"We have genetically retrieved, resurrected and performed detailed structure-function analyses on authentic woolly mammoth hemoglobin to reveal for the first time both the evolutionary origins and the structural underpinnings of a key adaptive physiochemical trait in an extinct species. Hemoglobin binds and carries O2; however, its ability to offload O2 to respiring cells is hampered at low temperatures, as heme deoxygenation is inherently endothermic (that is, hemoglobin-O2 affinity increases as temperature decreases). We identify amino acid substitutions with large phenotypic effect on the chimeric ß/d-globin subunit of mammoth hemoglobin that provide a unique solution to this problem and thereby minimize energetically costly heat loss. This biochemical specialization may have been involved in the exploitation of high-latitude environments by this African-derived elephantid lineage during the Pleistocene period. This powerful new approach to directly analyze the genetic and structural basis of physiological adaptations in an extinct species adds an important new dimension to the study of natural selection."
Grazie ad una mutazione genetica anche la fisiologia del mammut era adattata alle condizioni estreme di una glaciazione.
Kevin Campbell e colleghi presso l'Università di Manitoba a Winnipeg, hanno scoperto che in questa specie anche il trasporto di ossigeno nel sangue si era adattato alle basse temperature. I ricercatori hanno analizzato il DNA di un mammut lanoso (Mammuthus primigenius) di 43.000 anni fa e lo hanno confrontato con il materiale genetico di moderni elefanti.
Grazie a una mutazione nel gene che codifica la produzione di emoglobina, i globuli rossi con la proteina modificata potevano facilmente acquisire e rilasciare l’ossigeno necessario anche a basse temperature. Nei proboscidati moderni e nella maggioranza dei vertebrati con l’abbassamento della temperatura corporea l´energia necessaria per rompere il legame molecolare tra l’emoglobina e l’ossigeno aumenta, rendendo difficile e costoso in termini energetici il rilascio dell’ossigeno al tessuto corporeo, che rischia l’asfissia, soprattutto nelle estremità che si raffreddano velocemente.
Con la diversa configurazione degli aminoacidi, l’emoglobina nel sangue del mammut tendeva a legarsi con meno forza all’ ossigeno e per questo l´energia necessaria per rilasciare l´ossigeno era minore. Il mammut era in grado di sfruttare meglio l’ossigeno anche a basse temperature, senza perdita di energia supplementare per il processo fisiologico descritto, un notevole vantaggio nell’ ambiente freddo di una glaciazione in corso.
Sulla rete e siti specializzati, che facilmente chiamano alla sensazione, si sta diffondendo la notizia che una spedizione afferma di avere scoperto i resti della mitica Arca di Noe. Una notizia del genere non vale la pena di approfondire se non nella luce di quello che serie ricerche hanno scoperto realmente sul mito del diluvio universale e il ruolo che questa spiegazione - un’inondazione mondiale - ha giocato nella storia della geologia.
È noto che già Leonardo da Vinci basandosi su osservazioni di fossili nelle colline di Milano rifiuto l´ipotesi di un’alluvione come causa della strana locazione di animali marini, ma fino alla meta del 19 secolo depositi della glaciazione furono interpretate come le prove tangibili del diluvio, da cui prese anche il nome della prima divisione dei sedimenti in prediluviani e diluviali.
Fig.1. L´arca di Noedel 21. secolo.
Già la denominazione "Arca di Noe"* é una frode. Gli autori della bibbia hanno rubato la storia da fonti molto più antiche, Il "Poema epico di Gilgamesh" fu scoperto nel 1850 nei resti di antiche città sumeriche, inciso su tavolette di argilla datate tra il 2.900 e 1.530 a.C. In questo mito si parla che i dei infastidì dal rumore degli uomini mandarono una inondazione, da cui solo un uomo di nome Utnapischtim insieme a degli animali riuscirono a salvarsi imbarcandosi su una grande nave. Dalla cultura mesopotamica il mito si é diffuso poi sia in storie orientali che occidentali.
Per quanto riguarda la "scoperta" dell´Arca, non sarebbe la prima volta che é stata scoperta. Nel 1829 il medico tedesco Friedrich Parrot, primo scalatore dell'occidente a salire sull´Ararat (in turco Agri Dagh, la montagna del castigo) poté ammirare una croce del monastero di Echmiadzin (distrutto da una eruzione vulcanica nel 1840), che secondo leggenda era costruita con il legno dell´Arca. Nel 1919 l´aviatore russo Roskowistzki riprese una strana formazione nel ghiacciaio dell´Ararat, che però con successivi studi si rivelo una semplice formazione geologica. Nel 1955 un industriale francese, Ferdinand Navarra, di ritorno da una terza espedizione sul luogo, affermo di avere recuperato una trava di legno di quercia dal ghiacciaio dell´Ararat a 4.000m (nei pressi della gola Ahora, dove sorgeva il monastero, sul lato nord-est del vulcano). Una datazione risulto di 5.000 anni, ma la storia inverosimile dell´archeologo dilettante, e dubbi di come una trava di legno si potesse preservare in un ghiacciaio in movimento per 5.000 anni, fece nascere seri dubbi sulla veracità del reperto. Negli anni ottanta e novanta gli arceologi, come vengono chiamati, si misero a interpretare le foto disponibili di aerei per lo spionaggio russi e americani, senza risultato concreto e solo molte speculazioni su delle macchie nel ghiaccio (un’abitudine che la stragrande maggioranza degli pseudoscienzati non ha perso ancora oggi).
Per la tradizione del corano l´arca si é arenata nell'odierna Turchia, sull´altopiano di Dogubayazit a 2.300m, 300 chilometri a sud dell´Ararat. Questo territorio é ai confini di quella regione che biblicamente era chiamata "Ararat". Esplorando la zona nel 1910, l´archeologa inglese Gertrude Bell scopri una conformazione geologica, che naturalmente fu interpretata come i resti dell´arca pietrificati! Nel 1994 David Fasold dell´Università del New York presento i risultati di 6 anni di ricerca, e affermo che strati di ossido di ferro rappresentavano i resti delle fasce di ferro dello scafo, e pietre trovati nella zona usati come ancore o stabilizzatori. Ma il geologo Lorence Collins dell´Università della California e il geologo australiano Ian Pilmer, che visito il sito insieme a Fasold, smentirono le strambe teorie di Fasold, che dovette pubblicamente ritirare le sue affermazioni. La struttura non é altro che una grande sinclinale geologica, erosa dal sottosuolo.
La stessa fine sta facendo l´attuale notizia, che viene smentita da Price, un creazionista americano, che - ironia della sorte - avrebbe tutte le ragioni a credere questa favola. Price afferma che le immagini pubblicate sono una truffa, travi di legno trasportati dal mare Nero fino al luogo del presunto ritrovamento.
Neanche considerando le bufale che finora gli arceologi hanno presentato, un' affermazione che montagne di 2.000 a 4.000m possano essere sommersi da una alluvione globale e animali salvati tramite una nave é ridicola, é questo provato da almeno 150 anni da osservazioni geologiche e biologiche.
Ma bufale trovano é troveranno sempre degli stolti che sono disposti far valere cieca fede su ragionevole scetticismo. È non fanno eccezioni giornalisti italiani che riferiscono "notizie" senza alcun controllo. Per esempio la notizia del guru che da 70 anni non tocca cibo o bevande viene riportata nella versione italiana senza alcun scetticismo, mentre sui siti inglesi ci si riferisce anche su dichiarazioni che mostrano che si tratta di una truffa. Casi in passato, di persone toccate dalla grazia divina che affermavano la stessa cosa dell´attuale concorrente, sono risultati delle semplici sceneggiature fraudolente. In una ricerca condotta sullo stesso guru nel 2003, l´uomo ha perso peso - in barba alla magica generazione di manna celeste che lo nutre.
* secondo alcuni - specialmente creazionisti- questo non é un cartone animato, ma un documentario.
"The western clawed frog Xenopus tropicalis is an important model for vertebrate development that combines experimental advantages of the African clawed frog Xenopus laevis with more tractable genetics. Here we present a draft genome sequence assembly of X. tropicalis. This genome encodes more than 20,000 protein-coding genes, including orthologs of at least 1700 human disease genes. Over 1 million expressed sequence tags validated the annotation. More than one-third of the genome consists of transposable elements, with unusually prevalent DNA transposons. Like that of other tetrapods, the genome of X. tropicalis contains gene deserts enriched for conserved noncoding elements. The genome exhibits substantial shared synteny with human and chicken over major parts of large chromosomes, broken by lineage-specific chromosome fusions and fissions, mainly in the mammalian lineage."
Dawkins lo noterà con soddisfazione, dato che afferma che anche senza un singolo fossile possiamo provare l´evoluzione tramite la genetica - é stato pubblicato uno delle più complete sequenze di genoma di anfibio, più correttamente della specie di rana (Anura) Xenopus tropicalis. Questa specie possiede 20.000 geni che codificano proteine, e la maggior parte di essi sono disposti nei cromosomi in modo simile a mammiferi (uomo) e uccelli (pollo). Inoltre la specie Homo sapiens e Xenopus tropicalis hanno in comune l´80% dei geni che causano malattie ereditarie. Questo potrebbe significare che avevamo in comune degli antenati 360 milioni di anni fa?
Il clima durante il Cretaceo viene spesso immaginato come uniformemente caldo, sia nello spazio che nel tempo, e il dinosauro e il multitubercolato sono sempre (o quasi sempre) rappresentati in una foresta tropicale lussureggiante. Le interpretazioni vecchie imputavano la temperatura media dal pianeta, molto superiore alle condizioni recenti, a un tasso di CO2 elevato e correnti marine che disperdevano l'energia solare efficacemente sull'intero globo (in parte come risultato della paleogeografia che differisce da quella odierna). Una vegetazione subtropicale raggiungeva anche latitudini polari e i poli probabilmente non presentavano una coltra di ghiaccio.
Una nuova ricerca (PRICE et al. 2010) però ha messo in rilievo un possibile cambiamento climatico 137 milioni di anni fa. Studiando la composizione isotopica di minerali e fossili dell'isola di Svalbard (oggi situata nel circolo polare) i ricercatori hanno ricostruito un abbassamento della temperatura media dell'acqua marina da 13° a 4-7°. I fossili e le litologie riscontrate sono tipiche di un ambiente caldo-umido di palude e mare poco profondo, ma entro un breve arco di tempo (beninteso in senso geologico di alcuni migliaia di anni) si osserva un deterioramento climatico pronunciato nell' ambiente marino.
Questo studio conferma in parte ricerche più vecchie, che mostrano che la nostra immagine di un mesozoico formato serra con un clima omogeneo, e risultanti provincie faunistiche con poca variabilità climatica, è troppo semplicistico.
I valori isotopici di foraminiferi di 91 milioni di anni fa, proprio durante una fase con elevate temperature globali nel Cretaceo, con temperature dell'oceano che raggiungevano valori ricostruiti di 35-37°, mostrano che grandi quantità di acqua furono esportati dall'oceano (BORNEMANN et al. 2008). Di conseguenza anche il livello degli oceani si abbasso di 25 a 40m. Secondo gli autori della ricerca l'unica possibilità di stoccaggio di cosi grandi quantità di acqua sono ghiacciai. La ricostruzione assume che sulla terra ferma (i mari rimanevano troppo caldi) durante fasi con un clima fresco (con valori annui in medi più alti, ma con estati relativamente fredde e umide) che potevano durare anche 200.000 anni, si sviluppavano ghiacciai, probabilmente nell'entroterra di continenti o su catene montuose. Si deve anche considerare che lo sviluppo di ghiacciai non dipende solo dalla temperatura, ma anche delle precipitazioni - in un clima globale più caldo anche l'evaporazione, e di conseguenza le precipitazioni possono aumentare, causando paradossalmente l'avanzamento di ghiacciai.
Fig. 2. Paleogeografia semplificata con zone climatiche ricostruite e siti di fossili "polari", tra cui "Dinosaur Cove", che già a quei tempi si trovava nei limiti del circolo polare.
Nel sito di Dinosaur Cove, nel nordest dell’Australia, si possono trovare arenarie e siltiti risalenti al Cretaceo superiore di 100 milioni di anni fa, depositati in una piana alluvionale con sparsi laghi che si estendeva nel rift che si stava aprendo tra l’Australia e l’Antartide. Il clima di questo sito, che ha restituito anche una peculiare fauna e flora, tra cui forse uno dei primi mammiferi placentali denominato Ausktribosphenos e ossa indeterminate di due specie di monotremi, è stato ricostruito grazie agli isotopi di ossigeno delle rocce e fossili di piante. Il valore della temperatura media annua ottenuto tramite questi due metodi varia tra 0-8°C e i 10°. A sostenere e ampliare questa ricostruzione di un clima temperato a freddo e la geologia e la composizione della flora in generale , che è dominata da conifere, preadattati a condizioni fredde e secche, come risultano durante fasi di gelo. Abbondanti resti e spore di felci e muschi comunque mostrano condizioni che in media annua erano molto umide. La presenza di accumulazioni di strati di foglie per questo sono state interpretate come stagionali fasi in cui piante superiore cessavano la loro crescita – forse in risposta di una stagione fredda o secca, o una combinazione di questi due fattori. I singoli strati di arenarie in questo modello potrebbero rappresentare piene e risultanti alluvioni che scendevano dalle scarpate del rift quando con l’inizio della calda stagione incominciava la fusione dei ghiacci o la neve accumulata.
Con la ricostruzione sempre più dettagliata del paleo clima quello che emerge è che il clima già in passato presentava notevoli variazioni, e che il sistema clima dipende da moltissimi fattori, in parte non ancora compresi dalle scimmie nude che negli ultimi secoli hanno cominciato a giocarci.
Fig.1. Secondo la tradizione dell´antico Egitto prima di entrare nell´aldilàil cuore del defunto veniva pesato, se giudicato troppo pesante, l´anima del defunto veniva divorata dal "mangia-anime" - equivalente a una seconda, definitiva morte. Dal libro dei morti, papiro egiziano di Hunefer, conservato nel British Museum.
La famosa primatologa Jane Goodall in un'intervista ricorda che dopo i primi studi che aveva condotta sugli scimpanzé, le fu consigliato di descrivere che gli scimpanzé mostravano sentimenti come rabbia e invidia in modo meno diretto: "se si fosse osservato lo stesso comportamento degli animali nell'uomo, si sarebbe potuto parlare di rabbia e invidia." Goodall fu anche criticata per aver dato agli scimpanzé del gruppo che studiava dei nomi anziché delle sigle o numeri, dal punto strettamente scientifico questo è una critica fondata, troppo grande è la tentazione di umanizzare gli oggetti di studio. Ma ulteriori ricerche hanno mostrato che scimpanzé e umani condividono molti comportamenti e sentimenti, e forse e lecito usare con dovuta cautela le stesse terminologie.
L'uomo ha paura di quello che non conosce e non comprende, e il più grande ignoto e la morte. Per spiegare questa necessità evolutiva l'uomo ha creato rituali funebri, e inventato la religione per facilitare la separazione dai suoi cari e consolarsi sull'inevitabile - la consapevolezza della fine, il pensiero di una vita oltre la morte, che nessuno può provare razionalmente, dipende molto dalla nostra capacità di immaginazione e la nostra fantasia, fattore che molti autori ritengono forse uno delle poche caratteristiche che sono proprie dell'uomo.
Ricercatori britannici hanno potuto studiare e documentare per la prima volta quello che ritengono una risposta di un gruppo di scimpanzé verso la morte. L'osservazione grazie a delle videocamere è stata condotta in un parco safari, su un gruppo di scimpanzé di 4 individui, in cui una femmina anziana di 50 anni è morta pacificamente per vecchiaia.Negli ultimi dieci minuti di vita gli altri scimpanzé hanno toccato il corpo dell'animale ripetutamente, ma dal momento del decesso in poi i contatti sono cessati istantaneamente. La figlia della femmina morta è rimasta vicino al cadavere per la successiva notte, mentre i due altri scimpanzé del gruppo mostravano un sonno molto irrequieto, e un aumentato comportamento del "grooming" nei giorni seguenti (la cura del pelo a vicenda, che però combina l'utile con il piacevole, e riveste anche un importante significativo sociale negli scimpanzé). Anche settimane dopo la morte, il corpo era stato tolto dalla recinzione il giorno seguente alla morte, gli scimpanzé mangiavano di meno e mostravano un atteggiamento tranquillo al di fuori del comune. La piattaforma dove era morta la vecchia femmina in tutto questo tempo veniva evitata, ma prima dell'evento era molto popolare tra gli animali per dormirci.
Secondo gli autori della ricerca si potrebbe dedurre che gli scimpanzé in un certo modo - al contrario di ipotesi precedenti - reagiscono alla morte di un loro parente: nelle ultime ore di vita di un individuo malato altri membri del gruppo mostrano un interesse aumentato, e dopo la sua morte restano a guardia del corpo e mostrano un comportamento che si potrebbe - in termini umani- descrivere come consolazione a vicenda. Forse gli animali sono perfino capaci di realizzare il concetto di morte - un passo che come molte volte prima l'uomo riteneva esclusivo della sua natura, ma, come sottolineano gli autori della ricerca, forse è molto più antico del nostro genere (rimando a una discussione approfondita sul blog Geomythologica: Mitologie della morte: comportamento animale).
"Beta diversity is an important component of large-scale patterns of biodiversity, but its explicit examination is more difficult than that of alpha diversity. Only recently have data sets large enough been presented to begin assessing global patterns of species turnover, especially in the fossil record. We present here an analysis of beta diversity of a Maastrichtian (71–65 million years old) assemblage of dinosaurs from the Western Interior of North America, a region that covers 1.5 × 106 km2, borders an epicontinental sea, and spans 20° of latitude. Previous qualitative analyses have suggested regional groupings of these dinosaurs and generally concluded that there were multiple distinct faunal regions. However, these studies did not directly account for sampling bias, which may artificially decrease similarity and increase turnover between regions. Our analysis used abundance-based data to account for sampling intensity and was unable to support any hypothesis of multiple distinct faunas; earlier hypothesized faunal delineations were likely a sampling artifact. Our results indicate a low beta diversity and support a single dinosaur community within the entire Western Interior region of latest Cretaceous North America. Homogeneous environments are a known driver of low modern beta diversities, and the warm equable climate of the late Cretaceous modulated by the epicontenental seaway is inferred to be an underlying influence on the low beta diversity of this ancient ecosystem."
La diversitá dei dinosauri a fine Cretaceo getta un´importante luce sulla modalita della loro estinzione - se improvvisa o graduale.
La scoperta annunciata nel Marzo 2010 di ritrovamenti di impronte fossili di rettili nel Trentino (segnalato qui e qui) aggiunge un´ulteriore capitolo nella ricca storia geologica e paleontologica dei monti pallidi - le Dolomiti. I ricchi giacimenti di fossili reperibili e l´importanza per le scienze geologiche di questa area é stato uno dei motivi per dichiarare le Dolomiti patrimonio dell´umanità nel Giugno 2009.
La prima menzione di tracce di vertebrati fossili -icnofossili- risale al 1800-1802, quando un giovane studente scopri impronte di dinosauro nel Giurassico del Connecticut. Ma si deve aspettare quasi fino al 1950 che l´icnologia, la scienza che studia le impronte fossili, si stabilisce come ricerca propria.Considerando questo, le Dolomiti hanno giocato un ruolo importante nella storia e nello sviluppo dell´icnologia.
Nel 1891, in una cava di arenaria nei pressi di Gleno e Montagna, Provincia di Bolzano, il naturalista amatoriale F. Gasser raccolse uno strano frammento di roccia. Invio i reperti al paleontologo austriaco Ernst Kittel, che riconosce somiglianze con impronte di rettili scoperti pochi anni prima nella Turingia. Kittel pubblica una breve notizia del ritrovamento nella rivista del club turistico austriaco nel 1891 - era la prima impronta di rettile trovata nel Trentino-Alto Adige.
Fig.2. Sul notiziario dell´"Österreichischer Tourist Club" del 1891 compare la prima descrizione scientifica di un'impronta di rettile rinvenuta nell´area delle Dolomiti.
Anni dopo, nell´estate del 1931, Gualtiero Adami, ingegnere e collaboratore del Museo di Scienze Naturali della Venezia Tridentina, scopre durante un sopraluogo sull´altopiano di Piné una pietra su cui superficie era impressa una sagoma simile ad una lucertola. Il fossile fu consegnato al museo e studiato dal geologo Giorgio del Piaz, che durante una riunione della società Italiana per il Progresso Scientifico nel settembre dello stesso anno annuncio "la scoperta di un nuovo genere probabile di paleolacertide raccolto nei pressi di Piné in un sottile letto di tufo compreso entro il porfido permiano", che attualmente e in fase di studio. Il fossile conferma anche le prime attribuzioni a rettili come artefici delle orme fossili. Il fossile però viene messo in disparte, prima a Milano, poi nel 1938 a Padova. Nel 1942 Giambattista Dal Piaz cita brevemente il reperto, parlando di "un bellissimo rettile lacertiforme di habitat sicuramente terrestre". Il fossile viene esposto nel museo con la denominazione Tridentinosaurus antiquus GB dal Piaz, ma appena nel 1959 viene descritto scientificamente da Piero Leonardi, che ne riconosce il significato, come vertebrato in peculiare stato di conservazione (resti di scheletro e patina carboniosa delle parti molle) e più antico delle Alpi meridionali. Fig.4.Tridentinosaurus.
Per ulteriori tracce fossili si deve aspettare il 1946, quando Piero Leonardi si mette sulle tracce della flora permiana dell´Arenaria della Val Gardena, conosciuta dal 1877. Incuriosito da un resoconto sulla flora fossile della gola del Bletterbach, nei pressi di Redagno, si mette in contatto con l´autore dell´articolo, l´ingeniere Leo Perwanger. Insieme scoprono ulteriori fossili, e alcune lastre con delle impronte di rettili. Dopo alcune stagioni di scavo, nel 1951 Leonardi pubblica i risultati, e realizza l´importanza del sito.
Prosegue le ricerche insieme a Accordi e i suoi studenti.Nell´estate del 1951 Leonardi scopre a fianco del Monte Seceda (Val Gardena) ulteriori piste e tracce nei sedimenti permiani affioranti. Nel 1955 insieme a Accordi rinviene una località lungo la strada tra Pausa e Doladizza, sul fianco sinistro della valle dell´Adige. E l´anno successivo, insieme ai suoi figli, individua un altro affioramento ad impronte permiane nei pressi del Passo di San Pellegrino.
Fig.5. Piste di tetrapodi con impronte di pelle (sotto a destra). Strati di Werfen, Triassico - Passo Palade.
Le ricerche nel sito di Bletterbach, una località di significato mondiale, proseguono dal 1973 fino ai giorni nostri. La risalita della gola che il rio ha scavato nel fianco della montagna offre la possibilità di attraversare l´intera successione sedimentaria permiana superiore, dalla quale proviene l´insieme più completo finora conosciuto di orme di rettili terrestri del Permiano superiore, con 8 icnogeneri e 9 icnospecie classificati finora, di cui alcune vengono attribuite a Sinapsidi, e sono di recente data ulteriore scoperte da parte del geologo Avanzini.
Fig.6. Vista della gola del Bletterbach (BZ).
BIBLIOGRAFIA: AVANZINI, M. & WACHTLER, M. (1999): Dolomiti La storia di una scoperta. Athesia S.a.r.l. Bolzano: 150 AVANZINI, M. & TOMASINI, R. (2004): Giornate di Paleontologia 2004 Bolzano 21-23 Maggio 2004 Guida all´escursione: la gola del Bletternach. Studi Trentini di Scienze Naturali - Acta Geologica Supplemento al v.79 (2002):1-34 LEONARDI, G. (2008): Vertebrate ichnology in Italy. Studi Trent. Sci. Nat., Acta Geol., 83 (2008): 213-221
"We have genetically retrieved, resurrected and performed detailed structure-function analyses on authentic woolly mammoth hemoglobin to reveal for the first time both the evolutionary origins and the structural underpinnings of a key adaptive physiochemical trait in an extinct species. Hemoglobin binds and carries O2; however, its ability to offload O2 to respiring cells is hampered at low temperatures, as heme deoxygenation is inherently endothermic (that is, hemoglobin-O2 affinity increases as temperature decreases). We identify amino acid substitutions with large phenotypic effect on the chimeric ß/d-globin subunit of mammoth hemoglobin that provide a unique solution to this problem and thereby minimize energetically costly heat loss. This biochemical specialization may have been involved in the exploitation of high-latitude environments by this African-derived elephantid lineage during the Pleistocene period. This powerful new approach to directly analyze the genetic and structural basis of physiological adaptations in an extinct species adds an important new dimension to the study of natural selection."
