L’origine comune di peli, piume e scaglie

Da analisi dello sviluppo embrionale di rettili, mammiferi e uccelli emerge l’esistenza di caratteristiche identiche tra i loro annessi cutanei, che suggeriscono la derivazione da un progenitore comune

L’origine evolutiva degli annessi cutanei (ossia peli, scaglie e piume rispettivamente per mammiferi, rettili e uccelli) sembra essere la stessa. Lo dimostra uno studio condotto da ricercatori dell’Università di Ginevra e dell’Istituto Svizzero di Bioinformatica, pubblicato su Science Advances lo scorso giugno.

Nel corso delle osservazioni precedenti, era emerso come i peli dei mammiferi e le penne degli uccelli derivassero da una struttura primordiale simile chiamata placode, che consisteva in un ispessimento dell’epidermide dal quale gli annessi cutanei si sviluppavano tramite un incolonnamento ordinato di cellule. Invece, non sembrava che le scaglie dei rettili originassero da un placode. Poiché si riteneva che mammiferi e uccelli discendessero da linee evolutive differenti, si era giunti a credere che avessero in qualche modo “creato” i placodi in modo indipendente in una qualche fase evolutiva. Questa idea era supportata dal mancato ritrovamento di forme intermedie tra i vari annessi cutanei, e dalla diversa composizione proteica.

Tuttavia, questa visione era stata messa in crisi da un lavoro dell’università di Yale, pubblicato lo scorso anno, che portava alla luce l’esistenza di una struttura molecolare condivisa da peli, penne e piume durante il loro sviluppo. Questo poteva implicare che vi fosse un’origine evolutiva comune alla base dei vari annessi, oppure che la comunanza fosse puramente genetica e che mammiferi, rettili e uccelli usassero gli stessi geni ma esprimendoli in modo differente e creando così annessi cutanei diversi.

Oggi, la controversia sembra giunta a un punto di arrivo grazie al lavoro di Nicolas Di-Poï e Michel Milinkovitch. I due scienziati hanno analizzato le caratteristiche morfologiche di coccodrilli, lucertole e serpenti nella loro fase embrionale, e hanno identificato la presenza di una struttura sia molecolare, sia anatomica (il placode) identica a quella che si trova in mammiferi e uccelli.

Sono anche state effettuate delle analisi su Pogona vitticeps, una specie di lucertola chiamata anche “drago barbuto dalla testa striata”. In alcune varianti, queste lucertole sono portatrici di una mutazione genetica i cui effetti influenzano la dimensione delle scaglie e la loro copertura. In particolare, se i draghi barbuti hanno due copie del gene mutato, non presentano scaglie. I ricercatori hanno scoperto che si tratta dello stesso gene (detto EDA) le cui mutazioni producono anormalità nello sviluppo di peli, denti, ghiandole e unghie negli esseri umani e nei topi. La presenza di una o due copie del gene EDA difettoso ostacola la crescita del placode nelle lucertole, e lo stesso avviene in mammiferi uccelli che presentano la mutazione.

Tutti questi risultati messi assieme indicano dunque che gli annessi cutanei delle tre classi di vertebrati sono omologhi, e che esiste una loro probabile origine comune nelle scaglie di un antenato rettile. Quello che rimane ancora da stabilire è come, dal placode, si generino le differenze morfologiche tra annessi cutanei e la complessa varietà di piume, scaglie e peli che possiamo ammirare nei vertebrati.


Riferimenti:
Nicolas Di-Poï and Michel C. Milinkovitch. The anatomical placode in reptile scale morphogenesis indicates shared ancestry among skin appendages in amniotes. Science Advances, giugno 2016 DOI:10.1126/sciadv.1600708

Immagine: Central Bearded Dragon (Marcin), licenza CC BY-NC-ND 2.0