L’origine e l’evoluzione del Phylum dei Cordati, che comprende Vertebrati, Cefalocordati e Tunicati o (Urocordati), è uno dei temi più dibattuti nel campo degli studi evoluzionistici e a questa importante tappa della storia della vita si richiama anche Pikaia. Pikaia gracilens, un fossile della fauna di Burgess, è infatti considerato un possibile antenato comune di tutti i Cordati, uomo compreso (ne abbiamo parlato approfonditamente qui). 

A fare di questo piccolo organismo del Cambriano un così illustre progenitore è il fatto che fosse dotato di una notocorda primitiva e il Phylum dei Cordati è definito proprio dalla presenza, durante lo sviluppo embrionale, di questa struttura, che costituisce il primo asse della loro struttura corporea. Nei Vertebrati, durante l’embriogenesi, essa regredisce e ciò che ne rimane sono residui corrispondenti ai nuclei polposi all’interno dei dischi intervertebrali. Nei Tunicati, come le ascidie, la notocorda si sviluppa solo nella regione caudale per poi scomparire, mentre nei Cefalocordati (l’anfiosso), essa occupa tutta la lunghezza del corpo dell’animale e si ritrova anche nell’adulto.

La comparsa di questo organo è dunque alla base dell’origine di tutti gli attuali Cordati, ma la sua evoluzione deve avere preso avvio da strutture presenti in organismi più antichi. Addirittura, forse, nell’antenato comune di tutti gli animali a simmetria bilaterale (Bilateri). Dunque, anche gli insetti, i molluschi, gli anellidi e diversi altri gruppi. Se questo è vero, dovrebbe essere possibile documentare la presenza in organismi viventi non appartenenti ai Cordati di strutture anatomiche omologhe alla notocorda. 

È ciò che sono riusciti a fare gli autori di una ricerca pubblicata su Science, studiando lo sviluppo embrionale di un invertebrato, l’anellide marino Platynereis dumerilii. Nei vertebrati la notocorda si sviluppa a partire dal cordomesoderma, una popolazione di cellule del mesoderma. Il mesoderma è il foglietto embrionale che nei vertebrati dà origine a numerosi tessuti e organi, tra cui muscoli, tessuto connettivo, tessuti ossei, vasi sanguigni. 

Gli autori hanno identificato una popolazione di cellule del mesoderma nell’embrione di Platynereis, in grado di differenziarsi in un organo muscolare longitudinale, battezzato, dagli stessi autori, “assocorda”. Il movimento che compiono le cellule di questa porzione del mesoderma di Platynereis, nel convergere verso la linea mediana dell’organismo, ricorda quanto avviene durante la formazione della notocorda nell’embriogenesi dei vertebrati. Inoltre, l’assocorda di Platynereis occupa una posizione anatomica molto simile a quella della notocorda, rispetto al piano di sviluppo dell’organismo. Da notare, anche, come l’ablazione tramite laser dell’assocorda renda gli anellidi incapaci di muoversi.

Sviluppo e posizione simili sembrano indicare un’omologia con i vertebrati, ma una prova ancora più convincente deriva dall’analisi dell’espressione genica, durante lo sviluppo, nelle cellule del mesoderma di Platynereis. Durante l’embriogenesi dei vertebrati nelle cellule che formano la notocorda viene attivata una combinazione di geni specifica. L’analisi spaziale e temporale, durante l’embriogenesi, dell’espressione genica dimostra che lo stesso set di geni (tra questi, sette fattori di trascrizione) si accende anche nella popolazione di cellule deputate allo sviluppo dell’assocorda in Platynereis. 

Un’analisi comparativa tra diversi Phylum ha permesso agli autori di ricostruire una possibile filogenesi dei Bilateri (dagli insetti fino ai vertebrati), basata su quella che potrebbe essere stata l’evoluzione che ha portato alla notocorda nei Cordati, a partire da cellule del mesoderma in un antenato comune degli animali a simmetria bilaterale. Gli autori ipotizzano che la presenza nei Cefalocordati di una vera notocorda, seppur ancora contrattile, possa essere stato uno stadio intermedio tra l’ancestrale assocorda muscolare degli invertebrati e la notocorda dei vertebrati.   

Riferimento: 

Lauri, A., Brunet, T., Handberg-Thorsager, M., Fischer, A.H.L., Simakov, O., Steinmetz, P.R.H., Tomer, R., Keller, P.J. & Arendt, D. “Development of the annelid axochord: Insights into notochord evolution.” Science, 12 September 2014. DOI: 10.1126/science.1253396.