L’origine dei vertebrati forse non è stata come pensavamo

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Minata l’idea che il progenitore dei vertebrati fosse simile allo stadio larvale delle lamprede attuali: non sarebbe un’eredità del passato ma un adattamento recente

“L'ontogenesi ricapitola la filogenesi”: così il naturalista ottocentesco Ernst Haeckel descriveva la teoria della ricapitolazione. Lo scienziato pensava che gli stadi di un embrione, nel suo sviluppo, ricordassero le forme adulte assunte da quella specie nella sua evoluzione. Nel secolo scorso l'embriologia ha sfatato questo mito e la teoria della ricapitolazione di Haeckel è stata superata; eppure ha continuato a influenzare il pensiero scientifico.

Per esempio lo stadio larvale delle lamprede, detto ammocète, fino a oggi è stato usato come modello per un ipotetico antenato comune dei , utile per ricostruire l'evoluzione del gruppo a cui apparteniamo. Con uno studio pubblicato il 10 marzo su Nature, il biologo Tetsuto Miyashita, il paleontologo Robert Gess e colleghi hanno sfidato questa idea. Le loro ricerche su fossili di lamprede di quattro generi estinti indicano che lo stadio di ammocète è un adattamento recente, e non una forma ancestrale conservata.

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Un ammocète. Immagine: Fungus Guy, CC BY-SA 3.0, attraverso Wikimedia Commons

Le lamprede sono pesci inusuali. Il loro sistema immunitario è piuttosto simile al nostro, eppure siamo molto distanti dal punto di vista evolutivo. Noi siamo (filogeneticamente parlando) pesci dotati di mascelle, gnatostomi, mentre le lamprede appartengono alla minoranza degli agnati, i vertebrati che ne sono sprovvisti. Tale separazione risale a più di 400 milioni di anni fa, almeno al lontano Siluriano. Anche lo stile di vita delle lamprede è insolito: gli adulti sono ectoparassiti che usano la loro bocca a ventosa per aggrapparsi ad altri pesci e succhiarne il sangue. Ma nel primo periodo di vita, che può durare diversi anni, sono in forma di ammocèti, larve che vivono semisepolte nel fondale dei fiumi e si nutrono filtrando il loro cibo microscopico.

Perché gli ammocèti hanno suscitato l'interesse degli scienziati? Innanzitutto, la loro vita di filtratori sul fondale è molto simile a quella degli anfiossi, che non sono vertebrati ma appartengono al phylum che li comprende: i . Per questo gli anfiossi sono da tempo al centro degli studi sull'origine dei vertebrati, e la somiglianza con gli ammocèti non è solo esteriore: anfiossi e larve di lampreda per la filtrazione usano allo stesso modo l'endostilo, una delle strutture che tutti i cordati primitivi possiedono in almeno uno stadio del loro sviluppo. Se non ricordate di averne uno, sappiate che durante la metamorfosi delle lamprede l'endostilo della larva diventa la tiroide dell'individuo adulto, una ghiandola che possiamo trovare anche nel nostro collo.

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Anatomia di un . Immagine: Systematicist, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

A complicare il quadro c'è la somiglianza degli ammocèti con due diverse specie di cordati ancestrali (o possibili tali, la classificazione è dibattuta), Haikouella lanceolata e Haikouichthys ercaicunensis. Parlando di cordati estinti, non possiamo non ricordare anche Pikaia gracilens, pioniere del phylum che dà il nome a questa testata.

Tutto questo sembra giustificare appieno lo studio degli ammocèti per capire l'evoluzione dei vertebrati. Eppure, la ricerca di Miyashita e colleghi punta in un'altra direzione. Gli studiosi hanno analizzato fossili di lamprede del Paleozoico (più antiche dei dinosauri, per intenderci), appartenenti ai generi Priscomyzon, Hardistiella, Myomyzon e Pipiscius. Solo gli esemplari di Priscomyzon erano otto, sette dei quali hanno trovato qui la prima menzione in letteratura, e andavano da piccoli appena usciti dall'uovo a individui adulti; questo ha permesso di ricostruire la crescita dell'animale. Per tutti e quattro i generi, le larve non presentavano i caratteri distintivi degli ammocèti attuali, ma piuttosto caratteristiche delle lamprede adulte. Non solo le larve fossili non somigliavano agli ammocèti: gli scienziati scrivono che gli esemplari erano troppo piccoli perché sia plausibile che gli animali, a uno stadio ancora precedente, avessero forma di ammocèti. In effetti, non è stato possibile nemmeno provare che le lamprede antiche, crescendo, cambiassero drasticamente la loro dieta come quelle attuali.

Secondo gli studiosi la forma larvale dell'ammocète non sarebbe una reliquia del passato, ma un adattamento recente; le sue somiglianze con i cordati non vertebrati come l'anfiosso sarebbero frutto di un'evoluzione convergente, comunque dettate da uno stile di vita simile. Ciò è supportato dal fatto che le missine, l'altro gruppo di agnati viventi, hanno molto in comune con le lamprede, ma non hanno uno stadio simile a quello di ammocète. L'ultimo antenato comune dei vertebrati, quindi, fu probabilmente tra gli antichi agnati corazzati detti ostracodermi (da non confondere con i placodermi, tutt'altro tipo di pesce corazzato estinto). Per trovare le nostre origini, è lì che dovremo cercare.

Riferimenti:

Miyashita, T., Gess, R.W., Tietjen, K. et al. Non-ammocoete larvae of Palaeozoic stem lampreys. Nature 591, 408–412 (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-03305-9

Immagine in apertura: NOAA Great Lakes Environmental Research Laboratory, US EPA, (CC BY-SA 2.0), via Flickr