Fossili del Cambriano fanno luce sull’evoluzione del sistema nervoso negli artropodi

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L’evoluzione del sistema nervoso degli artropodi e dei loro parenti più prossimi riscritta da alcuni fossili straordinariamente conservati risalenti al Cambriano. E se fosse necessario rivedere anche la filogenesi?

Lo straordinario grado di conservazione di alcuni fossili del Cambriano rinvenuti in Cina ci aiuta a fare chiarezza sull’evoluzione del sistema nervoso in uno dei gruppi animali di maggiore successo, al quale afferiscono tardigradi, onicofori e artropodi. Per via della grande diversità di forme che caratterizza l’organizzazione del sistema nervoso di questo gruppo, i Panarthropoda, la struttura neurologica ancestrale presente nel loro antenato comune e, di conseguenza, anche la loro filogenesi, costituiscono un rompicapo di difficile risoluzione per paleontologi e biologi evoluzionistici.

In un articolo recentemente pubblicato su PNAS, un team cino-anglo-tedesco guidato da Xi-guang Zhang della Yunnan University presenta un’analisi dettagliata del sistema nervoso post-cefalico di Chengjiangocaris kunmingensis, una specie risalente al Cambriano (520 milioni di anni fa). Questi organismi estinti, che per forma ricordano vagamente gli odierni crostacei, costituiscono, insieme ad altri, lo stem group degli Euarthropoda  (gli artropodi propriamente detti), in altre parole sono un gruppo parafiletico strettamente imparentato con ragni, crostacei e insetti, ma senza esemplari attualmente viventi.

Lo studio è stato reso possibile dall’eccezionale grado di conservazione dei reperti fossili rinvenuti nel Lagerstätten Xiaoshiba (Cina meridionale), in cui è stata preservata addirittura la struttura della corda nervosa ventrale (analoga alla nostra spina dorsale) e persino quella delle radici nervose che da essa si originano. Il cordone nervoso ventrale di questi esemplari consisteva in una serie interconnessa di gangli metamerici che non mostrano apparentemente nessun grado di fusione o specializzazione (sottolineandone la condizione primitiva) e che rimpiccioliscono progressivamente verso la parte posteriore. Sia dai gangli stessi che dal tessuto nervoso intergangliare che li collega si dipartono radici nervose (definite rispettivamente segmentali e intersegmentali). Ogni ganglio sembra essere associato con un singolo paio di appendici biramose, ma sfortunatamente la mancata conservazione della parte più distale dei nervi rende impossibile l’identificazione di relazioni più precise con le appendici articolate.

Sorprendentemente, l’analisi filogenetica presentata dagli autori e basata sulla documentazione fossile attualmente disponibile riguardo la struttura del sistema nervoso post-cefalico dei Panarthropoda, suggerisce come siano i tardigradi il vero sister group degli artropodi, contrariamente a quanto risulta dalla filogenesi molecolare, che individua invece gli onicofori come parenti più prossimi di ragni, insetti e crostacei. In questo contesto, quindi, la presenza di numerose innervazioni periferiche sia segmentali che intersegmentali (queste ultime presenti in numero ridotto in alcuni dei moderni artropodi e completamente assenti nei tardigradi) sarebbe una condizione ancestrale, ipotesi confermata dalla presenza di strutture omologhe a quelle intersegmentali negli onicofori e nei priapulidi. La riduzione o la perdita secondaria di queste strutture, dunque, sarebbe il risultato di un’evoluzione parallela nelle linee evolutive dei Tardigrada e degli Euarthropoda, rispettivamente.

Gli autori, quindi, concludono che il sistema nervoso post-cefalico dell’antenato comune dei Panarthropoda non dovesse essere lateralizzato, condizione acquisita secondariamente dagli onicofori, ma al pari degli stessi, dovesse presentare innervazioni intersegmentali (assenti o meno numerose nei moderni tardigradi e artropodi) tipiche probabilmente di antenati protostomi vermiformi e presenti nei priapulidi. E poi c’è chi pensa che i fossili siano solo… fossili.


Riferimenti:
Jie Yang, Javier Ortega-Hernández, Nicholas J. Butterfield, Yu Liu, George S. Boyan, Jin-bo Hou, Tian Lan, Xi-guang Zhang. Fuxianhuiid ventral nerve cord and early nervous system evolution in Panarthropoda. Proc Natl Acad Sci U S A. 2016 Mar 1. doi:10.1073/pnas.1522434113

Image credit: Jie Yang, Yunnan University / Javier Ortega-Hernández, University of Cambridge