Piumaggio complesso negli pterosauri!
Il ritrovamento dei fossili ben conservati di due pterosauri mostra la presenza in questi animali di piume complesse, suggerendo che tali strutture fossero presenti già nell’antenato comune con i dinosauri e, quindi, retrodatandone la comparsa di circa 70 milioni di anni
All’inizio degli anni ’70 del secolo scorso, la pubblicazione dello pterosauro kazako Sordes pilosus, rinvenuto in giacimenti ad elevata conservazione di età giurassica, dimostrò la presenza di tegumento filamentoso negli pterosauri. Questi filamenti, detti “picnofibre”, furono poi identificati in altri pterosauri giurassici, provenienti da giacimenti ad elevata conservazione cinese.
Con la scoperta di strutture filamentose in vari dinosauri (prima theropodi, poi anche in ornithischi), si è acceso il dibattito sulla relazione esistente tra i filamenti degli pterosauri e quelli dei dinosauri. Sono strutture omologhe, comparse negli antenati comuni di pterosauri e dinosauri, ed ereditate da ambo i gruppi? Oppure, sono frutto di una convergenza adattativa, e quindi sono comparse indipendentemente, più volte, negli pterosauri, nei theropodi e negli ornithischi, ma non sono un retaggio ereditato dal loro più recente antenato comune?
Il problema nell’affrontare questo problema in modo rigoroso è che la preservazione di queste strutture filamentose è condizionata dalle caratteristiche del deposito sedimentario in cui si fossilizza il corpo dell’animale. Esiste un “filtro tafonomico” che maschera la effettiva distribuzione di queste strutture in tutti i potenziali possessori. Certi animali potrebbero non essere mai morti nel posto giusto per la conservazione delle loro piume, col risultato che potremmo non avere mai traccia del loro piumaggio, ma solo le ossa. Non è un caso, infatti, che l’unico grande gruppo di Ornithodira per il quale attualmente non esiste alcuna traccia di piumaggio, i sauropodomorfi, sia anche quello che non viene mai rinvenuto nei giacimenti ad elevata conservazione in cui abbondano le tracce di piumaggio associate a theropodi e pterosauri. In attesa di avere qualche indicazione sulla presenza o meno di piumaggio nei sauropodomorfi, le due interpretazioni in conflitto persistevano ognuna tenacemente nella propria posizione.
Una soluzione alternativa, avrebbe potuto provenire sempre da questi giacimenti ad elevata conservazione. Il ragionamento è il seguente: se l’ipotesi dell’“evoluzione convergente” può funzionare per spiegare la presenza di filamenti semplici in pterosauri e dinosauri, la stessa ipotesi non regge molto bene qualora si scopra che sia i dinosauri che gli pterosauri presentavano filamenti complessi. Non è molto credibile che strutture complesse ed elaborate evolvano nel medesimo modo in animali non imparentati, per mero effetto dell’adattamento. I mammiferi ne sono una prova. Dopo tutto, anche i mammiferi hanno filamenti semplici (evolutisi in modo autonomo rispetto a dinosauri e pterosauri) ma non presentano mai i filamenti complessi che formano le piume. Se i filamenti complessi sono una “facile” conseguenza di quelli semplici, come mai i mammiferi non hanno mai evoluto “mammalo-piume” nei 200 milioni di anni della loro storia? Pertanto, qualora trovassimo delle piume complesse anche negli pterosauri, questo sarebbe un robusto argomento a favore della origine comune di queste strutture a partire dall’antenato comune di dinosauri e pterosauri. Ipotizzare che un qualche misterioso fenomeno di convergenza ecologica possa portare le piume in pterosauri e dinosauri è difatti molto più debole del riconoscere che invece questi animali le presentano perché condividono il medesimo meccanismo genetico che produce queste complesse strutture tegumentarie. Purtroppo, qualora questa eventualità non si verifichi, non possiamo usare tale assenza come prova di alcunché.
Fin qui, i ragionamenti teorici. Da qualche anno, ero a conoscenza dell’esistenza di pterosauri eccezionali, nei quali sarebbe preservato un tipo di tegumento più complesso dei filamenti. Oggi, Yang et al. (2018) descrivono due pterosauri anurognatidi dall’inizio del Giurassico Superiore cinese. I due esemplari sono quasi completi e squisitamente preservati. In particolare, il corpo risulta ricoperto da almeno 4 tipi di strutture tegumentarie. Abbiamo filamenti semplici, come osservato in altri pterosauri in passato, assieme a filamenti multipli che si irradiano dall’apice di un filamento centrale comune, assieme a ciuffi di filamenti che partono da uno stelo comune, assieme a ciuffi di lunghi filamenti uniti in una base comune. Alcuni di questi filamenti mostrano una differenza di colore lungo l’asse centrale, che indica una cavitazione interna del filamento.
Gli unici altri animali noti per avere filamenti cavi internamente e filamenti a differenti livelli di complessità sono i dinosauri. In particolare, i filamenti complessi di questi pterosauri sono comparabili ai diversi stadi di piumaggio osservato nei coelurosauri. Fossero stati rinvenuti associati alle ossa di un maniraptoro, nessuno avrebbe esitato a chiamare queste strutture col nome di “piume”.
Pertanto, questa scoperta conferma e rafforza l’ipotesi che i filamenti degli pterosauri siano omologhi ai filamenti dei dinosauri, e che quindi pterosauri e dinosauri siano strettamente imparentati in Ornithodira. Inoltre, la presenza negli pterosauri di piume a differenti gradi di complessità supporta l’idea che le piume, non solo i filamenti semplici, siano un carattere ancestrale di tutti i dinosauri. Restiamo in attesa del primo sauropodomorfo con tracce di piumaggio.
Considerazione tassonomica secondaria, ma forse non troppo banale. Alcuni nomi di clade sono stati definiti in base alla presenza di piumaggio, e a non pochi biologi non dispiacerebbe di usare il termine “Aves” per il clade “degli animali piumati”. Se questo modo di pensare fosse applicato alla nuova scoperta, dovremmo quindi concludere che Ornithodira è un sinonimo junior di Aves, e che quindi dinosauri e pterosauri sono tutti, di fatto, uccelli in quanto animali piumati? So che è il medesimo argomento usato in passato per i maniraptori soltanto, ma se concludessimo che piume complesse compaiono alla base di pan-Aves, perché non riconoscere che allora a tale gruppo va legittimamente dato il nome di “uccelli”?
Da Theropoda, il blog di Andrea Cau
Bibliografia:
Con la scoperta di strutture filamentose in vari dinosauri (prima theropodi, poi anche in ornithischi), si è acceso il dibattito sulla relazione esistente tra i filamenti degli pterosauri e quelli dei dinosauri. Sono strutture omologhe, comparse negli antenati comuni di pterosauri e dinosauri, ed ereditate da ambo i gruppi? Oppure, sono frutto di una convergenza adattativa, e quindi sono comparse indipendentemente, più volte, negli pterosauri, nei theropodi e negli ornithischi, ma non sono un retaggio ereditato dal loro più recente antenato comune?
Il problema nell’affrontare questo problema in modo rigoroso è che la preservazione di queste strutture filamentose è condizionata dalle caratteristiche del deposito sedimentario in cui si fossilizza il corpo dell’animale. Esiste un “filtro tafonomico” che maschera la effettiva distribuzione di queste strutture in tutti i potenziali possessori. Certi animali potrebbero non essere mai morti nel posto giusto per la conservazione delle loro piume, col risultato che potremmo non avere mai traccia del loro piumaggio, ma solo le ossa. Non è un caso, infatti, che l’unico grande gruppo di Ornithodira per il quale attualmente non esiste alcuna traccia di piumaggio, i sauropodomorfi, sia anche quello che non viene mai rinvenuto nei giacimenti ad elevata conservazione in cui abbondano le tracce di piumaggio associate a theropodi e pterosauri. In attesa di avere qualche indicazione sulla presenza o meno di piumaggio nei sauropodomorfi, le due interpretazioni in conflitto persistevano ognuna tenacemente nella propria posizione.
Una soluzione alternativa, avrebbe potuto provenire sempre da questi giacimenti ad elevata conservazione. Il ragionamento è il seguente: se l’ipotesi dell’“evoluzione convergente” può funzionare per spiegare la presenza di filamenti semplici in pterosauri e dinosauri, la stessa ipotesi non regge molto bene qualora si scopra che sia i dinosauri che gli pterosauri presentavano filamenti complessi. Non è molto credibile che strutture complesse ed elaborate evolvano nel medesimo modo in animali non imparentati, per mero effetto dell’adattamento. I mammiferi ne sono una prova. Dopo tutto, anche i mammiferi hanno filamenti semplici (evolutisi in modo autonomo rispetto a dinosauri e pterosauri) ma non presentano mai i filamenti complessi che formano le piume. Se i filamenti complessi sono una “facile” conseguenza di quelli semplici, come mai i mammiferi non hanno mai evoluto “mammalo-piume” nei 200 milioni di anni della loro storia? Pertanto, qualora trovassimo delle piume complesse anche negli pterosauri, questo sarebbe un robusto argomento a favore della origine comune di queste strutture a partire dall’antenato comune di dinosauri e pterosauri. Ipotizzare che un qualche misterioso fenomeno di convergenza ecologica possa portare le piume in pterosauri e dinosauri è difatti molto più debole del riconoscere che invece questi animali le presentano perché condividono il medesimo meccanismo genetico che produce queste complesse strutture tegumentarie. Purtroppo, qualora questa eventualità non si verifichi, non possiamo usare tale assenza come prova di alcunché.
Fin qui, i ragionamenti teorici. Da qualche anno, ero a conoscenza dell’esistenza di pterosauri eccezionali, nei quali sarebbe preservato un tipo di tegumento più complesso dei filamenti. Oggi, Yang et al. (2018) descrivono due pterosauri anurognatidi dall’inizio del Giurassico Superiore cinese. I due esemplari sono quasi completi e squisitamente preservati. In particolare, il corpo risulta ricoperto da almeno 4 tipi di strutture tegumentarie. Abbiamo filamenti semplici, come osservato in altri pterosauri in passato, assieme a filamenti multipli che si irradiano dall’apice di un filamento centrale comune, assieme a ciuffi di filamenti che partono da uno stelo comune, assieme a ciuffi di lunghi filamenti uniti in una base comune. Alcuni di questi filamenti mostrano una differenza di colore lungo l’asse centrale, che indica una cavitazione interna del filamento.
Gli unici altri animali noti per avere filamenti cavi internamente e filamenti a differenti livelli di complessità sono i dinosauri. In particolare, i filamenti complessi di questi pterosauri sono comparabili ai diversi stadi di piumaggio osservato nei coelurosauri. Fossero stati rinvenuti associati alle ossa di un maniraptoro, nessuno avrebbe esitato a chiamare queste strutture col nome di “piume”.
Pertanto, questa scoperta conferma e rafforza l’ipotesi che i filamenti degli pterosauri siano omologhi ai filamenti dei dinosauri, e che quindi pterosauri e dinosauri siano strettamente imparentati in Ornithodira. Inoltre, la presenza negli pterosauri di piume a differenti gradi di complessità supporta l’idea che le piume, non solo i filamenti semplici, siano un carattere ancestrale di tutti i dinosauri. Restiamo in attesa del primo sauropodomorfo con tracce di piumaggio.
Considerazione tassonomica secondaria, ma forse non troppo banale. Alcuni nomi di clade sono stati definiti in base alla presenza di piumaggio, e a non pochi biologi non dispiacerebbe di usare il termine “Aves” per il clade “degli animali piumati”. Se questo modo di pensare fosse applicato alla nuova scoperta, dovremmo quindi concludere che Ornithodira è un sinonimo junior di Aves, e che quindi dinosauri e pterosauri sono tutti, di fatto, uccelli in quanto animali piumati? So che è il medesimo argomento usato in passato per i maniraptori soltanto, ma se concludessimo che piume complesse compaiono alla base di pan-Aves, perché non riconoscere che allora a tale gruppo va legittimamente dato il nome di “uccelli”?
Da Theropoda, il blog di Andrea Cau
Bibliografia:
Yang Z. et al., 2018. Pterosaur integumentary structure with complex feather-like branching. Nature Ecology and Evolution https://doi.org/10.1038/s41559-018-0728-7
Immagine: da Yang Z. et al., 2018.
