Un piccolo fossile rivoluziona le teorie sull’origine degli uccelli (VIDEO)

I crani di struzzi, emù e dei loro parenti si sono de-evoluti, tornando a una condizione più primitiva

[1 Dicembre 2022]

Frammenti fossilizzati di uno scheletro, nascosti all’interno di una roccia delle dimensioni di un pompelmo, hanno contribuito a rivoluzionare una delle ipotesi più antiche sulle origini degli uccelli moderni.

Infatti, lo studio “Cretaceous ornithurine supports a neognathous crown bird ancestor”, pubblicato su Nature da un team di ricercatori dell’università di Cambridge e del Natuurhistorisch Museum Maastricht ha scoperto che «Una delle caratteristiche chiave del cranio che caratterizza il 99% degli uccelli moderni, un becco mobile, si è evoluta prima dell’evento di estinzione di massa che uccise tutti i grandi dinosauri, 66 milioni di anni fa».

All’università di Cambridge fanno notare che «Questa scoperta suggerisce anche che i crani di struzzi, emù e dei loro parenti si sono evoluti “all’indietro”, tornando a una condizione più primitiva, dopo la nascita degli uccelli moderni».

Per più di un secolo si è ipotizzato che il meccanismo che rende possibile un becco mobile si sia evoluto dopo l’estinzione dei dinosauri, ma la nuova scoperta riportata su Nature suggerisce che la nostra comprensione di come sia nato il cranio di un uccello moderno deve essere rivalutata.

Ognuna delle circa 11.000 specie di uccelli viventi è classificata in uno dei due gruppi generali, in base alla disposizione delle loro ossa del palato. Struzzi, emù e i loro parenti sono classificati nel gruppo dei paleognati, o “mandibola antica”, il che significa che, come gli esseri umani, le loro ossa del palato sono fuse insieme in una massa solida. Tutti gli altri gruppi di uccelli sono classificati nel gruppo neognath, o “mascella moderna”, il che significa che le loro ossa del palato sono collegate da un’articolazione mobile. Questo rende i loro becchi molto più funzionali, utili per la costruzione del nido, la toelettatura, la raccolta del cibo e la difesa. Originariamente, i due gruppi sono stati originariamente classificati da Thomas Huxley, “Darwin’s Bulldog”,  il biologo britannico forte sostenitore della teoria dell’evoluzione di Charles Darwin, che nel 1867 divise tutti gli uccelli viventi in gruppi con  mascelle “antiche” o “moderne”. L’ipotesi di Huxley era che la configurazione “antica” della mascella fosse la condizione originale per gli uccelli moderni, con la mascella “moderna” che sarebbe sorta più tardi.

L’autore senior dello studio, Daniel Field del Department of Earth Sciences e curatore di ornitologia al Museum of Zoology dell’università di Cambridg, ricorda che «Da allora questa ipotesi è stata data per scontata. Il motivo principale per cui questa ipotesi è durata così tanto è che non avevamo palati di uccelli fossili ben conservati provenienti dal periodo in cui hanno avuto origine gli uccelli moderni».

Utilizzando tecniche di scansione CT, il team britannico e olandese ha identificato le ossa del palato, di una nuova specie di grande uccello antico, al quale è stato dato il nome scientifico di Janavis finalidens, che è vissuto alla fine dell’era dei dinosauri ed è stato uno degli ultimi uccelli dentati.  I ricercatori dicono che «La disposizione delle sue ossa palatali mostra che questo “dino-uccello” aveva un becco mobile e agile, quasi indistinguibile da quello della maggior parte degli uccelli moderni».

Il fossile di Janavis finalidens  è stato trovato negli anni ’90 in una cava di calcare vicino al confine tra Belgio e Paesi Bassi ed è stato studiato per la prima volta nel 2002. Risale a 66,7 milioni di anni fa, durante gli ultimi giorni dei dinosauri. Dato che il fossile è racchiuso nella roccia, gli scienziati dell’epoca potevano basare le loro descrizioni solo su ciò che potevano vedere dall’esterno e quel che hanno descritto erano «frammenti di ossa che spuntavano dalla roccia come frammenti di ossa del cranio e delle spalle», poi hanno rimesso in deposito quel fossile dall’aspetto insignificante.

Quasi 20 anni dopo, il fossile è stato prestato al team di Field a Cambridge e il principale autore del nuovo studio, Juan Benito, che allora faceva un dottorato di ricerca al Department of Earth Sciences dell’università di Cambridge (dove è rimasto come ricercatore post-dottorato), spiega che «Da quando questo fossile è stato descritto per la prima volta, abbiamo iniziato a utilizzare la scansione TC sui fossili, che ci consente di vedere attraverso la roccia e visualizzare l’intero fossile. Avevamo grandi speranze per questo fossile: originariamente si diceva che contenesse materiale cranico, che spesso non viene conservato, ma non siamo riusciti a vedere nulla che sembrasse provenire da un teschio nelle nostre scansioni CT, quindi abbiamo rinunciato e messo da parte il fossile».

Durante i primi giorni del  lockdown  del Covid-19, Benito ha ritirato fuori quel fossile e spiega ancora: «Le precedenti descrizioni del fossile non avevano senso: c’era un osso che mi lasciava davvero perplesso. Non riuscivo a vedere come quello che era stato inizialmente descritto come un osso della spalla potesse davvero essere un osso della spalla».

Field aggiunge: «È stata la mia prima interazione di persona da mesi: Juan e io abbiamo avuto un incontro all’aperto socialmente distanziato e mi ha passato il misterioso osso fossile. Ho potuto vedere che non era un osso della spalla, ma c’era qualcosa di familiare».

Benito continua: «Poi ci siamo resi conto che avevamo già visto un osso simile, in un cranio di tacchino. E, grazie alla ricerca che facciamo a Cambridge, ci capita di avere cose come teschi di tacchino nel nostro laboratorio, quindi ne abbiamo tirato fuori uno e le due ossa erano quasi identiche».

La consapevolezza che l’osso fosse un osso del cranio, e non un osso della spalla, ha portato i ricercatori a concludere che «La condizione della “mascella moderna” non fusa, condivisa dai tacchini, si è evoluta prima della condizione della “mascella antica” degli struzzi e dei loro parenti. Per una ragione sconosciuta, i palati fusi di struzzi e parenti devono essersi evoluti a un certo punto dopo che gli uccelli moderni si erano già stabiliti. Due delle caratteristiche chiave che usiamo per differenziare gli uccelli moderni dai loro antenati dinosauri sono un becco senza denti e una mascella superiore mobile. Mentre Janavis finalidens aveva ancora i denti, rendendolo un uccello premoderno, la sua struttura mascellare è quella del tipo moderno e mobile».

Un autore dello studio, Pei-Chen Kuo studente nel laboratorio di Field a Cambridge di Cambridge, racconta che «Utilizzando analisi geometriche, siamo stati in grado di dimostrare che la forma dell’osso del palato fossile era estremamente simile a quella di polli e anatre viventi».  E la sua collega e co-autrice, Klara Widrig, anche lei di Cambridge, evidenzia: Sorprendentemente, le ossa del palato degli uccelli che sono meno simili a quelle di Janavis provengono dagli struzzi e dai loro parenti».

Field sottolinea che «L’evoluzione non avviene in linea retta. Questo fossile dimostra che il becco mobile, una condizione che avevamo sempre pensato post-datata all’origine degli uccelli moderni, in realtà si è evoluto prima che esistessero gli uccelli moderni. Per oltre un secolo. Siamo stati completamente indietro nelle nostre supposizioni su come si è evoluto il cranio dell’uccello moderno».

I ricercatori affermano che «Mentre questa scoperta non significa che l’intero albero genealogico degli uccelli debba essere ridisegnato, riscrive la nostra comprensione di una caratteristica evolutiva chiave degli uccelli moderni».

Ma cosa è successo a Janavis? Il team di ricerca di Cambridge e Maastricht  risponde che «Come i grandi dinosauri e altri uccelli dentati, non è sopravvissuto all’evento di estinzione di massa della fine del periodo Cretaceo. Questo potrebbe essere dovuto alle sue grandi dimensioni: Janavis pesava circa 1,5 chilogrammi e aveva le dimensioni di un moderno avvoltoio».

È probabile che animali più piccoli, come il “wonderchicken“, identificato da Field, Benito e colleghi nel 2020, che proviene dalla stessa area e viveva accanto a Janavis, a quel punto della stiria della Terra vesse un vantaggio perché doveva mangiare di meno per sopravvivere, cosa che sarebbe stata  vantaggioso dopo che l’asteroide colpì la Terra, interrompendo le catene alimentari globali e portando i dinosauri all’estinzione.