I cervelli fossili dello Stanleycaris con tre occhi riscrivono la storia evolutiva di insetti e ragni?

Un antico predatore di 500 milioni di anni fa fornisce informazioni chiave sull'evoluzione del piano corporeo degli artropodi

[12 Luglio 2022]

Lo studio “A three-eyed radiodont with fossilized neuroanatomy informs the origin of the arthropod head and segmentation”, pubblicato su Current Biology da Joseph Moysiuk e Jean-Bernard Caron dell’università di Toronto del  Royal Ontario Museum (ROM) ha rivelato i risultati di una nuova ricerca basata su un antico fossile, trovato nel Burgess Shale, che ha conservato il cervello e il sistema nervoso di un predatore marino di mezzo miliardo di anni fa: lo Stanleycaris  che apparteneva a un’antica propaggine estinta dell’albero evolutivo degli artropodi chiamata Radiodonta e imparentata alla lontana con gli insetti e i ragni moderni. Secondo Moysiuk e Caron, «Questi risultati fanno luce sull’evoluzione del cervello, della vista e della struttura della testa degli artropodi».

E infatti è stato quello che c’è nella testa dello Stanleycaris  ad entusiasmare di più i ricercatori: in 84 dei fossili, i resti del cervello e dei nervi sono ancora conservati dopo 506 milioni di anni.

Moysiuk, spiega che «Sebbene i cervelli fossilizzati del periodo Cambriano non siano nuovi, questa scoperta si distingue per la sorprendente qualità di conservazione e il gran numero di esemplari. Possiamo persino distinguere dettagli fini come i centri di elaborazione visiva che servono i grandi occhi e le tracce di nervi che entrano nelle appendici. I dettagli sono così chiari che è come se stessimo guardando un animale morto ieri».

I nuovi fossili mostrano che «Il cervello di Stanleycaris era composto da due segmenti, il protocerebrum e il deutocerebrum, collegati rispettivamente con gli occhi e gli artigli frontali. Moysiuk aggiunge: «Abbiamo concluso che una testa e un cervello a due segmenti hanno radici profonde nel lignaggio degli artropodi e che la sua evoluzione probabilmente ha preceduto il cervello a tre segmenti che caratterizza tutti i membri viventi di questo diverso phylum animale».

All’università di Toronto evidenziano che «Negli artropodi moderni come gli insetti, il cervello è costituito da protocerebrum, deutocerebrum e tritocerebrum. Anche se la differenza di un segmento può non suonare rivoluzionaria, in realtà ha implicazioni scientifiche radicali. Poiché copie ripetute di molti organi di artropodi possono essere trovate nei loro corpi segmentati, capire come i segmenti si allineano tra specie diverse è la chiave per capire come queste strutture si siano diversificate all’interno del gruppo».

Per Moysiuk, «Questi fossili sono come una stele di Rosetta, perché aiutano a collegare i tratti dei radiodonti e di altri primi artropodi fossili con le loro controparti nei gruppi sopravvissuti».

Oltre al paio di occhi a stelo, Stanleycaris era dotato di un grande occhio centrale nella parte anteriore della testa, una caratteristica mai notata prima in un radioodonte. Caron, curatore di paleontologia degli invertebrati al ROM e supervisore del dottorato di ricerca di Moysiuk, evidenzia che «L’inaspettata presenza di un enorme terzo occhio nello Stanleycaris sottolinea che questi animali avevano un aspetto ancora più bizzarro di quanto pensassimo, ma ci mostra anche che i primi artropodi avevano già sviluppato una varietà di complessi sistemi visivi come molti dei loro parenti moderni. Dato che la maggior parte dei radioodonti è conosciuta solo da frammenti sparsi, questa scoperta è un passo avanti cruciale per capire che aspetto avevano e come vivevano».

Nel Cambriano, i radiodonti includevano alcuni degli animali più grandi, come il  famoso Anomalocaris che raggiungeva almeno un metro di lunghezza. Il Stanleycaris, lungo non più di 20 centimetri,  era piccolo per il suo gruppo, ma in un’epoca in cui la maggior parte degli animali non cresceva più di un dito umano, era un predatore letale e i sui sofisticati sistemi sensoriali e nervosi gli avrebbero consentito di individuare in modo efficiente piccole prede nell’oscurità. Con grandi occhi composti, una formidabile bocca circolare bordata di denti, artigli frontali con un’impressionante serie di spine e un corpo flessibile e segmentato con una serie di lembi per nuotare lungo i lati, Stanleycaris era l’incubo di qualsiasi piccolo abitante del fondo abbastanza sfortunato da incrociarlo lungo il suo cammino.

Per realizzare questo studio, Moysiuk e Caron hanno studiato una collezione inedita di 268 esemplari di Stanleycaris . I fossili sono stati raccolti principalmente negli anni ’80 e ’90 da strati rocciosi sopra il famoso sito Walcott Quarry del Burgess Shale nello Yoho National Park in British Columbia in Canada, e fanno parte della vasta collezione di fossili di Burgess Shale costoditi al ROM.

I siti fossili di Burgess Shale si trovano all’interno dei parchi nazionali di Yoho e Kootenay e sono gestiti da Parks Canada che si è detto «Orglioso di lavorare con i principali ricercatori scientifici per ampliare la conoscenza e la comprensione di questo periodo chiave della storia della terra e per condividere questi siti con il mondo attraverso escursioni guidate». Il Burgess Shale è stato designato Patrimonio dell’Umanità dall’UNESCO nel 1980 per il suo eccezionale valore universale e ora fa parte del più grande sito Patrimonio dell’Umanità dei Canadian Rocky Mountain Parks.