L’importanza d’essere mandibolati

Le relazioni filogenetiche degli artropodi sono sempre state difficili da risolvere. Questo perché gli artropodi diversificarono nel Cambriano o addirittura prima. Nel ventesimo secolo si pensava che i miriapodi e gli insetti, sulla base di una comune presenza di trachee respiratorie, avessero un comune progenitore (ipotesi dei Tracheata o Uniramia). L’avvento degli studi molecolari alla fine degli anni novanta ha

Le relazioni filogenetiche degli artropodi sono sempre state difficili da risolvere. Questo perché gli artropodi diversificarono nel Cambriano o addirittura prima. Nel ventesimo secolo si pensava che i miriapodi e gli insetti, sulla base di una comune presenza di trachee respiratorie, avessero un comune progenitore (ipotesi dei Tracheata o Uniramia). L’avvento degli studi molecolari alla fine degli anni novanta ha però dimostrato che gli insetti sono in realtà più strettamente imparentati con i crostacei (ipotesi dei Pancrustacea). Non solo. Siccome i crostacei sono probabilmente parafiletici, gli insetti non sarebbero altro che un gruppo di crostacei iperspecializzati alla vita terrestre.

La posizione dei miriapodi è rimasta però estremamente controversa. Gli studi molecolari degli ultimi dieci anni hanno suggerito che miriapodi e chelicerati (aracnidi e limuli) sono sister group, un risultato che ha spiazzato la maggior parte dei morfologi, tanto che quest’ipotesi fu chiamata “ipotesi dei Paradoxopoda” (o Myriochelata): una tale parentela implicherebbe che i chelicerati abbiano perso secondariamente le mandibole, tornando a strutture del capo quasi identiche ai loro distanti progenitori. Un’altra spiegazione, ancor più improbabile, vorrebbe le mandibole di miriapodi, insetti e crostacei come un fenomeno di convergenza. La proposta dell’ipotesi dei Paradoxopoda ha scatenato un acceso dibattito negli ultimi 10 anni, ed è diventata ancor più problematica dopo l’identificazione di alcuni caratteri morfologici a supporto dei Paradoxopoda (Mayer and Whitington, 2009).

Per risolvere questo problema Rota-Stabelli e colleghi hanno analizzato tre dataset indipendenti: 1) duecento geni; 2) nuovi marcatori filogenetici, i microRNA e 3) caratteri morfologici. Tutti i datatset hanno dato un risultato congruente: una comune origine di miriapodi, insetti e crostacei, i Mandibulata. Sorge spontanea la domanda: perché nei dieci anni precedenti i ricercatori hanno (quasi) sempre trovato supporto per i Paradoxopoda?  I geni delle diverse linee filogenetiche di artropodi si siano evoluti a diversa velocità: i geni di miriapodi e chelicerati evolvono più lentamente di quelli dei pancrustacei. Questo può aver prodotto ricostruzioni filogenetiche erronee. Questa “attrazione fatale” in termine tecnico è noto come “long branch attraction”, un classico artefatto filogenetico, generalmente esasperato dall’uso di modelli evolutivi non ottimali durante la fase di analisi. L’analisi, pubblicata sulle pagine della rivista Proceedings of the Royal Society e citata anche da Naturenews, ha dimostrato che i Paradoxopoda è il risultato di un artefatto di ricostruzione filogenetica. Vengono quindi definitivamente riposti nel cassetto gli obsoleti Paradoxopoda, riconsegnando i Mandibulata ai libri di zoologia.

Anche da un punto di vista macroevolutivo vi sono risvolti interessanti. I mandibolati coprono circa l’80% della biodiversità animale del pianeta, per cui è lecito chiedersi quanto le mandibole abbiano influito sulla loro fortuna evolutiva. Le mandibole, specialmente negli insetti, assumono le forme più disparate, permettendo una pressoché infinita serie di adattamenti. Le mandibole possono aver quindi conferito ai mandibolati un forte vantaggio con la possibilità di diversificare enormemente la loro dieta e conquistare virtualmente tutte le nicchie ecologiche della terra. I chelicerati, privi di mandibole, sono invece “costretti” a digerire il loro cibo prima dell’ingestione (versando succhi gastrici nelle prede) per poi succhiare il pasto predigerito.

Omar Rota-Stabelli


Riferimenti:

Omar Rota-Stabelli, Lahcen Campbell, Henner Brinkmann, Gregory D. Edgecombe, Stuart J. Longhorn, Kevin J. Peterson, Davide Pisani, Hervé Philippe, and Maximilian J. Telford, A congruent solution to arthropod phylogeny: phylogenomics, microRNAs and morphology support monophyletic Mandibulata, Proc R Soc B 2010 : rspb.2010.0590v1-rspb20100590.

Mayer, G. & Whitington, P. M. 2009,  Velvet worm development links myriapods with chelicerates. Proc. R. Soc. B 276, 3571–3579.

Pisani, D., Poling, L. L., Lyons-Weiler, M. & Hedges, S. B. 2004, The colonization of land by animals: molecular phylogeny and divergence times among arthropods. BMC Biol. 2, 1. (doi:10.1186/1741-7007-2-1)


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