Dai pesci indicazioni su come si sono evoluti i tetrapodi

L’allevamento sulla terraferma di Polypterus, un pesce in grado di vivere anche fuori dall’acqua, ha permesso di capire come potrebbero essersi sviluppate le caratteristiche che hanno portato all’evoluzione dei tetrapodi


L’evoluzione della locomozione terrestre negli animali ha richiesto la comparsa di nuove strutture appendicolari e lo sviluppo di comportamenti mai adottati in precedenza. Alcuni dei cambiamenti scheletrici che si suppone abbiano avuto luogo durante la transizione dei vertebrati dall’ambiente acquatico alla terraferma hanno riguardato la genesi di estremità in grado di supportare il peso dell’intero corpo e il rafforzamento della cintura scapolare. Le nuove abitudini avrebbero poi portato ad un lento innalzamento della parte anteriore del corpo e ad uno spostamento delle pinne pettorali più vicino alla linea mediana. Come però questi caratteri si siano evoluti e abbiano dato luogo ai tetrapodi, gli animali a quattro zampe, è fino ad ora rimasto piuttosto elusivo a causa dell’estinzione degli animali di transizione.

Per gettare nuova luce su questi processi, ricercatori della McGill University in Canada, hanno deciso di studiare un gruppo di pesci del genere Polypterus, in grado di sopravvivere sulla terra ferma e di spostarsi usando le proprie pinne pettorali in modo simile agli arti dei tetrapodi. Si tratta del genere di pesci viventi filogeneticamente più vicino all’antenato comune tra attinopterigi e sarcopterigi, e come tale può quindi essere un buon modello per lo studio dei tratti più antichi dei pesci. 

Gli studiosi hanno investigato l’adattabilità all’ambiente di questa specie. In particolare si sono focalizzati sulla plasticità fenotipica, ossia la capacità che un organismo ha di reagire all’ambiente variando il proprio comportamento, la propria morfologia, fisiologia e biochimica. I tratti acquisiti in questo modo possono migliorare la fitness individuale, aumentando la capacità riproduttiva e possono eventualmente anche essere trasmessi alla progenie tramite assimilazione genetica. In altre parole, la presenza di una notevole adattabilità per quanto riguarda un certo tratto somatico in un animale garantisce la possibilità che questo possa essere in grado di adattarsi più facilmente a nuove condizioni ambientali. Lo studio della plasticità per determinati caratteri negli animali attualmente viventi può permettere di capire i processi epigenetici degli eventi occorsi nel passato. Ad esempio la plasticità dei pesci primitivi potrebbe aver permesso l’utilizzo delle pinne anche sulla terra ferma e conseguentemente l’evoluzione degli arti. 

I ricercatori hanno quindi deciso di allevare alcuni esemplari di Polypterus sulla terraferma e un gruppo di controllo in condizioni normali, in acqua, in modo da paragonare le differenze nell’adeguamento all’ambiente durante la crescita.

Dai risultati, pubblicati su Nature, emerge che gli esemplari allevati sul terreno hanno mostrato una serie di adattamenti comportamentali e morfologici: il modo di camminare è risultato diverso rispetto a pesci allevati in acqua, con un posizionamento delle pinne sul terreno più vicino alla linea mediana del corpo e conseguentemente uno scivolamento inferiore durante il movimento e spostamenti più efficienti. Inoltre a livello morfologico i pesci “terrestri” hanno dimostrato di subire delle modificazioni nella forma delle ossa della cintura scapolare, ad esempio con un assottigliamento della clavicola per permettere una maggiore motilità delle pinne pettorali. Questi cambiamenti rispecchiano esattamente quelli che ci si sarebbe aspettati nelle specie di transizione tra i pesci marini e i pesci “terrestri” e indicano una notevole plasticità di sviluppo di Polypterus. Secondo i ricercatori canadesi, proprio questa plasticità, presente già nei pesci del Devoniano, potrebbe aver contribuito all’adattamento all’ambiente terrestre e alla comparsa dei tetrapodi.

Daria Graziussi


Riferimenti:
Emily M. Standen, Trina Y. Du, Hans C. E. Larsson. Developmental plasticity and the origin of tetrapods. Nature, 2014; DOI: 10.1038/nature13708

Image credits: Wikimedia Commons