Un pesce senza mascelle del Siluriano possedeva pinne accoppiate, come dimostrano nuovi fossili


Ricostruzione artistica di Tujiaaspis vividus.

I paleontologi hanno esaminato i resti fossili di Tujiaaspis vividus, una specie di galeaspide vissuta 436 milioni di anni fa (periodo Siluriano) in Cina.


Le teorie sull’origine evolutiva delle pinne e degli arti dei vertebrati – i precursori evolutivi di braccia e gambe – sono numerose e si basano principalmente sull’embriologia comparativa.

Esiste una ricca documentazione fossile, ma i primi vertebrati o avevano le pinne o non le avevano. Le prove di una loro evoluzione graduale sono scarse.

I galeaspidi sono un gruppo estinto di vertebrati senza mascelle, membri di una schiera parafiletica di gnatostomi a stelo estinti che sono più strettamente imparentati con i vertebrati a mascella viventi che con le lamprede e i pesci volanti“, hanno dichiarato Zhikun Gai, ricercatore dell’Università di Bristol, e colleghi.

In quanto tali, forniscono intuizioni chiave sull’assemblaggio evolutivo del piano corporeo degli gnatostomi, compresa la profonda riorganizzazione del cranio dei vertebrati avvenuta prima dell’origine delle mascelle“.

Purtroppo, la conoscenza dell’anatomia dei galeaspidi è stata limitata quasi esclusivamente ai loro scudi cranici; i pochi frammenti incompleti di scheletri del tronco che sono stati scoperti forniscono poche informazioni sulla natura del loro scheletro appendicolare.

Pertanto, gli scenari relativi all’origine e all’evoluzione delle pinne appaiate e non appaiate restano subordinati alla scoperta di questa condizione nei galeaspidi“.

Fotografia (a) e disegno interpretativo (b) di Tujiaaspis vividus.

I nuovi fossili di Tujiaaspis vividus del periodo siluriano della Cina contengono i loro corpi interi.

I nuovi fossili sono spettacolari: conservano per la prima volta l’intero corpo e rivelano che questi animali possedevano pinne accoppiate che si estendevano in modo continuo, dalla parte posteriore della testa fino alla punta della coda“, ha dichiarato Gai.

Si tratta di una grande sorpresa, poiché si pensava che i galeaspidi fossero del tutto privi di pinne appaiate“.

Tujiaaspis vividus dà nuova vita a un’ipotesi centenaria sull’evoluzione delle pinne appaiate, attraverso la differenziazione delle pinne pettorali (braccia) e pelviche (zampe) nel corso dell’evoluzione da un precursore continuo della pinna dalla testa alla coda“, ha dichiarato il professor Philip Donoghue dell’Università di Bristol.

Questa ipotesi della ‘piega delle pinne’ è stata molto popolare, ma fino ad ora non ha avuto alcuna prova a sostegno“.

La scoperta di Tujiaaspis vividus resuscita l’ipotesi della piega a pinna e la riconcilia con i dati contemporanei sui controlli genetici dello sviluppo embrionale delle pinne nei vertebrati viventi“.

Tujiaaspis vividus dimostra che la condizione primitiva delle pinne appaiate si è evoluta per la prima volta“, ha dichiarato il dottor Min Zhu, ricercatore dell’Istituto di paleontologia dei vertebrati e paleoantropologia dell’Accademia cinese delle scienze.

Gruppi successivi, come gli osteostraci privi di mascella, mostrano le prime prove della separazione delle pinne pettorali muscolari, conservando lunghe pinne pelviche che si sono ridotte alle corte pinne muscolari dei vertebrati dotati di mascella, come in gruppi quali i placodermi e gli squali“.

Tuttavia, possiamo vedere vestigia di pinne allungate negli embrioni di pesci mascellati viventi, che possono essere manipolati sperimentalmente per riprodurle.

La domanda chiave è: perché le pinne si sono evolute in questo modo?“.

Gli scienziati hanno anche simulato il comportamento di modelli di Tujiaaspis vividus con e senza le pinne appaiate.

Le pinne appaiate di Tujiaaspis vividus agivano come aliscafi, generando passivamente portanza per il pesce senza alcun apporto muscolare da parte delle pinne stesse“, ha detto il dottor Humberto Ferron, ricercatore dell’Università di Bristol.

Le pieghe laterali delle pinne di Tujiaaspis vividus gli permettevano di nuotare in modo più efficiente“.

I vertebrati fossili senza mascella mostrano una serie vertiginosa di tipi di pinne, il che ha suscitato un ampio dibattito sull’evoluzione delle pinne appaiate“, ha dichiarato il dottor Joseph Keating, anch’egli dell’Università di Bristol.

Le nostre nuove analisi suggeriscono che l’antenato dei vertebrati mascellari probabilmente possedeva pinne appaiate, che si sono poi separate in regioni pettorali e pelviche“.

Alla fine, queste pinne primitive hanno evoluto la muscolatura e il supporto scheletrico, che hanno permesso ai nostri antenati pesci di orientare meglio il loro nuoto e aggiungere propulsione“.

È sorprendente pensare che le innovazioni evolutive osservate in Tujiaaspis vividus siano alla base della locomozione in animali diversi come uccelli, balene, pipistrelli ed esseri umani“.

I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Nature.

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