I mammiferi sono unici in molti modi. Siamo a sangue caldo e agili rispetto ai nostri parenti rettiliani, ma c'è ancora un' altra differenza. I ricercatori Stephanie Pierce e Katrina Jones dell'Università di Harvard suggeriscono che i mammiferi sono unici in un altro modo: la composizione delle nostre spine. La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Science .
Secondo Pierce, la spina dorsale dei mammiferi è fondamentalmente come una serie di perline su un filo, con ogni perla che rappresenta un singolo osso, una vertebra. "Nella maggior parte degli animali a quattro zampe, come le lucertole, le vertebre sembrano e funzionano allo stesso modo" , afferma il ricercatore.
Tuttavia, le spine dei mammiferi sono diverse. Diverse sezioni o regioni della colonna vertebrale, come il collo, il torace e la parte bassa della schiena, assumono forme molto diverse. Funzionano separatamente e possono quindi adattarsi a diversi modi di vivere, come correre, volare, scavare o arrampicarsi.
Mammiferi: colonne specializzate
Sebbene le spine dei mammiferi siano specializzate, si riteneva che le regioni sottostanti fossero antiche, risalenti ai primi animali terrestri. Si credeva che i mammiferi avessero sfruttato al meglio i modelli anatomici esistenti. Tuttavia, il nuovo studio sta sfidando questa idea guardando i reperti fossili.
"Non ci sono animali vivi oggi che registrano la transizione da un antenato 'simile a una lucertola' a un mammifero" , dice Jones. Per farlo, dice, è necessario immergersi nella documentazione fossile e osservare i precursori estinti dei mammiferi, i sinapsidi non mammiferi.I sinapsidi non mammiferi detengono la chiave per comprendere l'origine delle caratteristiche specifiche dei mammiferi, inclusa la colonna vertebrale.
Ricostruzione di Edaphosaurus, un primitivo antenato dei mammiferi; le sue lunghe spine formano una vela sul dorso.
Ma studiare i fossili non è facile. Jones afferma a questo proposito che i fossili sono scarsi e che trovare animali estinti con più di 25 vertebre al loro posto è incredibilmente raro. Per affrontare questo problema, i ricercatori hanno riunito collezioni museali in tutto il mondo per studiare i fossili meglio conservati di animali vissuti circa 320 milioni di anni fa.
Un primo cambiamento nelle colonne vertebrali dei mammiferi è stato un primo passo importante nella loro evoluzione. Nel corso del tempo, i cambiamenti nella colonna vertebrale hanno permesso ai mammiferi di svilupparsi nella miriade di specie che conosciamo oggi.
Evoluzione della colonna vertebrale nei mammiferi
Il team di ricerca ha esaminato colonne vertebrali fossili, oltre a più di 1.000 vertebre di animali vivi, tra cui topi, alligatori, lucertole e anfibi. Volevano scoprire se le regioni vertebrali dei mammiferi fossero antiche come si pensava o se i mammiferi stessero facendo qualcosa di unico.
"Se le regioni vertebrali fossero rimaste invariate durante l'evoluzione, come ipotizzato, ci aspetteremmo di vedere le stesse regioni nei sinapsidi non mammiferi che vediamo oggi nei mammiferi" , afferma Pierce. Ma non sembra essere così.
Quando i ricercatori hanno confrontato la posizione e la forma delle vertebre hanno trovato qualcosa di sorprendente. La colonna vertebrale aveva guadagnato nuove regioni durante l'evoluzione dei mammiferi. I primi sinapsidi non mammiferi avevano meno regioni rispetto ai mammiferi viventi.
Circa 250 milioni di anni fa si è evoluta una nuova regione vicino alle spalle e alle zampe anteriori. Cambiamenti drammatici iniziarono ad apparire anche negli arti anteriori di animali noti come peptidi non mammiferi.
Gli scienziati ritengono che questi eventi simultanei siano probabilmente avvenuti in concomitanza con i cambiamenti nel modo in cui le creature camminavano e correvano.
I ricercatori ritengono che ci sia una sorta di dialogo incrociato durante lo sviluppo tra i tessuti che compongono le vertebre e la scapola. Credono anche che questa interazione abbia portato all'aggiunta di una regione vicino alla spalla mentre gli arti anteriori dei nostri antenati si sono evoluti per assumere nuove forme e funzioni.
Successivamente, è emersa una regione vicino al bacino. Secondo i ricercatori, è quest'ultima regione, la regione lombare senza confini, che sembra essere in grado di adattarsi meglio ai diversi ambienti.
Il passaggio finale nella costruzione della colonna vertebrale dei mammiferi potrebbe essere correlato ai cambiamenti nei geni Hox, importanti per le regioni della colonna vertebrale all'inizio del loro sviluppo.
A questo proposito, i ricercatori sono stati in grado di tracciare connessioni tra i cambiamenti negli scheletri degli animali e le idee estinte nella moderna biologia e genetica dello sviluppo. "Questo approccio combinato ci aiuta a capire cosa rende un mammifero un mammifero" , conclude Jones.