PALEOSTORIE: I TESORI DI CHENGJIANG E L'ORIGINE DEI VERTEBRATI

Iniziamo, con questo primo scritto, la collaborazione con il blogger di Paleostories, Marco Castiello. Scriveremo di antichi vertebrati e dell'origine dei pesci anche se, come vedremo, la categoria 'pesci' è spesso fuorviante e sa di...categorizzazione!!!
Buona Lettura,
Staff di BiologiaMarina.eu

Il sito della località cinese di Chengjiang (sito di Maotianshan Shale), sin dal momento della sua scoperta, ha rappresentato qualcosa di veramente importante per quanto riguarda la paleontologia e la conoscenza dell’evoluzione e della storia della vita sulla Terra.
Se dovessimo esaminare la filogenesi dei vertebrati senza tener conto degli esemplari fossili, giungeremmo alla conclusione che i primitivi vertebrati odierni sono rappresentati da lamprede e missine, o Agnati, o 'pesci senza mandibole'.
Entrambi questi gruppi di pesci, non possiedono una bocca formata da mascelle, ma semplicemente di un apertura circolare uniforme, dotata di dentelli; per quanto riguarda le missine (Myxinoidea), esse non possiedono neanche un vero e proprio scheletro, dal momento che solo nel loro cranio è presente una struttura scheletrica formata da cartilagine (nelle lamprede invece, vi è un vero e proprio scheletro formato da cartilagine).
Rispetto agli altri vertebrati basali, generalmente raggruppati nell’incasinatissimo, fuorviante e purtroppo conosciutissimo gruppo dei 'pesci' (scriveremo di questo 'problema' nel prossimo articolo), missine e lamprede possiedono una conformazione veramente diversa., tale che alcuni studiosi hanno ipotizzato che essi formassero un gruppo a se stante rispetto ai vertebrati (ma questa è un'altra storia). Tuttavia, oggi è indiscusso che essi rappresentano, tra gli animali attualmente viventi, il più basale gruppo interno ai Vertebrata.
Siccome però, per scoprire effettivamente quali relazioni intercorrono tra i vertebrati e per indagare sulla loro origine, dobbiamo esaminare tutti i taxa noti, indipendentemente dal tempo e in funzione della comparazione dei caratteri, è necessario fare un tuffo nel passato e vedere che informazioni possediamo grazie all’attuale record fossile.
Fino a poco tempo i più antichi fossili di vertebrati provenivano da strati risalenti al Cambriano Superiore, circa 500 – 488 milioni di anni fa, ed erano rappresentati da residui di piastre dermiche, spesso isolate.
Simili reperti sono inutili dal punto di vista evolutivo, poiché, nonostante testimonino la presenza di tale gruppo di animali in quel dato momento, nulla ci dicono riguardo alla loro struttura e alla loro conformazione. Per fortuna e, ancora una volta, ci hanno pensato alcuni dei fossili di Chengjiang a fornire nuove e preziose informazioni per lo studio dell’origine dei vertebrati.

Nel 1999 Shu et al., esaminando un bizzarro fossile proveniente dal sito di Chengjiang, descrissero un nuovo taxon dal simpatico nome di Myllokunmingia. Questo animale, lungo solamente 2.8 centimetri e con una conformazione molto simile a quella degli yunnanozoi (in particolare di Haykouella), o se vogliamo, dell’anfiosso, presenta ad uno sguardo più attento, caratteristiche tali da poter ipotizzare una sua relazione con i vertebrati. Benché non possieda né vertebre né ossa, in esso possono essere identificati una testa, con una bocca nella sua parte anteriore, cinque (o sei) archi branchiali, una serie di miomeri (per intenderci, una sorta di apparato locomotorie formato da tante fasce muscolari), uno stomaco, un cuore, la presenza della notocorda e due pinne, una dorsale e una ventrale (che si estende però non esattamente sotto ma più in posizione latero – ventrale).
Come abbiamo già visto, ciò che fa di un vertebrato un... vertebrato, non è la presenza di vertebre (come si potrebbe intuire dal nome) visto che le missine, per esempio, non ne sono munite pur risultando a tutti gli effetti veri vertebrati, ma di una struttura del corpo tipica, di una sorta di 'assetto da vertebrato'. E Myllokunmingia lo ha.
Non basta? Non è un problema, i tesori di Chengjiang sono tutt’altro che finiti. Nella stessa pubblicazione, Shu et al., descrissero un ulteriore strano vertebrato, più o meno della stessa forma e delle stesse dimensioni di Myllokunmingia. Lo chiamarono Haikouichthys (usando ahimè, ancora una volta la scomoda parola ichthys, pesce.) e scrissero che, data le caratteristiche morfologiche, fosse filogeneticamente molto vicino a Myllokunmingia. La cosa importante però, era che questo animale, descritto anch’esso sulla base di un solo individuo (mentre ora ne sono stati rinvenuti più di 500 esemplari), possedeva 10 strane struttura, simili a dischetti, che giacevano intorno alla notocorda e che avevano tutta l’aria di essere delle vertebre cartilaginee. Ed effettivamente, queste struttura, rinvenute anche negli altri esemplari, sembrano confermare la presenza di struttura vertebrali cartilaginee. Insomma, Chengjiang non si smentisce mai e, non solo ha conservato quelli che, allo stato attuale, sono i primi vertebrati, ma ha anche mostrato le più antiche strutture vertebrali mai osservate!
E, se ancora non bastasse, un ulteriore taxon, descritto sempre da Shu (2003) su un esemplare cinese denominato Zhongjianichthys, ha confermato l’esistenza di un peculiare gruppo di vertebrati basali, denominato Myllokunmingiida, posto alla base dei Vertebrata, tale da evidenziare che i primi vertebrati sono apparsi molto prima di quanto si pensava.
Grazie ai fossili di Chengjiang, a quello che sappiamo dei vertebrati primitivi attualmente esistenti e dei gruppi affine ai vertebrati (fossili e non), possiamo ipotizzare un modello per l’origine dei vertebrati? Sembrerebbe di si. Secondo Shu (2003), è possibile sintetizzare l’origine dei vertebrati in cinque punti:

• l’evoluzione dei vetulicoli, portò all’acquisizione di un nuovo tipo di metabolismo attraverso un innovativo sistema di respirazione e alimentazione, rappresentato dalle fessure faringee;
• il successo di queste nuove strutture, portò all’evoluzione di nuove forme di vita dotate di branchie, come gli yunnanozoi, gli echinodermi (ricci di mare) e gli emichordati;
• il successo di questo nuovo modo di respirare fu la spinta evolutiva verso la formazione di animali con stadi natanti agili e fusiformi, come le larve degli urocordati e la formazione di una corda, ideale per un movimento di questo tipo;
• comparvero i cefalocordati, con branchi esterne e corpo fusiforme anche da adulto;
• la parte anteriore del corpo acquisì sempre una maggiore specializzazione, soprattutto con la comparsa di una corda nervosa e di un sistema sensoriale sviluppato. Questo portò alla comparsa di organismi con una zona cefalica ben definita, i vertebrati.

Benché questo modello sia basato sulle attuali conoscenze e, quindi, possa essere eventualmente ribaltato (o confermato) da nuovi dati paleontologici e non, secondo il procedimento tipico della scienza, esso rappresenta attualmente la spiegazione più parsimoniosa per spiegare l’origine dei vertebrati. E, non so voi, ma io sono molto contento che tutto questo sia stato possibile grazie soprattutto allo studio dei meravigliosi fossili della Maotianshan Shale, nella località di Chengjiang.

Marco Castiello

Paleostorie, I tesori di Chengjiang (again!) e l'origine dei vertebrati.

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BIBLIOGRAFIA

• Benton. M, 2005 - Vertebrate Palaeontology 3th Edition.
• Shu D, Conway Morris S, Han J, et al., 2001 - Primitive deuterostomes from the Chengjiang Lagerstatte (Lower Cambrian, China) 2001, 414: 419-424.
• Shu, D. G.; Morris, S. C.; Han, J.; Zhang, Z. F.; Yasui, K.; Janvier, P.; Chen, L.; Zhang, X. L. et al. (Jan 2003) - Head and backbone of the Early Cambrian vertebrate Haikouichthys", Nature 421 (6922): 526–529.
• Shu D., 2003 - A Paleontological Perspective of Vertebrate Origin, Chinese Science Bulletin 2003 Vol. 48 No. 8 725-735.