 

Insomma, gli agnati non sono proprio considerati come le più meritevoli e ben riuscite creature nel panorama dell’evoluzione dei vertebrati fossili.

Tutto questo però è un mito che deve cadere.

Nei post precedenti abbiamo visto come non esista un vero e proprio gruppo degli agnati. 

A parte il non avere le mascelle, i vari gruppi presentano tutti morfologie molto diverse tra loro, a anche volte estreme e aberranti. 

Questo perché in realtà Agnatha non costituisce un gruppo monofiletico, ma bensì i vari gruppi che per convenzione ricadono al suo interno rappresentano invece forme diverse di vertebrati basali, posti dopo la divergenza tra gnathostomi e cyclostomi. 

Dagli anaspidi agli heterostraci, dai telodonti ai galeaspidi, tutte queste forme sono più vicine ai pesci con le mascelle vere e proprie che non ai pesci senza mascelle attuali, in un percorso evolutivo in cui piano piano si assiste alla comparsa dei più importanti caratteri che poi formeranno il corpo dei veri gnathostomi, come narici pari, pinne pettorali, scheletro interno, etc.. 

Se vogliamo parlare correttamente dunque, dobbiamo riferirci a questi animali come stem gnathostomi.

Il gap morfologico che separa gli attuali cyclostomi dai vertebrati con mascelle è oggi parzialmente ridotto proprio grazie alla scoperta dei numerosi fossili di pesci senza mascelle paleozoici, che hanno aiutato i paleontologi a comprendere alcuni dei più importanti passaggi nell’acquisizione dello schema corporeo dei vertebrati con mascelle attuali. 

Questo è il penultimo post della serie sui pesci senza mascelle fossili. Spero di avervi presentato in maniera chiara il misterioso mondo di questi bizzarri animali, e di averveli fatte apprezzare un po’ di più.

Oggi andremo a conoscere Osteostraci, il gruppo di agnati che attualmente viene considerato dalla maggior parte dei paleontologi (Janvier, 1996; Donoghue et al., 200) come quello più vicino al punto di origine dei pesci con mascelle vere (dopo vi dirò il perché).

Galeaspida e l'isolamento geografico

Predete un gruppo di individui di una popolazione di una specie a caso e separatela geograficamente dalla popolazione originale per diverse generazione; alla fine otterrete un gruppo di individui abbastanza diverso dal gruppone di partenza tale da poterlo considerare come una cosa a se stante, sia geneticamente che morfologicamente.

A volte, il luogo in cui il vostro gruppetto vivrà separato dagli altri sarà così circoscritto e così particolare, che essi svilupperanno caratteristiche anche del tutto diverse da quelle di partenza, spesso peculiari e inattese.

Questo potrebbe essere a grandi linee il riassunto del concetto di speciazione allopatrica, sviluppato intorno agli anni '70 dal celebre evoluzionista Ernst Mayr, per cui uno dei maggiori meccanismi di speciazione è l'isolamento geografico (ovviamente, non è l'unico).

Nel mio blog ho più volte cercato di sottolineare l'importanza della geografia nella storia dell'evoluzione dei vertebrati, di come essa porti allo sviluppo di forme endemiche molto specializzate e bizzarre, di come si può seguire una sorta di storia biogeoevolutiva, di come gruppi filogeneticamente anche distinti ma abitanti ecosistemi simili tendino ad evolvere alcune caratteristiche in comune.

Gli organismi viventi, anche fossili, interagiscono e hanno interagito anche con altri parametri oltre la loro mera esistenza. Mangiano, bevono, si muovono, muoiono, vengo predati, hanno bisogni e adattamenti fisiologici, vengono in qualche modo plasmati da quello che gli sta intorno.

Sinceramente non mi piace chi studia i fossili come entità singole separate dal loro mondo, per quanto poco conosciuto.

Ho iniziato il post con questa breve premessa perchè oggi incontreremo un gruppo veramente straordinario di pesci senza mascelle, la cui evoluzione richiama in un certo modo il concetto di isolamento geografico.

Per chi studia l'evoluzione dei vertebrati, e in particolare la comparsa delle mascelle a partire da organismi "agnathi", i galeaspidi rappresentano un gruppo molto importante, giacchè posiedono alcune caratteristiche anatomiche (ad esempio la prima evidenza di separazione tra organi olfattori e canale  ipofiseale, separato nei veri gnathostomi ma non indipendente invece negli altri agnathi) derivate e altre invece primitive, in una condizione intermedia (che brutta parola!) tra quella degli animali con e senza mascelle (Gai et al. 2011).

Ritengo però questi dettagli particolarmente specifici e non nello stile di Paleostories, il cui scopo è sempre stato quello di rendere gloria a gruppi sconosciuti in maniera piaceva e rilassante, senza addentrarsi troppo in tecnicismi per pochi (per quello, è un buon inizio leggersi gli articoli in bibliografia). Dunque, parlerò soprattutto delle caratteristiche anatomiche e biogeografiche di questo gruppo.

Paleobiogeografia dei vertebrati ordoviciani

L’Ordoviciano ha rappresentato uno dei più grandi momenti di cambiamento sia per quanto riguarda la biodiversità, sia per quanto riguarda l’evoluzione geologica del nostro pianeta.

Verso la fine del Proterozoico, i continenti erano tutti riuniti in un unico grande supercontinente, chiamato Rodinia. Durante il Cambriano, i movimenti tettonici avevano cominciato a frammentare la Rodinia, formando vari continenti (più o meno estesi) che andavano ad allontanarsi tra di loro. 

Nell'Ordoviciano avviene il momento di massima dispersione di queste masse continentali, che dalla fine di questo periodo in poi cominceranno di nuovo a riavvicinarsi fino a formare, alla fine del Paleozoico, il supercontinente di Pangea.

Durante questo periodo, dunque, le masse terrestri erano organizzate principalmente in due grossi blocchi, ognuno composto da uno o più paleo continenti: a Nord, in prossimità dell’equatore e comunque vicino alle fasce tropicali, erano situati il grande continente di Laurentia (che comprendeva gran parte dell’attuale Nord America, la Groenlandia, parte della Norvegia e della Gran Bretagna) e quello di Siberia, comprendente larga parte dell’attuale Russia.
Nella zona intermedia, alle medie latitudini sud (circa 30° e 60°), si estendevano vari piccoli continenti, tra cui quello di Avalonia, il grande blocco della Baltica, e due blocchi cinesi, di cui quello Sud rappresentava il maggiore.
Di estensione maggiore era invece il continente di Gondwana, formato da quelle che sarebbero poi diventate Sud America, Africa, Australia, India, Antartide e parte dell' Asia occidentale. Gondwana, circondata da moltissimi altri mini continenti, si estendeva dal polo Sud fino all’Equatore.

Disposizione dei contienti durante l'Ordoviciano Medio. Da Servais et al., 2010

Viaggio nei mari bassi del sud durante l'Ordoviciano (Paleoecologia degli arandaspidi).

Nello studio dei taxa fossili, spesso viene data troppa importanza alle caratteristiche morfologiche rispetto a quanto ne viene data alla sedimentologia, alla paleobiogeografia, e alle evidenze paleoecologiche.

Va ricordato però che i fossili sono i resti di organismi che un tempo sono stati in vita, e che quindi come tali hanno interagito con l'ambiente e con altri organismi.

Le interazioni organismo – ambiente non solo sono importanti ai fini ecologici, ma permettono anche di capire e di studiare in maniera più consapevole le morfologie e gli adattamenti.

E' impossibile pensare ad un organismo vivente slegato dall'ambiente

I taxa fossili quindi, non sono solo entità da studiare in quanto tali, ma è importante sempre considerarli nel loro contesto di vita.

Visto che abbiamo parlato degli arandaspidi (qui) quasi solo esclusivamente prendendo in considerazione le loro caratteristiche morfologiche, vediamo invece di analizzarli in un contesto più ampio, che tenga in considerazione il possibile ambiente di vita (sia geografico che ecologico) di questo gruppo. Vedrete che alla fine riusciremo a inquadrare meglio anche la loro morfologia.

I resti fossili attualmente noti appartenenti ad arandaspidi provengono essenzialmente da tre zone diverse del pianeta, Sud America (Bolivia e Argentina), Oceania (Australia) e Asia (Oman).
Tutte queste zone appartenevano, nell'Ordoviciano, al grande continente di Gondwana, in particolare ai suoi margini Sud – Ovest, Sud -Est e Nord – Est.
Già da questa prima analisi, prendendo in considerazione esclusivamente dati paleogeografici, possiamo concludere che questo gruppo sia stato estremamente diffuso nei mari situati lungo il margine di Gondwana e endemico di tali zone.
Il fatto di essere un gruppo non cosmopolita è significativo per comprendere meglio come mai essi furono così diversi dall'altro gruppo non cosmopolita (Astraspida, endemico della Laurantia, uno degli altri supercontinenti paleozoici che andrà a formare poi parte del Nord America) di pteraspidomorphi ordoviciani.
La lontananza geografica, infatti, è uno dei meccanismi più incisivi sull'evoluzione.

 

 (Nell'immagine: ricostruzione della Terra (vista dal Polo Sud) durante l'Ordoviciano (modificata da Servais et al., 2010). I quadrati rossi indicano le principali località in cui sono stati trovati fossili di arandaspidi.

Entriamo ora nello specifico e vediamo quale materiale è stato trovato e dove.