In che ambiente viveva l’antenato comune di ippopotami e cetacei?

Uno studio comparativo sulla pelle di ippopotami e cetacei fa nuova luce sull’evoluzione dei due gruppi: i loro adattamenti alla vita acquatica si sarebbero sviluppati indipendentemente, quando i gruppi si erano già separati.

I cetacei sono mammiferi. È un fatto risaputo, ma pensarci bene fa sorgere tante domande: se sono mammiferi, come sono arrivati a vivere in acqua? Come sono diventati così diversi dai loro parenti terrestri, e quali sono questi parenti? A quest’ultima domanda rispondiamo subito: studi paleontologici e molecolari hanno trovato negli ippopotami i mammiferi terrestri più vicini ai cetacei. Può sembrare logico, visto che condividono una certa predilezione per l’acqua e una pelle quasi priva di peli. Questo ha fatto ipotizzare che il passaggio evolutivo dalla terra all’acqua, completo nei cetacei e parziale negli ippopotami, sia cominciato in un antenato comune dei due gruppi. Ma le cose, in evoluzione, non sono sempre come appaiono.

È proprio sulle pelli di questi animali che si sono concentrati il biologo molecolare Mark Springer e colleghi, esaminandole sia dal punto di vista istologico che da quello genetico. I loro risultati, pubblicati su Current Biology, sembrano confutare la teoria di un antenato comune semi acquatico: i due gruppi avrebbero trovato l’acqua separatamente, quando le loro evoluzioni erano già andate per le rispettive strade.

Dalla terra all’acqua

La storia dei cetacei è affascinante e tortuosa, e parla dell’adattamento graduale di tetrapodi terrestri alla vita obbligata in acqua. Non si tratta di un caso unico: i rettili popolavano il mare già al tempo dei dinosauri, e anticiparono con gli ittiosauri le forme dei delfini. Il percorso dei cetacei inizia da Indohyus, animale grande come un gatto che, quasi 50 milioni di anni fa, passava molto tempo in acqua, forse per sfuggire ai predatori. Indohyus era un artiodattilo, i mammiferi che possiedono zoccoli su un numero pari di dita; tra gli artiodattili moderni ci sono bovini, capre, cervi e, prevedibilmente, ippopotami.

I primi cetacei furono i pakicetidi, che tuttavia somigliavano più a lupi che a balene. Il loro stile di vita semi acquatico è testimoniato da alcuni adattamenti, come gli occhi sulla sommità del capo e le ossa appesantite per contrastare la spinta idrostatica dell’acqua (tratto condiviso da Indohyus). È interessante notare che gli ippopotami odierni hanno gli stessi adattamenti: la posizione degli occhi permette loro di spiare l’ambiente pur restando in gran parte sommersi, e le ossa appesantite contribuiscono a renderli abbastanza densi da camminare sul fondo dei fiumi. Nel corso di milioni di anni, i cetacei continuarono ad adattarsi alla vita sommersa a scapito di quella terrestre, fino ad arrivare alle forme con cui li conosciamo oggi.

Pelli e (e geni) a confronto

Quali sono, allora, gli adattamenti che interessano la pelle, e quali sono comuni agli ippopotami? Il primo e più ovvio è la scarsità di peli, praticamente assenti nei cetacei, limitati ad alcune parti del corpo negli ippopotami; ciò riduce la resistenza dell’acqua (motivo per cui non si vedono tanti pesci pelosi). Springer e colleghi sono andati più a fondo. Hanno analizzato la struttura della pelle in entrambe le specie di ippopotami (comune e nano), nel delfino tursiope e nella balena grigia. In tutti, hanno registrato l’assenza di ghiandole sebacee. Si tratta di ghiandole solitamente associate ai follicoli piliferi, che secernono una miscela di lipidi e detriti cellulari con varie funzioni, tra cui rendere il pelo impermeabile. A fronte di questa somiglianza, c’erano anche tante differenze. I cetacei, per esempio, non hanno nemmeno le ghiandole sudoripare, mentre gli ippopotami sudano un escreto rossiccio che sembra proteggerli da infezioni e scottature. Le cellule più esterne nella cute degli ippopotami perdono i nuclei e cheratinizzano, come accade normalmente nei mammiferi; quelle dei cetacei non lo fanno, forse perché, non vivendo all’asciutto, non hanno bisogno di una barriera che impedisca loro di disidratarsi.

Dopo aver scavato nell’istologia, non c’era che da guardare il DNA. Gli studiosi hanno cercato geni mutati sia negli ippopotami che nei cetacei, ma non in altri cetartiodattili (il superordine che unisce l’ordine dei cetacei e quello degli artiodattili). Per la precisione, hanno cercato mutazioni inattivanti, ovvero che bloccano l’espressione di quei geni. Trovati i geni mutati, hanno selezionato quelli relativi alla pelle, arrivando a otto geni inattivati in entrambi i gruppi (o almeno in alcuni dei tanti cetacei esistenti). Le mutazioni interessavano gli stessi geni; si trattava, però, di mutazioni diverse. È un po’ come se due abitazioni avessero stanze uguali, ma una fosse di mattoni e l’altra di legno.

L’antenato era decisamente terrestre

Sono queste differenze a far dire agli scienziati che sia stata un’evoluzione convergente a inattivare gli otto geni; un antenato comune semi acquatico, al contrario, avrebbe tramandato mutazioni identiche o quasi. A conferma di ciò, il gruppo ha stimato con metodi di genetica molecolare quando le mutazioni comparvero nei genomi: nei cetacei sarebbero apparse in media 16 milioni di anni prima rispetto agli ippopotami. Si direbbe proprio che l’ultimo antenato comune a questi due gruppi fosse terrestre.

Questo studio ha fatto nuova luce su una storia evolutiva che dobbiamo ancora comprendere appieno; un percorso che si è diviso milioni di anni fa, ma che sembra convergere di nuovo verso lo stesso luogo.

Riferimenti:

Springer, Mark S., et al. “Genomic and anatomical comparisons of skin support independent adaptation to life in water by cetaceans and hippos.” Current Biology, vol. 0, no. 0, 1 Apr. 2021, doi:10.1016/j.cub.2021.02.057.

Immagine: via Pixabay