Gli uccelli conoscono i segreti per sopravvivere all’estinzione

Lo studio della massa corporea di reperti fossili di dinosauri e l’analisi della loro relazione filogenetica con gli uccelli ha permesso di individuare nell’estrema adattabilità morfologica degli uccelli il segreto della loro sopravvivenza

La storia evolutiva degli uccelli non smette di sorprendere. Nel 1860, la scoperta di Archeopterix lithographica, congiunzione una delle forme di transizione più note tra rettili e uccelli, ha dato le necessarie evidenze fossili ad alcune delle relazioni filogenetiche ipotizzate da Darwin. Questo essenziale reperto ha però anche aperto la strada a molte controversie successive sulla possibile discendenza degli uccelli dai dinosauri. La parentela tra i due gruppi è stato uno degli argomenti caldi nell’ambito della paleontologia e la sua comprensione è rimasta a lungo dibattuta a causa della scarsità di reperti fossili. 
Le prove si sono poi succedute nel corso degli anni, trovando la conferma definitiva in un altra incredibile scoperta da parte di alcuni paleontologi dell’università del Montana. In questo caso i ricercatori sono riusciti a riportare alla luce un osso di T. rex dal quale è stato possibile estrarre materiale organico ancora integro (Pikaia ne ha parlato qui). Nella matrice ossea del femore del dinosauro erano ancora presenti alcune molecole di collagene, una proteina che funge da supporto alle cellule ossee. L’analisi della sequenza proteica del T. rex e la successiva comparazione con proteine provenienti da diversi gruppi animali, ha consentito di individuare il maggior grado di somiglianza con il collagene degli uccelli. Una somiglianza superiore a quella tra dinosauri e coccodrilli, e corrispondente a quella che ci si aspetterebbe nel caso di discendenza diretta.
L’inatteso rinvenimento di materiale organico ancora conservato dopo milioni di anni non solo ha rotto il dogma della degradabilità di DNA e proteine nei fossili, ma ha permesso per la prima volta di analizzare a livello molecolare la parentela tra organismi estinti e ancora viventi, fornendo una prova essenziale a favore delle relazioni filogenetiche tra dinosauri e uccelli.
Superata quindi la controversia della discendenza, recentemente l’attenzione degli scienziati si è spostata sulla comprensione di come gli uccelli non solo siano riusciti a sopravvivere con successo alla grande estinzione di massa del Cretaceo, ma di cosa gli abbia permesso di affrontarla con un’impressionante radiazione adattativa. La possibilità di condurre analisi molecolari è però molto rara e per capire la storia evolutiva degli animali i ricercatori utilizzano soprattutto metodi morfologici. In quest’ambito, la maggior parte delle ricerche paleontologiche sono solitamente condotte su periodi temporali piuttosto limitati e analizzano l’evoluzione della diversità di animali ormai estinti. Altrettanto comune è anche lo studio delle origini di rami evolutivi che hanno portato ad attuali specie molto diffuse, come ad esempio gli uccelli e i mammiferi. 
Un recente articolo pubblicato su Plos Biology ha invece utilizzato lo studio di fossili per spiegare la diversificazione morfologica di gruppi molto ampi di animali estinti, su una scala temporale superiore ai 100 Milioni di anni, in funzione anche del loro collegamento filogenetico a cladi attualmente viventi e di successo. Benson e colleghi hanno utilizzato un set di dati molto ampio, paragonando la massa corporea di 441 gruppi diversi di dinosauri. Il peso risulta, tra le caratteristiche morfologiche, quello che maggiormente influenza molti aspetti dell’ecologia e della biologia degli organismi, in questo modo, studiando l’evoluzione delle dimensioni di questi animali è possibile capire l’andamento della loro distribuzione nelle nicchie ecologiche a disposizione. Questa ricerca ha dato supporto al modello del “riempimento delle nicchie” che postula una radiazione adattativa esplosiva piuttosto che un’evoluzione graduale delle specie.
Quest’analisi ha evidenziato come i dinosauri abbiano variato molto rapidamente le dimensioni corporee durante il Triassico e il Giurassico inferiore (circa 200 Milioni di anni fa) per poi subire un successivo rallentamento dovuto ad una progressiva saturazione di tutte le nicchie ecologiche disponibili per gli animali terrestri. L’unica eccezione a questa progressiva riduzione nella variabilità morfologica è rappresentata dai Maniraptora, il gruppo che comprende gli odierni volatili.
In questo gruppo infatti la velocità evolutiva si è mantenuta molto alta generando una notevole diversità ecologica, facilitata anche dalla conquista del cielo. Dallo studio della massa corporea è stato possibile dimostrare come le velocità evolutive maggiori si incontrano in particolare nei Maniraptora con dimensioni al di sotto dei 10 Kg. 
E proprio il “rimpicciolimento” potrebbe essere stata la chiave del successo di questo raggruppamento. In particolare gli Avialae, gli attuali uccelli, è stato l’unico ramo filogenetico ad essere sceso più volte al di sotto del limite di peso di 1 Kg, mai superato invece dagli altri dinosauri. Sarebbe proprio questo quindi il segreto della sopravvivenza e della grande diversificazione mesozoica dei volatili,  unici dinosauri ad essere sopravvissuti fino ai giorni nostri e ad aver mantenuto costantemente un notevole flessibilità adattativa. 
La storia evolutiva degli uccelli prova quindi come i gruppi di maggior successo siano quelli che riescono a mantenere tassi evolutivi elevati attraverso scale temporali piuttosto ampie.
Daria Graziussi
Roger B. J. Benson et al. (2014) “Rates of Dinosaur Body Mass Evolution Indicate 170 Million Years of Sustained Ecological Innovation on the Avian Stem Lineage” PLoS Biology 12(5): e1001853. doi:10.1371/journal.pbio.1001853
Credit image: Benson RBJ, Campione NE, Carrano MT, Mannion PD, Sullivan C, et al. (2014) Rates of Dinosaur Body Mass Evolution Indicate 170 Million Years of Sustained Ecological Innovation on the Avian Stem Lineage. PLoS Biol 12(5): e1001853