All’origine dei vertebrati (e delle mascelle)

I fossili di un antica specie, estratti dai depositi di argillite di Burgess in Canada, permettono di ipotizzare con maggiore precisione quali fossero i tratti anatomici distintivi dell’antenato comune di tutti gli attuali vertebrati

Il giacimento fossilifero delle argilliti di Burgess, presso le montagne rocciose in Canada, è una delle finestre più importanti di cui dispone la paleontologia su uno dei periodi più cruciali per la storia della vita sulla terra: l’esplosione del Cambriano. Dai resti fossili estratti da questo sito stato possibile identificare per esempio Pikaia gracilens, uno dei più antichi cordati conosciuti. L’importanza dei fossili trovati a Burgess è tale che alle numerose specie scoperte presso quest’area, e alle vite dei paleontologi che ne hanno reso possibile col loro lavoro la scoperta, ha dedicato il suo libro La vita meravigliosa il grande biologo e paleontologo Stephen Jay Gould. Per il loro estremo valore scientifico, le argilliti, insieme al parco naturale circostante, sono stati dichiarati patrimonio dell’umanità dall’UNESCO.
Ora, l’analisi approfondita di una delle specie rinvenute nell’area di Burgess, Metaspriggina walcotti, ha permesso di aprire un nuovo spiraglio sulla conoscenza della struttura anatomica dei vertebrati più antichi, in un momento particolarmente importante della loro evoluzione: quello situato dopo la loro separazione dagli altri cordati, ma precedente alla loro divisione nelle due grandi linee tassonomiche attuali, gli agnati (privi di mandibole) e gli gnatostomi (dotati di mandibole).
Metaspriggina stata descritta per la prima volta nel 1993. Ma solo di recente Simon Conway Morris dell’Università di Cambridge e Jean-Bernard Caron del Royal Ontario Museum, hanno potuto effettuare un esame completo della sua anatomia, basandosi su un centinaio di fossili di questa specie estratti tra Burgess e alcuni altri affioramenti risalenti al Cambriano. I due ricercatori hanno esposto i risultati del loro lavoro in una comunicazione sulla rivista Nature. Visto il ritrovamento negli stessi affioramenti, Metaspriggina sembra essere contemporanea, o di poco successiva, alla celeberrima Pikaia. Ma la presenza di archetti di cartilagine associati alla corda dorsale (arcualia) rendono questa specie un chiaro appartenente al Subphylum dei vertebrati. 
Una seconda caratteristica di estremo interesse dell’anatomia di Metaspriggina è legata alla regione della testa dove sono presenti delle branchie sostenute da archi: dato che queste strutture rigide sono chiaramente divise in due segmenti, negli esemplari fossili esaminati e che questa conformazione degli archi branchiali è quella comune negli gnatostomi moderni, essa sembrerebbe essere stata trasferita inalterata agli gnatostomi dal loro antenato comune con gli agnati, al quale Metaspriggina ritenuta essere vicina. Gli archi branchiali composti da un unico segmento, che rappresentano la regola fra gli agnati, sembrano essere invece una caratteristica propria di questo gruppo tassonomico, evolutasi dopo la separazione delle due linee. 
Per finire, gli autori dello studio hanno riservato una particolare attenzione alla prima coppia di arcate branchiali di Metaspriggina: più spessa di quelle successive e priva di una sua apertura branchiale. Secondo i due ricercatori questa struttura potrebbe essere un buon punto di partenza per chiarire la successiva evoluzione delle mandibole negli gnatostomi, finora ipotizzata solo sulla base dello sviluppo embrionale o delle alterazioni anatomiche dovute a mutazione genetica.
Con i risultati sull’analisi anatomica di Metaspriggina, resi ancora più significativi dal numero elevato di esemplari considerati, le argilliti di Burgess ci regalano un altro tassello, piccolo ma prezioso, del rompicapo costituito dalla storia degli antichi antenati comuni a tutti i vertebrati attuali, compresa la nostra specie.
Daniele Paulis
Riferimenti:
Morris SC, Caron JB. A primitive fish from the Cambrian of North America. Nature. 2014 Jun 11. doi: 10.1038/nature13414.
Credit: Drawing by Marianne Collins / Copyright Conway Morris and Caron