Nella bocca dei dinosauri gli indizi della loro dieta
La dieta carnivora sarebbe la condizione ancestrale dei dinosauri, mentre quella erbivora si sarebbe evoluta solo in un secondo momento. Ce lo dicono i loro denti. A stabilirlo, una ricerca pubblicata da Antonio Ballell, Michael J. Benton ed Emily J. Rayfield su Science Advances.
La diversificazione della dieta sarebbe stata un fattore importante per il successo evolutivo dei dinosauri, ma carnivoria, erbivoria ed onnivoria sarebbero comparsi in momenti diversi e per gruppi di dinosauri differenti. Lo stabilisce una ricerca pubblicata su Science Advances da Antonio Ballell, Michael J. Benton ed Emily J. Rayfield, paleontologi dell’università di Bristol in Gran Bretagna, che hanno studiato la diversità dentale di 11 specie ancestrali di dinosauri appartenenti a una finestra temporale che va dal Tardo Triassico al primo Giurassico (circa 250-201 milioni di anni fa) ed estratto modelli da cui poter inferire le caratteristiche della loro dieta.
Interpretazioni da confermare
Come rilevano gli autori fin dall’inizio del loro studio, l’interpretazione più generale della diversificazione della dieta dei dinosauri assume l’alimentazione a base di carne come condizione ancestrale. Denti curvi e serrati sono tipici dei primi Teropodi, clade a cui appartengono molti predatori come il famoso Velociraptor, e Saurischi, uno dei due grandi ordini in cui sono suddivisi i dinosauri. I denti lanceolati e ampi sono invece tipici dei Sauropodomorfi (grande gruppo nel quale si trovano i dinosauri erbivori dal collo lungo, appartenente all’ordine dei Saurischi). Anche i denti triangolari tipici degli Ornitischi, l’altro grande ordine di divisione tassonomica dei dinosauri, sono associati ad abitudini erbivore.
Queste osservazioni nel complesso hanno sempre suggerito che la dieta ancestrale dei dinosauri fosse carnivora e che l’erbivoria sarebbe comparsa solo dopo, in modo indipendente, in Sauropodomorfi e Ornitischi. Tuttavia, la parzialità degli studi e l’attenzione limitata alla correlazione tra dentatura, dieta ed evoluzione non hanno fornito nel tempo materiale per confermare in modo definitivo un’evoluzione della loro dieta. Ancor più incerti sono i dati che interpretano l’origine degli erbivori e la loro separazione dai carnivori. Il gruppo di ricercatori di Bristol ha usato metodi biomeccanici e morfometrici per confrontare la diversità dentale dei primi dinosauri con quella di Squamati (il più grande ordine di rettili esistente) e Loricati (l’ordine che accoglie i coccodrilli) viventi per provare a predire la loro possibile dieta e tracciarne una possibile evoluzione. Specificamente, il gruppo ha indagato la diversità dentale di 11 specie ancestrali di dinosauri e l’ha confrontata con 47 specie di sauropsidi viventi (squamati e coccodrilli) di diverse abitudini alimentari. Lo studio di modelli 3D attraverso simulazioni create con un’analisi agli elementi finiti e con una simulazione morfometrica per quantificare le variazioni nella resistenza alla compressione e nella forma, ha permesso di verificare i punti di contatto tra dentatura ancestrale e corrente. Questo a sua volta ha permesso al gruppo di associare morfologia, comportamento meccanico dei denti e dieta. Infine il gruppo ha utilizzato una classificazione con 9 algoritmi di machine learning su tre diete specifiche (carnivoria, erbivoria, onnivoria) per predire la dieta dei dinosauri ancestrali. Modellare la diversità
Gli autori sono partiti dalle caratteristiche dentali dei campioni esaminati. La modellazione delle possibili prestazioni meccaniche del morso mostra come i denti dei carnivori sono generalmente più deboli di quelli degli erbivori, a parità di stress meccanico. Tale fattore viene quantificato attraverso la distribuzione di Von Mises, che indica il comportamento di un materiale quando viene portati al limite della loro distorsione.
I valori più alti sono associati ai carnivori, con onnivori e insettivori associati a valori più bassi. Di per sè riflette la durezza dei materiali che questi denti devono mordere: più soffici le carni, più coriacei i tessuti vegetali. La stessa digestione dei vegetali impone una più prolungata masticazione, fattore che ha selezionato una maggior resistenza all’usura dei denti degli erbivori.
Analizzando la distribuzione morfologica dei campioni esaminati, gli autori sottolineano come i carnivori occupano gran parte dello spazio biomeccanico che deriva dalla distribuzione di Von Mises. Prevedibilmente, gli erbivori occupano la seconda area per ampiezza. Ad esempio, delle specie studiate, i primi Saurischi Herrerasaurus e Eodromaeus e i primi Sauropodomorfi Buriolestes ed Eoraptor mostrano denti caratterizzati da una generale debolezza meccanica che potrebbe indicare un adattamento a processare materiali morbidi come la carne di altri animali. I risultati mostrano una spiccata diversità dentale dei primi dinosauri a cui è associata una certa diversità della dieta. Gli autori sottolineano la probabile evoluzione da un’alimentazione carnivora dominante a una erbivora, soprattutto nei Sauropodomorfi, intervallate dall’emergere di una dieta onnivora soprattutto nei primi ornitischi. L’evoluzione successiva degli erbivori
La ricerca sembra innanzitutto confermare le tesi prevalenti in letteratura. La diversità della dieta è parte del successo evolutivo dei dinosauri. Soprattutto la dieta erbivora non sarebbe associata alla divergenza dei primi cladi di dinosauri, prevalentemente carnivori, ma ad alcune modificazioni morfologiche come l’aumento di taglia e la quadrupedia. Ad esempio i Sauropodomorfi, associati prevalentemente a una dieta vegetale in virtù della loro similarità dentale con i rettili Squamati oltre che delle molte similarità nella forma del cranio, mostrerebbero specie ancestrali caratterizzate da una dieta onnivora, non strettamente erbivora. Diverso sarebbe il caso dell’evoluzione dell’onnivoria. Sebbene l’origine degli Ornitischi sia stata a lungo associata a una alimentazione erbivora, l’interpretazione funzionale della dentatura di un ornitisco ancestrale, Lesothosaurus, suggerirebbe invece abitudini onnivore, basate sulla prevalenza di una dieta vegetale intervallata da una insettivora. Tuttavia, fanno notare gli autori, questo aspetto non sarebbe associato a una grande diversificazione degli Ornitischi tra il tardo Triassico e il primo Giurassico, periodo dominato prevalentemente dai Sauropodomorfi erbivori. Quanto sia importante lo studio delle abitudini alimentari e delle caratteristiche dentali dei dinosauri per comprenderne l’evoluzione, sono proprio gli autori a sottolinearlo alla fine della loro pubblicazione:
Come rilevano gli autori fin dall’inizio del loro studio, l’interpretazione più generale della diversificazione della dieta dei dinosauri assume l’alimentazione a base di carne come condizione ancestrale. Denti curvi e serrati sono tipici dei primi Teropodi, clade a cui appartengono molti predatori come il famoso Velociraptor, e Saurischi, uno dei due grandi ordini in cui sono suddivisi i dinosauri. I denti lanceolati e ampi sono invece tipici dei Sauropodomorfi (grande gruppo nel quale si trovano i dinosauri erbivori dal collo lungo, appartenente all’ordine dei Saurischi). Anche i denti triangolari tipici degli Ornitischi, l’altro grande ordine di divisione tassonomica dei dinosauri, sono associati ad abitudini erbivore.
Queste osservazioni nel complesso hanno sempre suggerito che la dieta ancestrale dei dinosauri fosse carnivora e che l’erbivoria sarebbe comparsa solo dopo, in modo indipendente, in Sauropodomorfi e Ornitischi. Tuttavia, la parzialità degli studi e l’attenzione limitata alla correlazione tra dentatura, dieta ed evoluzione non hanno fornito nel tempo materiale per confermare in modo definitivo un’evoluzione della loro dieta. Ancor più incerti sono i dati che interpretano l’origine degli erbivori e la loro separazione dai carnivori. Il gruppo di ricercatori di Bristol ha usato metodi biomeccanici e morfometrici per confrontare la diversità dentale dei primi dinosauri con quella di Squamati (il più grande ordine di rettili esistente) e Loricati (l’ordine che accoglie i coccodrilli) viventi per provare a predire la loro possibile dieta e tracciarne una possibile evoluzione. Specificamente, il gruppo ha indagato la diversità dentale di 11 specie ancestrali di dinosauri e l’ha confrontata con 47 specie di sauropsidi viventi (squamati e coccodrilli) di diverse abitudini alimentari. Lo studio di modelli 3D attraverso simulazioni create con un’analisi agli elementi finiti e con una simulazione morfometrica per quantificare le variazioni nella resistenza alla compressione e nella forma, ha permesso di verificare i punti di contatto tra dentatura ancestrale e corrente. Questo a sua volta ha permesso al gruppo di associare morfologia, comportamento meccanico dei denti e dieta. Infine il gruppo ha utilizzato una classificazione con 9 algoritmi di machine learning su tre diete specifiche (carnivoria, erbivoria, onnivoria) per predire la dieta dei dinosauri ancestrali. Modellare la diversità
Gli autori sono partiti dalle caratteristiche dentali dei campioni esaminati. La modellazione delle possibili prestazioni meccaniche del morso mostra come i denti dei carnivori sono generalmente più deboli di quelli degli erbivori, a parità di stress meccanico. Tale fattore viene quantificato attraverso la distribuzione di Von Mises, che indica il comportamento di un materiale quando viene portati al limite della loro distorsione.
Variazione della forma dei denti e relazione con la dieta. Immagine: dalla pubblicazione
Analizzando la distribuzione morfologica dei campioni esaminati, gli autori sottolineano come i carnivori occupano gran parte dello spazio biomeccanico che deriva dalla distribuzione di Von Mises. Prevedibilmente, gli erbivori occupano la seconda area per ampiezza. Ad esempio, delle specie studiate, i primi Saurischi Herrerasaurus e Eodromaeus e i primi Sauropodomorfi Buriolestes ed Eoraptor mostrano denti caratterizzati da una generale debolezza meccanica che potrebbe indicare un adattamento a processare materiali morbidi come la carne di altri animali. I risultati mostrano una spiccata diversità dentale dei primi dinosauri a cui è associata una certa diversità della dieta. Gli autori sottolineano la probabile evoluzione da un’alimentazione carnivora dominante a una erbivora, soprattutto nei Sauropodomorfi, intervallate dall’emergere di una dieta onnivora soprattutto nei primi ornitischi. L’evoluzione successiva degli erbivori
La ricerca sembra innanzitutto confermare le tesi prevalenti in letteratura. La diversità della dieta è parte del successo evolutivo dei dinosauri. Soprattutto la dieta erbivora non sarebbe associata alla divergenza dei primi cladi di dinosauri, prevalentemente carnivori, ma ad alcune modificazioni morfologiche come l’aumento di taglia e la quadrupedia. Ad esempio i Sauropodomorfi, associati prevalentemente a una dieta vegetale in virtù della loro similarità dentale con i rettili Squamati oltre che delle molte similarità nella forma del cranio, mostrerebbero specie ancestrali caratterizzate da una dieta onnivora, non strettamente erbivora. Diverso sarebbe il caso dell’evoluzione dell’onnivoria. Sebbene l’origine degli Ornitischi sia stata a lungo associata a una alimentazione erbivora, l’interpretazione funzionale della dentatura di un ornitisco ancestrale, Lesothosaurus, suggerirebbe invece abitudini onnivore, basate sulla prevalenza di una dieta vegetale intervallata da una insettivora. Tuttavia, fanno notare gli autori, questo aspetto non sarebbe associato a una grande diversificazione degli Ornitischi tra il tardo Triassico e il primo Giurassico, periodo dominato prevalentemente dai Sauropodomorfi erbivori. Quanto sia importante lo studio delle abitudini alimentari e delle caratteristiche dentali dei dinosauri per comprenderne l’evoluzione, sono proprio gli autori a sottolinearlo alla fine della loro pubblicazione:
“I diversi adattamenti dentali acquisiti da differenti linee evolutive dei dinosauri e la loro conquista di diverse nicchie alimentari tra il tardo Triassico e il primo Giurassico avrebbe contribuito alla successiva radiazione adattativa del superordine Dinosauria.”
La combinazione tra l’analisi dei cambiamenti alimentari e gli adattamenti dentali dei dinosauri con la ricostruzione del loro percorso filogenetico costituirà senza dubbio un importante filone di ricerca nel prossimo futuro. Riferimenti: Ballell, Antonio, et al. “Dental form and function in the early feeding diversification of dinosaurs.” Science Advances, vol. 8, no. 50, Dec. 2022, p. eabq5201, doi:10.1126/sciadv.abq5201. Immagine: di James St. John, con licenza attribuzione 2.0 Generico (CC BY 2.0), via Flickr.
Mi sono laureato in Biodiversità ed evoluzione biologica all’Università degli Studi di Milano ed ho conseguito un master in Giornalismo scientifico e comunicazione istituzionale della scienza all’Università degli studi di Ferrara. Mi appassiona la divulgazione e lo studio della storia delle idee scientifiche.
