Evoluzione e mammiferi

William Buckland era involto in uno dei primi scavi sistematici di un giacimento paleontologico - la caverna di Kirkdale nello Yorkshire, su cui pubblicò un resoconto nel 1822 e 1823. La fauna ritrovata é abbastanza tipica per ritrovamenti di questo genere, mammiferi del Pleistocene, tra cui resti abbondanti di iena delle caverne. Studiando la distribuzione dei fossili e segni sulle ossa concluse che l´accumulazioni delle ossa era avvenuta tramite le stesse iene, e la caverna era stata usata come covo.

Fig.1. Sezione dalla caverna di Paviland nel Wales, da William Buckland 1823 Reliquiae Diluvianae.

Fig.2. Buckland indaga il passato della caverna di Kirkdale, da Buckland 1823.

Buckland era geologo e paleontologo, ma anche credente convinto, secondo la sua interpretazione la caverna era stata l´ultimo rifugio degli animali prima di perire nel diluvio universale.

Buckland ha descritto anche il primo mammifero mesozoico nel 1827. Una delle prime due mandibole provenienti dalle argille di Stonesfield, datate al Giurassico medio, furono raccolte da William Broderip nel 1812. L´età dei resti era sorprendente considerando la successione stratigrafica ricostruita da Cuvier, con mammiferi caratteristici dell´era terziaria, ma Cuvier a differenza di altri ricercatori, fu uno dei primi naturalisti a accettare questo reperto e la sua antica età.
Dopo acerrime discussioni sull'età e la corretta identificazione, grazie alla sua autorità, il paleontologo Owen declamò che i resti rappresentavano senza ombra di dubbio un piccolo marsupiale insettivoro del Giurassico.
Nel 1859 Darwin pubblica la sua opera "On the Origin of Species", e i fossili finora ritrovati vengono interpretati da una nuova generazione di scienziati nella nuova luce di questa idea.

Un buon esempio per quel periodo e i cambiamenti nella paleontologia é la rivalità tra Owen e Thomas Henry Huxley (1825-1895). La visione di Owen degli archetipi come forme ideali e originali di animali, sarebbe potuto essere riconciliata con minori compromessi a quella di Darwin, ma Huxley si proclamò ufficialmente sostenitore di Darwin nella sua benevolente critica dell´evoluzione in "The Times", é sforzo Owen ad opporre la nuova teoria.

Una classica iconografia di come ci si immaginava l´evoluzione nei primi tempi é la linea evolutiva del cavallo, a cui Huxley contribuì convinto dalle ricerche di O.C. Marsh sulle successioni stratigrafiche nordamericane nel 1876, che i progenitori degli odierni cavalli erano le specie nordamericane come l´Eohippus.

Fig.3. L´evoluzione del cavallo come immaginata 100 anni fa, pochi erano i resti a disposizione, e sopratutto l´assunzione che l´evoluzione sia un progredimento verso una fine specifica -il presente- ha fatto disegnare ai ricercatori un classico esempio di scala naturale, da: Matthew W.D. (1926): The evolution of the horse: a record and its interpretation. Q Rev Biol. 1:139-85.

Fig.4. Uomo primitivo (Eohomo) e il primo cavallo (Eohippus), con questa simpatica caricatura T.H. Huxley spiegherà la teoria dell´evoluzione nel 1876.

Mucchio d´ossa

Fig.1. Scheletro di ??? FONTE: animalskeletons.net

Un quiz per le vostre conoscenze di scheletri dei mammiferi (in tedesco).

Bats and dolphins share the same evolution

Dolphins and bats have both evolved separately, but through the same genetic change, the specialized molecular structure of inner-ear hair cells that allow them to detect high frequency sounds and to use it for echolocation.

Scientists at Queen Mary, University of London have shown that the remarkable ability is shared by these very different animals at a much deeper level than anyone previously realised - all the way down to the molecular level.
Writing in the journal Current Biology, they describe how dolphins and bats have both evolved the same specialised form of inner-ear hair cells that allow them to use sophisticated echolocation: detecting unseen obstacles or tracking down prey by making a high frequency noise and listening for the echo that bounces back.

"The natural world is full of examples of species that have evolved similar characteristics independently, such as the tusks of elephants and walruses," said Stephen Rossiter of Queen Mary's School of Biological and Chemical Sciences. "However, it is generally assumed that most of these so-called 'convergent traits' have arisen by different changes in the animal's DNA. Our study shows that this very complex ability - echolocation - has in fact evolved by identical genetic changes in bats and dolphins."
According to Rossiter, the discovery represents an "unprecedented" example of convergence between two very different animals, and suggests that further studies might unearth more genetic similarities between species than scientists would have suspected.

"We were surprised by the strength of the evidence for convergence between these two groups of mammals, and, related to this, by the sheer number of convergent changes in the DNA that we found," he said.
Rossiter and colleague James Cotton teamed up with Shuyi Zhang from East China Normal University to sequence the Prestin gene, which describes a key protein found in the inner-ear hair cells of all mammals. The researchers discovered that this gene shows the very same changes in bats and dolphins, the results also clearly show how genetic changes have built up over time.

The Prestin protein is known to drive the vibration of the hair cells in response to sound. It is possible that the genetic changes observed in bats and dolphins allow more rapid vibrations and, therefore, the higher frequency hearing that is needed for echolocation. Rossiter added; "the fact that it is the very same genetic changes that occurred twice in nature suggests that there might be a limited number of evolutionary routes to high frequency hearing in mammals".
FONTE

Un notevole caso di convergenza evolutiva è stato osservato tra due gruppi di mammiferi superficialmente molto differenti tra di loro. Delfini e pipistrelli hanno evoluto separatamente, ma attraverso la stessa modificazione genetica, la struttura molecolare delle cellule ciliate interne dell'orecchio, che permettono loro di rilevare i suoni ad alta frequenza che utilizzano per l'ecolocalizzazione.

I ricercatori hanno sequenziato il gene che codifica la "Prestina", una proteina presente in tutte le cellule ciliate dell'orecchio mammaliano e che li rende elastici e abili a vibrare in risposta al suono. Nel gruppo dei pipistrelli e delfini il codice genetico e le mutazioni di esso sono identiche.
È possibile che le modificazioni specifiche del gene e della proteina osservate in questi due gruppi consenta alle cellule vibrazioni più rapide, e quindi percepire le frequenze che sono necessarie per l' ecolocalizzazione.

BIBLIOGRAFIA:
LIU et al. (2010): Convergent sequence evolution between echolocating bats and dolphins. Current Biology 20: R53-R54, 26.

Bones and echolocation

Echolocation is an active form of orientation in which animals emit sounds and then listen to reflected echoes of those sounds to form images of their surroundings in their brains. Although echolocation is usually associated with bats, it is not characteristic of all bats. Most echolocating bats produce signals in the larynx, but within one family of mainly non-echolocating species (Pteropodidae), a few species use echolocation sounds produced by tongue clicks. Here we demonstrate, using data obtained from micro-computed tomography scans of 26 species (n = 35 fluid-preserved bats), that proximal articulation of the stylohyal bone (part of the mammalian hyoid apparatus) with the tympanic bone always distinguishes laryngeally echolocating bats from all other bats (that is, non-echolocating pteropodids and those that echolocate with tongue clicks). In laryngeally echolocating bats, the proximal end of the stylohyal bone directly articulates with the tympanic bone and is often fused with it. Previous research on the morphology of the stylohyal bone in the oldest known fossil bat (Onychonycteris finneyi) suggested that it did not echolocate, but our findings suggest that O. finneyi may have used laryngeal echolocation because its stylohyal bones may have articulated with its tympanic bones. The present findings reopen basic questions about the timing and the origin of flight and echolocation in the early evolution of bats. Our data also provide an independent anatomical character by which to distinguish laryngeally echolocating bats from other bats.

Fig.1. Tomografia di pipistrello con il sistema di ossa caratteristico per quelle specie che producono gli ultrasuoni nella laringe (Fonte: Robarts Research Institute).

Tra i pipistrelli non tutti usano l´ecolocazione, ma tra quelli che la usano si possono distinguere due tipi: quelli che producono gli ultrasuoni tramite lo schiocco della lingua, e quelli che usano la laringe. La ricerca condotta su 26 specie ha mostrato che in tutte le specie che usano il secondo metodo esiste un caratteristico ossicino che collega la laringe con il timpano dell´orecchio. Grazie a questa scoperta in futuro si potrà distinguere meglio anche il tipo di ecolocazione nelle forme fossili di pipistrelli, in più questo dettaglio potrebbe riaprire la discussione sul più antico pipistrello conosciuto -Onychonycteris finney- e se era capace di usare il sistema di orientamento tramite ultrasuoni.

BIBLIOGRAFIA:
VESELKA et al. (2010): A bony connection signals laryngeal echolocation in bats. Nature online publication 24 January 2010; doi:10.1038/nature08737

Evolution: the song

Sul sito di DiscoverMagazine si è tenuta una simpatica competizione: i concorrenti dovevano spiegare la teoria dell'evoluzione con un video di non oltre 2 minuti, ecco il vincitore

Evolution: the song

Nuove ricerche su un vecchio problema: Estinzione della megafauna australiana

Gli ultimi 50.000 anni sono testimoni di una notevole perdita di specie di animali sul continente australiano, stime dell´estinzione comprendono un terzo delle specie di mammiferi e gran parte dei rettili e uccelli di grandi dimensioni. La causa di questa estinzione é ancora discussa tra cambiamento climatico o dell´ambiente e l´influenza dell´uomo.

Fig.1. Il tilacino si estinse sul continente australiano 3000 anni fa, nella Tasmania sopravisse fino al 1936, finche la caccia indiscriminata non fini completamente la specie.

Uno dei maggiori problemi é l´esatta datazione della scomparsa delle singole specie.
Scoperte in caverne e su rive di laghi fossili sembrano confermare che l´estinzione sia avvenuta prima dei 35.000 anni, ma altri siti al contrario fanno pensare che alcuni marsupiali giganti siano sopravissuti fino ai 25.000 o perfino 6.000 anni fa. L´esatta data é importante per determinare il colpevole: 50.000 anni fa l´uomo ha raggiunto il continente, mentre nell'arco di tempo dai 40.000 anni in poi il clima in Australia ha subito notevoli cambiamenti. e tra i 25.000 a 15.000 anni fa il livello marino si é abbassato di 100 metri.

Prima dell´estinzione 40 specie di marsupiali di grandi dimensioni pascolavano le praterie di cespugli dell´entroterra - lo studio di denti fossili conferma che alcune specie si cibavano di piante erbacee, mentre altre preferivano foglie e arbusti . Il suolo povero e il clima avverso sopportavano solo un ecosistema povero, nientedimeno il marsupiale erbivoro Diprotodon raggiungeva le due tonnellate di peso. Carnivori erano radi tra i marsupiali, sono conosciute solo alcune specie, la tigre marsupiale della Tasmania o tilacino (Thylacinus cynocephalus), il leone marsupiale (Thylacoleo carnifex) e il diavolo della Tasmania (Sarcophilus harrisii).

Nuovi metodi di datazione mostrano che i fossili delle specie di grandi dimensioni e i resti degli strumenti umani risalgano allo stesso periodo, caratterizzato da un clima mite - sarebbero le attività umane e non un cambiamento climatico all'origine dell'estinzione della megafauna australiana avvenuta 40.000 anni fa.
Ad affermarlo è un nuovo studio i cui risultati sono riportati sulla rivista "Science" a firma di Richard Roberts dell'Università di Wollongong e di Barry Brook dell'Università di Adelaide. A far propendere per la spiegazione umana vi sono i nuovi metodi di datazione che mostrano come gli esseri umani e la megafauna siano coesistiti per un periodo di tempo relativamente breve in Australia, poiché i resti fossili delle ossa e gli strumenti degli aborigeni sono datati allo stesso periodo.
Ciò fa pensare che sia la caccia e il fuoco usato dall´uomo per spianare la vegetazione sono la causa più diretta della scomparsa di molte specie di grandi dimensioni. "Il dibattito sulle possibili cause delle estinzioni del tardo Pleistocene è continuato per più di 150 anni, con gli studiosi divisi su due fronti contrapposti", ha spiegato Brook. "L'Australia è stata colonizzata durante un periodo in cui il clima era relativamente favorevole, il che corrobora l'ipotesi che sia stato l'uomo, e non il cambiamento climatico a causare l'estinzione."
A confondere notevolmente il quadro delle conoscenze è stato il sito di Cuddie Springs, nella parte occidentale del New South Wales, in cui i fossili di enormi canguri, uccelli giganti e di diprotodonti furono trovati negli stessi strati sedimentari con utensili in pietra, inducendo gli studiosi ad accettare "l'inequivocabile evidenza" di una lunga coesistenza dell'uomo con la megafauna.
In quest'ultimo articolo pubblicato su Science, invece, Roberts argomenta che la datazione diretta dei fossili mostra che fossili e strumenti umani del sito si sono mescolati nell'arco di migliaia di anni, molto dopo l'estinzione degli animali giganti. "Dato che gli esseri umani arrivarono in Australia tra 60.000 e 45.000 anni fa, l'impatto umano fu il fattore principale che causò l'estinzione, o tramite la caccia o tramite lo sconvolgimento dell'habitat", ha aggiunto Brook.

Ma secondo lo studio del sito menzionato di Cuddie Springs (datato a 36.000 ai 30.000 anni) da parte di FILLIOS et al. i risultati non confermano l´ipotesi di ROBERTS e BROOKS. La sua tafonomia sembra mostrare che gli uomini in questo sito lavoravano ossa di animali già morti, la megafauna però esisteva ancora (cioè per molto tempo dopo l´arrivo dei cacciatori), anche se in declino, e l´uomo mostrava poco impegno a cacciarla.

BIBLIOGRAFIA:
FILLIOS, M.; FIELD, J. & CHARLES, B. (2010): Investigating human and megafauna co-occurrence in Australian prehistory: Mode and causality in fossil accumulations at Cuddie Springs.Quaternary International 21: 123-143
ROBERTS, R.G. & BROOK, B.W. (2010): And Then There Were None? Science Vol. 327 (5964):420 - 422
Le Scienze (Ed.) (online 22.01.2010): La soluzione di un annoso dibattito - La mano dell'uomo dietro l'estinzione della megafauna australiana.

Ontogenesi e filogenesi

Lo studio dell'ontogenia nei mammiferi fossili è per lo più limitata a forme postnatali e stadi di crescita progredita. Questi fossili forniscono la prova della plasticità di sviluppo di un gruppo in relazione a determinati fattori ecologici, per esempio cambiamenti nelle proporzioni allometriche come risultato dell'adattamento a nuove condizioni o aree colonizzate (si pensi al gigantismo o nanismo insulare).
Nei mammiferi e antenati di essi per questi studi sono particolarmente adatti i denti, tramite l'istologia dei tessuti e il modo in cui viene rimpiazzata le dentatura: considerando le relazioni filetiche, si può ricostruire caratteri fisiologici come longevità e età di maturità sessuale.
Durante l'evoluzione dei Sinapsidi in questo modo si osserva una graduale, ma convergente evoluzione di caratteri nei vari gruppi.
La considerazione di caratteri osservabili nel record fossile, e il loro sviluppo in ambito fisiologico, può dare importanti dati per l'ontogenesi, e cosi la funzione dei geni, di animali estinti.

BIBLIOGRAFIA:
SANCHEZ-VILLAGRA (2010): Developmental palaeontology in synapsids: the fossil record of ontogeny in mammals and their closest relatives. Proceedings of the Royal Society B. doi: 10.1098/rspb.2009.2005

Lemuria alla deriva

La fauna del Madagascar è unica - molte specie di animali sono endemici di questa isola, circa il 90 per cento dei mammiferi, rettili e anfibi possono essere trovati solo qui, e ancora di recente gli scienziati sono riusciti a scoprire nuove specie di lemuri.

Un team internazionale di ricerca ha annunciato di avere trovato le prove che gli animali che vivono sull'isola l' hanno raggiunta tramite correnti marine. Lemuri, manguste e volpi volanti potrebbero essere stati trasporti sull'isola circa 50 milioni di anni fa su zattere naturali dal continente africano.
Lo studio di Matthew Huber della Purdue University (Stato di Indiana) e Jason Ali, Università di Hong Kong è stato pubblicato sulla rivista "Nature".

Madagascar in tempi geologici era una parte del Gondwana, un continente che comprendeva l'Africa, l'India, l'Australia, il Sud America e l'Antartide. La ricostruzione tettonica prevalente è che il Madagascar si sia separato circa 180 milioni anni fa insieme con l'India dal Gondwana, per poi finire circa 60 milioni anni fa completamente isolata dal resto delle terre emerse.

La tesi che gli antenati degli animali odierni abbiano raggiunto l'isola tramite zattere naturali, per esempio su tronchi o parti di piante galleggianti, non è nuova. Il paleontologo George Gaylord Simpson la ipotizzo nel 1940: Per un lungo periodo individui singoli sono piaggiati sull'isola é hanno fondato una nuova popolazione.
Questa teoria di Simpson però è stata spesso messa in discussione, le condizioni geografiche e geologiche non sembrano confermarla - in particolare le correnti oceaniche e i venti tra il Madagascar e l'Africa corrono verso sud o sud-ovest - e quindi si allontanano dall'isola.

Huber e Ali hanno sviluppato un modello al computer, in cui sono state simulate le condizioni sulla terra di 20 fino a 60 milioni di anni fa. In questo modo sono riusciti a dimostrare che le correnti oceaniche tra l'Africa e il Madagascar sotto le presunte diverse condizioni ambientali correvano prevalentemente da ovest a est. Inoltre, queste correnti erano abbastanza forti per trasportate gli animali abbastanza rapidamente dalla Tanzania e Mozambico sull'isola, prima che disidratazioni e fame li uccidessero.

Fig.1. Immagine della distribuzione di correnti marine attuali (da ALI & HUBER, presa da "laelaps").

Nel corso del Miocene (23Ma) il Madagascar si è spostato verso nord, mentre le correnti oceaniche hanno sviluppato la conformazione moderna. Secondo questo modello si spiegherebbe anche cosi l'osservazione, che in tempi geologici più recenti, nessun altro grande animale abbia raggiunto l'isola.

"La plausibilità delle ipotesi Simpson è stato così dimostrato ", spiega Huber. Questi nuovi sviluppi potrebbero smentire l'ipotesi alternativa, che il Madagascar sia stato colonizzato tramite lingue di terra tra Africa e India.

BIBLIOGRAFIA:
ALI J., & HUBER, M. (2010): Mammalian biodiversity on Madagascar controlled by ocean currents. Nature DOI: 10.1038/nature08706

Nuovo genere di delfino fossile dal Pliocene

Istituito un nuovo genere di delfino fossile, i risultati dello studio sono stati pubblicati sulla rivista internazionale "Neues Jahrbuch für Geologie und Paläontologie":

Sebbene i ritrovamenti di delphinidae fossili siano relativamente scarsi in tutto il mondo, sono invece eccezionalmente abbondanti in Italia. Il delfinide scoperto dai ricercatori del Gamps fa però eccezione. Gli esemplari noti al mondo di questa specie si contano infatti sulle dita di una mano. Si tratta di un reperto fossile che fino a qualche anno fa era attribuito alla specie “Stenella” giulii (LAWLEY, 1876), un cetaceo preistorico che aveva il suo areale nella Toscana pliocenica, di cui attualmente si conoscono al mondo solo quattro esemplari.
Uno di questi fu scoperto nel 1876 da Roberto Lawley presso il Poggetto dei Greppioli che si trova a circa 1 km a sud-est di Lorenzana (Pisa). Originariamente, del fossile di Lawley era conservato il cranio quasi completo, numerose vertebre, molte coste, lo sterno e un arto e per la sua completezza fu considerato l’olotipo di questa specie. Il reperto apparteneva al naturalista toscano, ma andò perduto per sempre dopo la sua morte nel 1881. Venne dunque preso come olotipo il calco in gesso del reperto di Lawley, che venne realizzato prima della scomparsa dell’originale. Il calco è attualmente conservato presso il Museo di Geologia e Paleontologia, Università di Bologna, ed è stato descritto in dettaglio da Bianucci (1996).

Le nuove analisi dei quattro reperti fossili attribuiti a questa specie fossile, il confronto con esemplari attuali del genere Stenella e l’integrazione dei nuovi dati forniti dall’esemplare scoperto dal Gamps, che è stato studiato anche grazie ad una serie di TAC (tomografie computerizzate) eseguite dallo staff di radiologia presso l'ospedale di Santa Maria Nuova a Firenze, effettuate per meglio definire i caratteri anatomici, hanno permesso ai ricercatori di riferire la specie “Stenella” giulii al un nuovo genere: Etruridelphis. La scoperta e la successiva pubblicazione scientifica uscita in questi giorni, hanno consentito di definire meglio le conoscenze su questo nuovo genere di mammifero marino, attualmente estinto. Mai come adesso, grazie a questo ritrovamento, possiamo affermare che ci troviamo di fronte ad un reperto che non ha eguali, il più completo al mondo della specie Etruridelphis giulii. Le differenze tra Etruridelphis e tutte le specie attuali di Stenella spp. si possono riassumere in:

I) Maggior dimensione del cranio II) Area premascellare più ampia e più piatta sul rostro III) Processo superiore del periotico più stretto IV) Inferiore processo muscolare del malleus.

FONTE [ANSA]

Bibliografia:
Bianucci; Vaiani & Casati (2009): A new delphinid record (Odontoceti, Cetacea) from the Early Pliocene of Tuscany (Central Italy): systematics and biostratigraphic considerations. Neues Jahrbuch für Geologie und Paläontologie - Abhandlungen 254 (3): 275-292

Charles Darwin attaccato da ratto gigante

"1835 d.c. Charles Darwin, attaccato da un ratto gigante alle Galapagos, ritorna a casa Nettuniano convinto."
www.pikaia.eu

"I had no idea at the time, to what kind of animal these remains belonged".
C. Darwin 1839

Durante i primi anni del suo viaggio a bordo della HMS Beagle, Charles Darwin raccoglie un considerevole numero di mammiferi fossili da diverse località in Argentina e Uruguay. Ha recuperato il suo primo fossile a Punta Alta il 23 settembre 1832, e gli ultimi nel 1834 a Puerto San Julián. I fossili vengono per primo inviati verso l'Inghilterra al suo ex-mentore - il botanico / geologo John Stevens Henslow- e poi depositati nel Royal College of Surgeons di Londra, dove infine vengono studiati e classificati dal celebre paleontologo Richard Owen tra il 1837 e il 1845.

Sulla base del materiale fossile Owen descrive una ricca varietà di mammiferi del Pleistocene, tra cui Equus curvidens, Glossotherium sp., Macrauchenia patachonica, Mylodon darwini, Scelidotherium leptocephalum e lo strano Toxodon platensis.
Purtroppo nell'aprile dell'anno 1941 la collezione paleontologica del Royal College viene seriamente danneggiata dai bombardamenti tedeschi, quasi il 95% della raccolta viene distrutto. A partire dal 1946 il restante materiale è stato trasferito al Museo di Storia Naturale di Londra, dove è tuttora ospitato.

Fossili erano conosciuti in Sud America fin da prima dei conquistadores spagnoli, ma erano stati interpretati come i resti di creature mitologiche o giganti, annientato in tempi remoti dagli dèi. Nel 1774 il gesuita inglese Thomas Falkner scrive: "Sulle rive del fiume Carcarania…si trovano un gran numero di ossa, di una grandezza straordinaria, che sembrano umane."

Solo 32 anni dopo il naturalista francese George Cuvier pubblica il primo lavoro scientifico su un fossile di mammiferi del Sud America, e lo chiama Megatherium americanum - il bradipo gigante. Poi nel 1806 Cuvier descrive in maniera preliminare tre individui di proboscidati americani, che attribuisce al genere Mastodon.
Dopo queste prime indagini ancora nel 1838 Owen scrive nel suo paragrafo di apertura del suo lavoro sui mammiferi fossili raccolti da Darwin: "Ci si aspetta che la descrizione di resti ossiferi di mammiferi estinti, che si collocano tra i risultati più interessanti della ricerca svolta in Sud America dal signor Darwin, dovrebbe essere preceduta da un riassunto dei mammiferi fossili precedentemente scoperti su quel continente. I risultati di tale retrospettiva sono tuttavia da riassumere in una breve dichiarazione; i relitti dal Sud America di mammiferi estinti sinora descritti, per quanto ne sono a conoscenza, sono limitati a tre specie di Mastodon e il gigantesco Megatherium."

Il giovane Darwin alle prime armi con la determinazione dei fossili si è più volte sbagliato, ha attribuito osteodermi trovati (considerato da Owen a far parte del gigante "Armadillo" Glyptodon) a Megatherium, seguendo una ricostruzione di Cuvier di un bradipo corazzato. I molari di Toxodon sono stati interpretati da lui come resti di un roditore gigante, ma anche Owen dopo aver notato il sbaglio ammette che questi denti mostrano veramente una certa somiglianza a quelli di roditori.

Owen da parte sua sbaglia nel rapporto generale di questi mammiferi errato, attribuendo e implicando una parentela vicina con alcuni generi a gruppi di animali esistenti tuttora. Influenzato dalla proposta di Owen, Darwin riassume che "Il risultato più importante di queste scoperte è la conferma della legge che gli animali esistenti hanno una stretta relazione con le specie estinte." (1839), sicuramente un ulteriore indizio per Darwin che la specie non è isolata e immutabile nel tempo.
Ironia della sorte, nell'errore(i) di Darwin c'è un poco di verità, Toxodon viene oggi considerato una forma peculiare degli ungulati sudamericani, a loro volta lontanamente imparentati a roditori e guanachi, mentre il Glyptodont, con le sue grandi dimensioni, non è da considerare un antenato degli Armadilli odierni, ma al contrario, questi ultimi sono antecedenti al primo.

Bibliografia:
FERNICOLA; VIZCAINO & DE IULIIS (2009): The fossil mammals collected by Charles Darwin in South America during his travels on board the HMS Beagle. Revista de la Asociacon Geologica Argentina. 64(1): 147-159

Sinapsidi rimasti senza respiro?

Una ricerca condotta sul meccanismo di respirazione dell´alligatore ha mostrato che funziona in modo simile a quello di uccelli (con un flusso costante attraverso i polmoni) - sistema che non offre molti vantaggi sotto condizioni normali, ma é molto efficace e superiore al sistema dei mammiferi sotto condizioni di minore concentrazione di ossigeno nell´aria Assumendo che questo é una caratteristica molto antica, condivisa dagli antenati dei moderni alligatori e uccelli - gli arcosauri nel Permiano e Triassico usavano il stesso sistema di respirazione.

La transizione del Permiano al Triassico é distinta da una notevole crisi biologica, in cui la supremazia dei sinapsidi fu rovesciata in favore degli arcosauri. Secondo la ricerca una possibile spiegazione di questo fenomeno potrebbe essere proprio il sistema più efficace di sfruttare basse concentrazioni di ossigeno. 250 milioni di anni di anni la concentrazione di ossigeno si abbasso fino a 12% (la causa non é completamente chiara, la concentrazione moderna é di circa 21%), dando cosi ai primi arcosauri un notevole vantaggio evolutivo.

È interessante notare che anche l´avvento dei cinodonti coincide con questo periodo. I cinodonti mostrano una riduzione della mobilità e numero delle costole, attribuito all´evoluzione di un diaframma tra polmoni e intestino, che aiutava a espandere e comprimere i polmoni - e cosi facendo la capacità per la respirazione (anche se sembra che non sia bastato...).

L´Opossum di Cuvier

"Ogni forma di vita è da considerare come unita, è un sistema chiuso e unificato, in cui le singole parti si corrispondono e lavorano insieme: Una determinata azione richiama una determinata reazione. Nessuna delle parti può cambiare, se non allo stesso tempo cambiano le altre. Da qui la conseguenza, che se si osserva una singola parte, si possono dedurre le altre."

Il 1. febbraio 1796 il naturalista francese Cuvier tiene una presentazione sui proboscidati moderni e fossili. Ha studiato molte ossa ritrovate in Europa, Siberia, America, Africa e India, e come risultato ha descritto una nuova specie fossile, il primo elefante - Elaphas primigenius. Cuvie è convinto dal materiale disponibile che si tratti di una specie del passato, non si tratta di ossa degli elefanti recenti o degli animali dell'esercito di Annibale, questa specie è estinta. Cuvier viene considerato il fondatore dell' anatomia comparata, da parti dello scheletro di un animale si può ricostruire l' intero animale e il suo comportamento. "Se le viscere di un animale sono specializzate a digerire carne, anche la mascella e i denti devono essere adatti a ingoiare la preda, e gli artigli a catturare e a lacerare la carne. Il suo sistema di locomozione deve essere adatto a cacciare la preda, i suoi sensi devono registrarla già da lontano. La natura deve aver provvisto il suo cervello con l'istinto di intrappolare la vittima." Considerando queste premesse, Cuvier può essere considerato il fondatore della moderna paleontologia e osteologia dei Mammiferi. Egli pubblicò un gran numero di scritti concernenti questi settori di ricerca: Le sue ricerche sui mammiferi attuali comprende trattati sull'osteologia del Rhinoceros indicus, del tapiro, dell'Hyrax capensis, dell'ippopotamo, del bradipo, del lamantino e altri. Esamino resti plio-pleistocenici del Megalonyx, del Megatherium, della iena delle caverne, del Palaeotherium, oltre che a studiare e descrivere varie specie estinte di rinoceronte, ippopotamo, elefante, lamantino, foca e l'orso delle caverne. Esamino intensamente i mammiferi estinti ritrovati negli strati dell'Eocene di Montmartre, tra cui il marsupiale fossile Didelphys gypsorum - chiamato per la sua somiglianza con l´oposum americano "Opossum di Montmartre".

Fig.1. Didelphys gypsorum pubblicato in "Recherches sur les ossements fossiles de quadrupedes" (1812).

"La sagoma che é stata impressa é debole, la si deve osservare molto da vicino per riconoscere qualcosa. Ma quanto valore ha, sono le impronte di un animale, di cui senno non avremmo traccia."

Il fossile di è ben conservato, dai caratteri della mandibola e i denti Cuvier capisce che si trattava di un animale imparentato con l'Opossum e prevedeva che insieme al resto dello scheletro si doveva trovare anche le due ossa che sorreggono il marsupio nell' animale vivo* - fu un trionfo del metodo di Cuvier quando queste ossa furono realmente trovate sotto gli occhi degli esperti che aveva invitato agli scavi.

I risultati delle principali ricerche paleontologiche e geologiche di Cuvier vennero alla fine resi pubblici in due opere distinte. La prima è la celebrata "Recherches sur les ossements fossiles de quadrupedes", pubblicata a Parigi nel 1812, la seconda è il suo "Discours sur les revolutions de la surface du globe", pubblicato nello stesso anno.

Fig.2. Profilo stratigrafico di Cuvier e Brongniart "Essai minéraligique sur les environs de Paris" (1° edizione 1808).

Cuvier sostiene come precedentamente Buffon che i fossili mostrano un´alternanza di diverse faune durante la storia geologica della terra, diverse "rivoluzioni" hanno modificato la faccia della terra, specie si sono estinte e state rimpiazzate da nuove. Per dimostrare questa teoria studia le successioni stratigrafiche del bacino di Parigi. In collaborazione con il giovane geologo Alexandre Brongniart dopo quattro anni di lavoro pubbliccano "Essai minéraligique sur les environs de Paris" (1° edizione 1808), opera con allegato una carta geologica e una sezione con sette strati, di cui alcuni contengono i fossili di vertebrati studiati da Cuvier (sopratutto la formzione di gesso in blu).

L'avvento dell'anatomia comparata promossa da Cuvier ha segnato l'inizio di un altro aspetto della paleontologia - la ricostruzione in vita da parte di scienziati e artisti degli animali estinti.
Usando i principi da lui formulati, Cuvier fece disegnare la prima ricostruzione accurata dal punto scientifico di un mammifero estinto. Nella sua opera "Recherches sur les ossemens fossiles" (1812) pubblicò disegni ricostruttivi di due mammiferi scoperti nei sedimenti del Terziario dei dintorni di Parigi, Palaeotherium e Anoplotherium.
Questo semplice atto e tentativo di creare la vita partendo dagli scheletri di animali antichi e poi modellare la carne su quelle ossa sembra naturale oggi, ma era una sensazione a quei tempi.
Per la prima volta chiunque poteva vedere e ammirare gli organismi del passato. Anche se i disegni di Cuvier sono semplici schizzi che mostrano gli animali in contorno, sono stati ampiamente riprodotti nel corso degli anni.

Fig.2. Le ricostruzioni di Palaeotherium e Anoplotherium dai disegni di C.L. Laurillard.

*Nella sua opera Gideon A. Mantell (1854, The Medals of Creation. pag.804) osserva che in alcuni marsupiali queste ossa sono solo piccole appendici di cartilagine, come esempio cita il caso dell´Oppossum a testa di cane o iena della Tasmania - il tilacino. Se si sarebbe solo in possesso delle ossa, e non esemplari vivi - anche se all´orlo dell´estinzione (sic), non si potrebbe attribuire l´animale con certezza ai marsupiali.

I primi mammiferi

Sembra accertato che mammiferi fossili furono per la prima volta notati e interpretati in chiave mitologica già nell'antichità (Ercole contro Ceto).Ossa giganti furono intensamente raccolti e disposti in luoghi pubblici come chiese (dove talora si possono ancora trovare oggi) o collezioni private nel continente europeo - sopratutto in Francia, Germania, Austria, Svizzera e Italia - durante il medioevo. I giacimenti del Pliocene e Pleistocene, perlopiù facili da scavare, dato che non consolidati, contenevano spesso ossa di mammut, rinoceronte lanoso e altri animali della tundra. La vera natura di queste scoperte rimase pero incerto, le spiegazioni proposte spaziavano da resti di essere mitici come dragoni, giganti e unicorni, alle vittime del diluvio, a semplici forme generate spontaneamente dalla terra. Fino al 17° secolo le opinioni se i resti fossili rappresentavano esseri viventi differivano da autore a autore - le conoscenze anatomiche, anche di animali domestici come cavalli e bovidi, era sorprendentemente limitata. Nel 18° secolo il progresso scientifico rende ovvio che le ossa fossili possono essere comparate con animali odierni - il che fa sorgere ulteriori quesiti - molti fossili appartengono a animali sconosciuti in Europa, ma tuttora viventi, o forse ancora viventi, su altri continenti o in altre fasce climatiche.
Thomas Molyneux, un sacerdote irlandese, descrive nel suo trattato del 1697 " La discussione riguardante le grandi corna spesso ritrovate nella terra dell'Irlanda…" grandi palchi, che attribuisce all'alce nordamericano (invece appartengono al cervo irlandese Megaloceros), forse estinto localmente nell'Irlanda a causa della caccia. L'estinzione completa e definitiva di una specie - creata perfettamente da dio- sembra al momento ancora impensabile.


Solo dopo il 1768, con le scoperte americane di ossa, identificate dal naturalista inglese Collinson come appartenente a un proboscidato sconosciuto, la possibilità che i resti rappresentano animali estinti diviene ragionevole. Con sempre più fossili come testimonianza a disposizione, e sopratutto grazie ai ragionamenti del naturalista francese Georges Cuvier (1769-1832) dal 1800 in poi le estinzioni di specie viene accettata come fatto scientifico. Il naturalista francese Georges-Louis Leclerc, Conte di Buffon (1707-1788) studia attentamente i vertebrati viventi e fossili. Nel libro "Les Epoques de la Nature" (1717) propone di suddividere l'età della terra - che assume in strabilianti 75.000 anni - in sette epoche distinte dalle loro caratteristiche faune, implicando che animali inadatti alle nuove circostanze si sono estinti, forse anche per cambiamenti climatici. "È impossibile" - scrive - "tramutare un elefante in una renna". Pero le sue idee sono troppo in anticipo rispetto a suoi tempi. Le sue ipotesi suscitano molta resistenza dai teologi della Sorbonne, e solo la sua amicizia con il re lo protegge da rappresaglie. Buffon per il suo stile letterario può essere considerato uno dei primi divulgatori scientifici, la sua opera Histoire Naturelle pubblica tra il 1749 fino al 1789, in cui ripropone la storia naturale dei quadrupedi é l´opera più letta del suo tempo.

Immagine: Tavola II, BUFFON (1781): Epochen der Natur übersetzt aus dem Französischen. Zweiter Band. www.biolib.de

Il canguro di Dollo

Nella seconda metà del 19 ° secolo i primi scheletri di dinosauri quasi completi e in connessione anatomica vengono scoperti, per ricostruirli vengono cercati animali odierni paragonabili, ma ancora troppe sono le lacune nel materiale fossile ritrovato. I dinosauri sembrano mostrare arti anteriori molto brevi se paragonati a quelli posteriori. A causa delle sproporzioni nelle dimensioni degli arti nel 1858 il paleontologo americano Leidy specula su una postura bipede dell'animale che denomina e ricostruisce - il Hadrosaurus.
Poi nel 1877 in una miniera di carbone nei pressi della città belga di Bernissart 31 scheletri perfettamente conservati vengono scoperti. L´eccezionale quantitá di esemplari consentí al paleontologo Louis Dollo (1857-1931) di descrivere in modo approfonditó l´anatomia e la biologia dell´Iguanodonte. In contrasto con gli arti posteriori possenti, la parte anteriore del corpo sembra troppo gracile che l'organismo in questione avrebbe potuto spostarsi a quattro zampe - il modello di rinoceronte di Owen deve essere scartata. Ma allora in paragone a che cosa si può ricostruire il corpo e la postura di questi animali? Inizialmente si pensa alle rane, poi struzioniformi (struzzi e compagnia), e finalmente al canguro (in posizione di riposo) come modello di riferimento.

Fig.1. La ricostruzione dei scheletri di Bernissart, con in sfondo lo scheletro di un canguro (Bruxel, Institut royale des sciences naturelles de Belgique).

Charles R. Knight (1874-1953) è un artista americano specializzato in disegni e modelli animali. Nel 1896/97 produce, in collaborazione con Edward Drinker Cope, il noto paleontologo del Museo Americano di Storia Naturale, un dipinto ad olio di un gruppo di dinosauro del genere Laelaps (nome nella mitologia greca di un cane infallibile nel cacciare la preda). Esso mostra due dinosauri nell'atto di fare (almeno sembra) una capriola!
L'immagine è ampiamente esposta e poi pubblicata nella rivista Century. Del pensiero accademico si diffonde nella cultura popolare. Lo scrittore Arhur Conan Doyle - conosciuto per le sue storie di Sherlock Holmes - nel 1912 scrive il romanzo "The Lost World". La trama: I dinosauri ritenuti estinti sono sopravvissuti su un altopiano fino ad oggi e finalmente scoperti da una spedizione di inglesi. L'improvvisa apparizione di un dinosauro egli descrive come segue: "Ho detto, volutamente "saltato", perché il mostro si muoveva come un canguro, e saltò dritto sulle sue potenti zampe posteriori - le zampe anteriori erano piegate davanti al petto. Sembrava più grande di un elefante eretto. Ma nonostante la sua mole enorme, i suoi movimenti erano molto agili." (Doyle 1912: p. 183).

Fig.2. C. Knigth (1896) "Laelaps"

La transizione P-T

L´estinzione di fine Permiano fu il più devastante evento per la vita sulla terra, gran parte degli animali terrestri o marini si estinsero. Stime parlano di una riduzione dei biota marini dell'80 al 96 %. Anche se l´esatta causa di questa estinzione di massa rimane sconosciuta, si assume una relazione con il vulcanismo in Siberia come possibile causa. Scoperte negli ultimi due decenni fanno comunque assumere che l´estinzione non fu un unico evento, ma tre singoli, di diversa portata, circa 272, 262 e 250 Ma fa. In questo periodo non solo il tasso di estinzione era più alto, ma anche la rigenerazione di nuove specie era minima.
Questo interessante passaggio nella storia della vita, anche per l´evoluzione dei rettili-mammiferi, purtroppo nel record fossile mostra molte lacune, in più sono soli pochi i luoghi dove si possono trovare successione del Permiano-Triassico complete e su vasta zona, tra cui il bacino di Karoo nel Sudafrica e il bacino del Ural nella Russia.

Fig.1. Diversitá di terapsidi durante la transizione Permiano - Triassico (da SAHNEY et al. 2008).

Bibliografia:

FRÖBISCH (2008): Global Taxonomic Diversity of Anomodonts (Tetrapoda, Therapsida) and the Terrestrial Rock Record Across the Permian-Triassic Boundary. PLoS ONE 3(11)
SAHNEY & BENTON (2008): Recovery from the most profound mass extinction of all time. Proc. R. Soc. B (2008) 275, 759-765

Mangiatori di uomini dello Tsavo

La storia ha ispirato tre film - l´ultima pellicola risale al 1996 con il titolo "The Ghost and the Darkness". Nel 1898 due leoni fecero strage degli operai impegnati nella costruzione di una linea ferroviaria nei pressi del fiume Tsavo nel Kenya, finche l´ufficiale inglese John Henry Patterson riuscì ad abbatterli. Leggenda vuole che le vittime fossero 135, mentre l´agenzia delle ferrovie contava 28. Ricercatori ora hanno esaminato la cartilagine dalle ossa e cheratina dai peli dei due leoni imbalsamati e esposti nel Natural History Museum of Chicago. Tramite la relazione degli isotopi di carbone e azoto la dieta di un animale può essere determinata con un´alta precisione. Secondo i risultati ottenuti, a uno dei leoni le vittime da attribuire sono 24, per il secondo 11 - con un totale di 35, screditando la leggenda sanguinaria.

Fig.1. Immagine di Patterson con il primo leone ucciso, da PATTERSON, J.H. (1907) :The Man Eating Lions of Tsavo. Field Museum press.

Bibliografia:

YEAKEL et al. (2009): Cooperation and individuality among man-eating lions. Proc Natl Acad Sci 106(45)

Il creazionismo in Italia

Eliminata dai programmi scolastici delle scuole medie dalla riforma Moratti nel 2004, la teoria dell´evoluzione é tornata dopo proteste l´anno successivo - senza la voce che prima del 2004 citava l´evoluzione biologica della specie umana...

Ma l´attacco di chi considera le specie animali il frutto di una creazione sopranaturale é continuata e ha raggiunto un triste culmine con il caso De Mattei contro Darwin.

La classe 3D del Liceo Scientifico "E. Torricelli" di Bolzano ha condotto una ricerca tra 436 studenti di tutte le annate e 18 docenti nella loro scuola sul concetto dell´evoluzione. I risultati sono molto interessanti e rispecchiano i più diffusi equivoci riguardante la tematica.

Quasi il 40% vede l´evoluzione come "direzionata a un fine", cioè un miglioramento, invece di un processo di semplice modificazione. Nei primi anni di studio la percentuale che non conosce bene il termine "evoluzione" e "teoria" é ancora elevato, solo dal terzo anno in poi la percentuale che non sa spiegare il concetto scende da quasi 40% al 10% (anno in cui viene introdotto nel piano di studio la tematica).Sorprendentemente la percentuale che afferma che la "teoria" dell´evoluzione non sia sopportata da sufficienti prove rimane abbastanza costante nei 5 anni con una media il 40-50%, perfino includendo i docenti. Qui gioca un ruolo fondamentale l´errato uso del termine "teoria" nella scienza e nella vita quotidiana, al termine si attribuisce una valenza nel comune linguaggio di ipotesi, congettura non dimostrabile o spiegazione non sostenuta da prove - a differenza del significato scientifico: una teoria scientifica é un principio/modello plausibile sopportato da fatti per spiegare un fenomeno e é fare previsioni su di esso.

A sostenere il comune presupposto dell´evoluzione diretta l´immagine più grafica per rappresentare l´evoluzione per gran parte degli studenti é "l´albero", é in minore numero anche la "scala", anche se gran parte degli studenti non vede l´uomo come punto di arrivo del processo evolutivo.Il concetto di "anello mancante" é un po´ambiguo, qui si pensa sopratutto al collegamento specie umana e le altre forme di vita, da questo errore nasce anche l´ambiguità se l´uomo discende dalla scimmia o da un antenato comune. I studenti affermano di conoscere la differenza tra creazionismo e evoluzione, la maggior parte sa che non é una teoria scientifica (sopratutto nell´ultimo anno), pero un´alta percentuale ritiene le risposte al merito dell´origine della specie del creazionismo convincente, anche se quasi la totalità ritiene l´evoluzione la spiegazione migliore, ma non l´unica. Esaminando i dati si può ritenere che forse a tutti non sia chiara la differenza tra le due teorie: gli elementi che caratterizzano la teoria del Creazionismo e quella dell'Evoluzionismo sono considerate alternative tra loro, in quanto i due ragionamenti trattano degli stessi temi, considerando il fatto che il Creazionismo è ritenuta come quella teoria che si è assunta il compito di confutare tutto ciò che la teoria dell'Evoluzionismo ha sostenuto e continua a sostenere. Su questo presupposto sbagliato si basa anche l´idea di "libertà di parola" - molti creazionisti affermano che il creazionismo e l´Intelligent Design sia un´alternativa che loro semplicemente propongono - in questo senso si potrebbe anche affermare che la luna sia fatta di formaggio. In verità il creazionismo non é scienza, dato che non usa il metodo scientifico e presuppone un’entità soprannaturale.

Complessivamente la maggior parte degli studenti e docenti pensa di avere le idee chiare su come avvenga il processo evolutivo (93.1% e 77.8% ), anche se qualcuno solo in parte, mentre solo un esiguo numero non ha saputo rispondere correttamente (9.4% e 11.2%). A livello complessivo solo una piccola quantità (ma comunque alcuni) di studenti ritiene che prevalga il creazionismo o Intelligent design (6%), mentre soltanto il 5.6% dei docenti ha abbracciato queste ipotesi.

La questione sull´evoluzione assume un significato personale se interessa l´origine dell´uomo. In una ricerca condotta nel Dicembre 2005 dall´Osservatorio Scienza e società su 1.417 persone su tutto il territorio italiano il
30% accetta un´evoluzione dovuta alla selezione naturale senza intervento divino;
24% assume un disegno divino che guida l´evoluzione;
27% crede in una creazione divina.
Per il 65% sarebbe giusto che nelle scuole si insegnasse entrambi le "versioni", dato che la scuola non dovrebbe imporre la superiorità di un´interpretazione sull´altra (56%). Circa il 12% ritiene che si debba insegnare solo una versione (entrambi per evoluzione o creazione). Il motivo principale per questo compromesso é che il mistero dell´uomo non può essere spiegato dalla scienza, confermando la vista "speciale" che ci riserviamo. È interessante notare che nella ricerca nella scuola questo punto - l´uomo e il suo ruolo speciale nel mondo animale - non ha avuto equivalente.

I risultati mostrano a parere personale che sarebbe consigliabile soprattutto proporre nelle lezioni il metodo scientifico e la storia dell´evoluzione: come lavora la scienze, cosa é una teoria e un´ipotesi, come dimostrare o falsificare teorie. Molti fatti e immagini sorpassati prevalgono nell´istruzione, anche qui sarebbe opportuno modernizzare il materiale didattico.

BIBLIOGRAFIA:

OLDANI, R. & SARAGOSA, A. (2006): Sta scherzando mister Darwin?. Quark 61:28-38