Gli arti dei mammiferi: una straordinaria varietà evolutasi prima della comparsa dei dinosauri

Uno dei tratti che permise ai mammiferi un’ampia radiazione adattiva sono le diverse forme degli arti anteriori. Ma quando questa enorme varietà ha iniziato ad evolversi? Un recente studio mostra che la diversità degli arti anteriori degli antenati dei mammiferi iniziò già 270 milioni di anni fa


Circa 312 milioni di anni fa, i vertebrati terrestri si dividevano in due gruppi: i sauropsidi, che includevano gli antenati di dinosauri, uccelli, coccodrilli e lucertole, e i sinapsidi, il gruppo di cui fanno parte anche i moderni mammiferi (Pikaia ne ha parlato qui). Una delle differenza chiave tra sauropsidi e sinapsidi è ad esempio il modello di aperture nel cranio in cui si attaccano i muscoli della mascella. Nonostante i primi sinapsidi, chiamati pelicosauri (comunemente chiamati rettili con la vela, di cui il famoso Dimetrodonte), sembrassero superficialmente più rettili che mammiferi, erano più strettamente imparentati a noi umani che ai dinosauri. Dai sinapsidi, emerse una linea più diversificata (con alcune specie ricoperte da pelliccia) del nostro albero genealogico: i terapsidi, di cui i mammiferi moderni sono gli unici sopravvissuti. I terapsidi furono i primi membri della nostra linea evolutiva a colonizzare ambienti differenti: a differenza dei simil-coccodrilli pelicosauri, i terapsidi includevano carnivori agili, massicci scavatori e placidi erbivori.

Gli autori di uno studio pubblicato su PNAS hanno cercato di capire quali caratteri abbiano contributo a questa diversificazione di piani corporei, focalizzandosi sulla forma degli arti. In particolare, Jacqueline K. Lungmus e Kenneth D. Angielczyk dell’Università di Chicago hanno esaminato i fossili dei primi parenti dei mammiferi per stimare quando le ossa degli arti anteriori hanno iniziato a diversificarsi. Hanno scoperto che nei terapsidi forme molto diversificate di arto emersero già a partire da 270 milioni di anni fa: 30 milioni di anni prima che comparissero i primi dinosauri.

Per giungere a tale conclusione, la coppia di scienziati ha quantificato le forme degli arti anteriori su un grande campione di questi animali estinti. Il duo ha esaminato le ossa del braccio superiore di centinaia di campioni fossili che rappresentano 73 specie tra pelicosauri e terapsidi, prendendo misure vicino a dove le ossa si univano alla spalla e al gomito. Hanno poi analizzato le forme delle ossa usando una tecnica chiamata morfometria geometrica.

Quando hanno confrontato le forme delle ossa del braccio, i ricercatori hanno riscontrato molte più variazioni nelle ossa dei terapsidi rispetto ai pelicosauri. Hanno anche notato che la parte superiore dell’arto, vicino alla spalla, era particolarmente modificata nei terapsidi: una caratteristica che avrebbe potuto farli muovere più liberamente rispetto ai pelicosauri, le cui ossa della spalla, voluminose e ravvicinate tra loro, probabilmente davano loro minore ampiezza di movimento.

Già a partire da 270 milioni di anni fa i terapsidi avevano una grande variabilità di forme degli arti superiori e sono stati i primi sinapsidi a poter colonizzare differenti ambienti grazie a movimenti unici: questo studio spinge l’esplosione delle forme differenti di arti anteriori notevolmente indietro nel tempo. Prima di questo studio, i paleontologi erano stati in grado di risalire alle prime forme diversificate di arti dei mammiferi a 160 milioni di anni fa. I ricercatori sostengono che lo studio aiuti a spiegare come i mammiferi hanno evoluto i tratti che hanno permesso il grande successo che li ha portati a colonizzare l’intero pianeta, compresi noi esseri umani.


Fonti
Jacqueline K. Lungmus, Kenneth D. Angielczyk. Antiquity of forelimb ecomorphological diversity in the mammalian stem lineage (Synapsida). Proceedings of the National Academy of Sciences, 2019; 201802543 DOI: 10.1073/pnas.1802543116

Immagine: Rijksdienst voor het Cultureel Erfgoed [CC BY-SA 4.0], via Wikimedia Commons