I primi vertebrati terrestri usavano la coda per spingersi in avanti?

L’ipotesi è stata vagliata da un gruppo di ricercatori statunitensi che ha studiato i movimenti del curioso perioftalmo, un pesce dalle abitudini anfibie, e quelli di un robot meccanico. L’articolo è stato pubblicato su Science

I primi tetrapodi ed i loro progenitori potrebbero aver utilizzato, oltre alle zampe, anche la coda per la propulsione, per potersi muovere più efficacemente su terreni instabili e inclinati come quelli dei litorali sabbiosi o fangosi dove mossero i primi passi.

Se fossimo vissuti tra i 385 ed i 360 milioni di anni fa, saremmo stati testimoni di uno degli eventi più straordinari della storia dei vertebrati: la conquista della terraferma. Nel corso della transizione dall’acqua a questo nuovo habitat, i primi tetrapodi ed i loro predecessori tetrapodomorfi hanno probabilmente dovuto imparare a camminare sui terreni sabbiosi o fangosi tipici delle rive, muovendo i primi passi su substrati deformabili e instabili. In questi casi, la spinta di un’altra struttura regolata in modo indipendente dagli arti, come la coda, potrebbe essersi rivelata una strategia vincente, soprattutto in animali non ancora in possesso di sofisticate capacità motorie. Inoltre, la coda riveste un ruolo fondamentale per la propulsione anche in quei pesci capaci di uscire dall’acqua e spostarsi sulla terraferma. Ma come è possibile valutare le performance locomotorie di specie estinte? E come è possibile da queste capire se i primi vertebrati terrestri avessero o meno utilizzato la coda per migliorare la propria andatura?

Per verificare l’ipotesi che la coda potesse essere stata sfruttata per la propulsione sulla terraferma da questi animali, un gruppo di scienziati statunitensi coordinato da Daniel I. Goldman si è armato di un organismo modello, il perioftalmo (Periophthalmus barbarus), curioso pesce dalle abitudini anfibie, un robot ed un modello matematico. I risultati di questo studio sono stati pubblicati sulla prestigiosa rivista Science. Gli ultimi studi sulla deambulazione del noto Ichthyostega suggeriscono che la propulsione di questi tetrapodi fosse simile alla nostra andatura sulle stampelle, con il grosso del lavoro svolto dal movimento sincrono delle zampe anteriori, a differenza di quanto avviene, invece, nelle moderne salamandre.

Analogamente, anche il perioftalmo ha evoluto questo tipo di locomozione quando si trova fuori dall’acqua. Studiando i movimenti di questa specie, i ricercatori hanno notato che la propulsione dovuta unicamente alla spinta delle pinne pettorali diveniva meno efficace con l’aumentare dell’inclinazione del terreno, oltre a richiedere un utilizzo più frequente della coda per mantenere la posizione o spingersi in avanti.

I test compiuti utilizzando un robot estremamente semplice hanno fornito importanti conferme e nuovi dettagli. Il sollevamento dal terreno della maggior parte del corpo, così come l’utilizzo della coda per la propulsione in aiuto agli arti, miglioravano l’efficacia del movimento delle zampe.

Inoltre, i modelli matematici impiegati suggeriscono come, indipendentemente dall’inclinazione del terreno, l’andatura più efficace in questi casi preveda l’utilizzo della coda in aiuto alla propulsione, anziché trascinata sul suolo.

Questi risultati dimostrano come la coda possa svolgere un ruolo fondamentale per aiutare il movimento “a stampella” degli arti anteriori, soprattutto in presenza di quei terreni che con molta probabilità ricoprivano le rive dei mare del Devoniano. Lo studio suggerisce quindi che la coda muscolosa dei primi tetrapodi e dei loro predecessori, originariamente utilizzata per il nuoto, potrebbe essere stata co-optata per stabilizzare l’andatura di queste creature e facilitare la loro invasione delle terre emerse.


Riferimenti:
Benjamin McInroe, Henry C. Astley, Chaohui Gong, Sandy M. Kawano, Perrin E. Schiebel, Jennifer M. Rieser, Howie Choset, Richard W. Blob, Daniel I. Goldman. Tail use improves performance on soft substrates in models of early vertebrate land locomotors. 2016. Science;353(6295):154-8. doi: 10.1126/science.aaf0984

Image credits: Tyler Keillor