I fossili di pesci succhiasangue ribaltano la teoria un tempo popolare sulla nostra evoluzione

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Le lamprede sono pesci simili a serpenti che succhiano il sangue, considerati “fossili viventi”, che sono cambiati a malapena da quando sono emersi per la prima volta durante l’era Paleozoica, più di 100 milioni di anni prima dei primi dinosauri.

È interessante notare che, sin dal 1800, gli scienziati hanno pensato che i primi antenati di tutti i vertebrati, incluso noi stessi, assomigliassero ai bambini simili a vermi delle lamprede.

Ora, i fossili di baby lampreda scoperti di recente hanno ribaltato quella popolare teoria evolutiva, che alcuni scienziati stavano già iniziando a mettere in discussione, riporta uno studio condotto dal Canada. pubblicato nell’ultimo numero della rivista Nature.

Si scopre che le lamprede dell’era Paleozoica, che fino ad ora erano “mancanti” dai reperti fossili, non hanno l’aspetto che gli scienziati avevano precedentemente ipotizzato, sollevando nuove domande su come fossero realmente i nostri antenati.

Perché gli scienziati pensavano che i nostri antenati fossero come le lamprede

A dire il vero, le lamprede adulte sembrano un candidato improbabile per quello che potrebbe essere stato il progenitore dei vertebrati.

Sono predatori dall’aspetto alieno con una bocca a ventosa circondata da più file di denti affilati che usano per perforare la pelle della loro preda – di solito altri pesci – e succhiarne il sangue. Una specie, la lampreda di mare, ha devastato la pesca nei Grandi Laghi da quando li invase all’inizio del 1900 attraverso i canali di spedizione.

Questa è una lampreda di mare adulta, una specie che ha invaso i Grandi Laghi e ha devastato la pesca succhiando il sangue di altri pesci, spesso uccidendoli nel processo. Le lamprede non hanno ossa, solo cartilagine, quindi non si sono fossilizzate bene. (credito fotografico: T. Lawrence GLFC)

Ma le lamprede non sono mostri nati. I loro bambini o larve sono creature minuscole, cieche, simili a vermi chiamate ammocoete che si insinuano nel fango e ingoiano alghe e materia organica in decomposizione che fluttuano.

Hanno anche una strana somiglianza con animali simili a vermi chiamati lancette che non hanno una spina dorsale, ma hanno molte altre caratteristiche dei vertebrati, il gruppo che include pesci, anfibi, rettili, uccelli e mammiferi. Ciò pone le lancette proprio dall’altra parte del confine tra vertebrati e invertebrati come vermi, lumache e insetti.

Questa è l’ammocoete o larva di una moderna lampreda del Pacifico. È un animale minuscolo, cieco, che si nutre di filtri, a cui mancano gli occhi grandi, la bocca ventosa e i denti dell’adulto. (Gregory Kovalchuk)

La lancetta Amphioxides è vista al microscopio. I lancette sono animali simili a vermi che non hanno una spina dorsale, ma condividono molte altre caratteristiche con i vertebrati. Le ammocoete hanno una somiglianza fisica con le lancette. (D. Kucharski K. Kucharska / Shutterstock)

I biologi credevano anche che lo sviluppo larvale o embrionale di alcuni animali fosse, in qualche modo, uno sguardo indietro nel tempo alla loro evoluzione. Ad esempio, gli embrioni umani hanno una coda e strutture simili a branchie intorno al collo.

Tutto ciò ha portato gli scienziati a teorizzare come sarebbe potuto apparire l’antenato di tutti i vertebrati, dai pesci agli uccelli, agli esseri umani.

Tetsuto Miyashita, uno scienziato ricercatore presso il Canadian Museum of Nature di Ottawa che ha condotto il nuovo studio, afferma che dal 19 ° secolo, quando le persone guardavano gli ammocoetes, “la saggezza comune era che stavamo guardando … i nostri lontani antenati in la faccia.”

Divario nella documentazione fossile

Non è un pensiero lusinghiero, ma era popolare fino a diversi anni fa ..

Fu allora che ricercatori come Margaret Docker, professore nel dipartimento di scienze biologiche dell’Università di Manitoba, iniziarono a mettere in discussione le prove.

Per prima cosa, gli scienziati non avevano trovato fossili di ammocoete risalenti a prima di 125 milioni di anni fa, anche se i primi fossili di lampreda conosciuti hanno 360 milioni di anni.

Quindi, le prime lamprede avevano anche uno stadio di ammocoete?

“Non c’era solo nessuna delle fasi iniziali evidenti”, ha detto Docker, che non è stato coinvolto nel nuovo studio. Lei ha pubblicato un documento con altri due scienziati nel 2018 suggerendo che le prime lamprede non avevano uno stadio larvale o ne avevano solo uno molto breve, ma notavano che non erano le prime a pensarci.

“Per molto tempo, sono arrivato alla conclusione che non l’avremmo mai saputo con certezza”.

Tetsuto Miyashita (a destra) sta con il ricercatore Rob Gess nel 2016 in cima al deposito di scisto a Makhanda, in Sud Africa, che ha prodotto fossili della lampreda di Priscomyzon di 360 milioni di anni. In questo sito sono stati trovati molti altri invertebrati e fossili vegetali. (Tetsuto Miyashita)

Questo perché le lamprede non si fossilizzano bene, poiché non hanno ossa, solo cartilagine. Formano fossili compressi solo in condizioni molto specifiche, simili a quelle antiche creature dal corpo molle conservate nella regione canadese di Burgess Shale, ha dichiarato in una e-mail Philippe Janvier, direttore emerito della ricerca presso il Centro nazionale francese della ricerca scientifica (CNRS).

“Tali fossili sono stati a lungo considerati a malapena più istruttivi di una lumaca schiacciata su un’autostrada”, ha detto Janvier, coautore del documento del 2018 con Docker. Era difficile dire se qualcuno di loro fosse ammocoete o giovani nel mezzo della metamorfosi in adulti.

Come è stata colmata la lacuna

Tuttavia, Miyashita era determinato a dare un’occhiata più da vicino a quelle prove fossili per vedere se la teoria sugli antichi ammoceti era vera, così andò a cercare dove era stato trovato il più antico fossile di lampreda conosciuto: un sito in Sud Africa chiamato Waterloo Farm.

Nel Paleozoico, il Sudafrica si trovava al Polo Sud, ma era molto più caldo e non era sempre ghiacciato. A quel tempo, Waterloo Farm era una laguna costiera brulicante di pesci e invertebrati, che costituivano la maggior parte degli animali sulla Terra in quel momento, quando gli antenati dei moderni anfibi stavano appena iniziando a muovere i primi passi fuori dall’acqua e sulla terraferma .

Miyashita si è messa in contatto con l’esperto locale, Robert Gess, un paleontologo e ricercatore associato presso l’Albany Museum e la Rhodes University di Makhanda, in Sud Africa. Gess aveva salvato 100 tonnellate di scisto che conteneva migliaia di esemplari fossili alla Waterloo Farm prima della costruzione di una strada locale.

Fossile del cucciolo di Priscomyzon, dell’era Paleozoica circa 360 milioni di anni fa. Il cucciolo è già dotato di grandi occhi e ventosa dentata, che nelle lamprede moderne si sviluppano solo negli adulti. (La moneta canadese da 25 centesimi offre un confronto delle dimensioni per il minuscolo fossile). (Tetsuto Miyashita / Museo canadese della natura)

Miyashita voleva vedere se c’erano lamprede molto piccole o ammoceti nelle rocce.

Gess è riuscito a individuarne sette, tutti più piccoli dei più piccoli che aveva trovato in precedenza, ha ricordato Miyashita – il più piccolo di loro “delle dimensioni della tua piccola unghia”.

Nonostante ciò, i ricercatori hanno potuto vedere che si trattava chiaramente di una lampreda, con enormi occhi per avvistare le prede e una bocca a ventosa con denti aguzzi come oggi le lamprede adulte.

Ma non era un adulto. A un esame più attento, quel fossile aveva un piccolo rigonfiamento sul ventre.

Con eccitazione, i ricercatori si sono resi conto che si trattava di un tuorlo, che molti pesci portano con sé per nutrirli quando si schiudono per la prima volta, Miyashita ha detto: “Questo cucciolo di lampreda fossile è appena uscito dall’uovo”.

La ricostruzione di un artista mostra le fasi della vita della lampreda fossile Priscomyzon riniensis. Viveva circa 360 milioni di anni fa in una laguna costiera nell’attuale Sudafrica. In senso orario da destra: un minuscolo sacco vitellino che trasporta un cucciolo con i suoi grandi occhi; un giovane; e un adulto che mostra la sua ventosa dentata. (Kristen Tietjen)

Janvier, che non è stato coinvolto nello studio, ha convenuto che il rigonfiamento era chiaramente un sacco vitellino, simile a quelli trovati in molti cuccioli fossili di altri pesci.

Quando Miyashita ha esaminato le collezioni del museo di altri antichi fossili di lampreda, ha trovato cuccioli di altre specie che sembravano anche mini-adulti.

Era una chiara prova che le lamprede antiche non avevano uno stadio larvale simile a un verme. Mentre gli adulti potrebbero essere “fossili viventi”, gli ammoceti si sono evoluti in seguito.

Docker stima che sia accaduto circa 300 milioni di anni fa, dal momento che le specie moderne di lampreda hanno tutte uno stadio ammocoete, suggerendo che il loro antenato comune di quel momento avesse già il tratto. Quel periodo fu quando molti insetti e anfibi svilupparono anche stadi giovanili e adulti molto diversi in ambienti diversi, come l’acqua e la terra, con una metamorfosi nel mezzo.

A quel tempo, le piante avevano colonizzato il terreno, creando e stabilizzando i suoli con le loro radici, rendendo gli ambienti d’acqua dolce meno soggetti a fluttuazioni selvagge e inondazioni violente, e quindi più abitabili.

Ma era ancora un ambiente con pochi predatori, uno in cui piccoli animaletti potevano crescere in sicurezza.

Miyashita ha cercato nelle collezioni di altri musei e ha trovato altri piccoli cuccioli di lampreda con caratteristiche simili. Questo è un cucciolo di Pipiscius zangerli che visse 309 milioni di anni fa, dai letti fossili di Mazon Creek nell’Illinois, USA. Aveva anche grandi occhi, una ventosa dentata e un sacco vitellino che mostrava che si era appena schiuso. (Tetsuto Miyashita)

Miyashita ha detto che lo sviluppo di uno stadio larvale in grado di colonizzare quegli ambienti sicuri di acqua dolce probabilmente “è stata la chiave per la sopravvivenza delle moderne linee di lampreda”.

Cosa significa per la storia della nostra evoluzione

Miyashita ha detto che la scoperta di fossili ha grandi implicazioni per le teorie sull’evoluzione dei vertebrati. Chiaramente, gli ammoceti non hanno l’aspetto che hanno a causa della somiglianza con l’antenato di tutti i vertebrati, come si pensava in precedenza.

“Non è esattamente spesso che solo un singolo insieme di minuscoli fossili possa ribaltare completamente quello scenario accettato di evoluzione dei vertebrati”, ha detto. “Penso che questo sia un passo importante per capire come fossero effettivamente i nostri lontani antenati 500 milioni di anni fa”.

Sia Janvier che Docker concordano sul fatto che la scoperta è importante, anche se alcuni scienziati lo avevano già sospettato prima. Docker l’ha definito “piuttosto eccitante”.

“C’è una grande differenza tra pensarlo e avere prove chiare”, ha detto. “Quindi è sicuramente un grosso problema.”

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