Piume di un uccellino vissuto 99 milioni di anni fa, conservate nell’ambra.
Ogni uccello che avete osservato – ogni pettirosso, ogni piccione, ogni pinguino allo zoo – è un dinosauro vivente.
Gli uccelli sono l’unico gruppo di dinosauri sopravvissuto all’estinzione di massa provocata da un asteroide 66 milioni di anni fa. Ma non tutti gli uccelli vivi all’epoca ce l’hanno fatta. Perché gli antenati degli uccelli moderni siano sopravvissuti mentre molti dei loro parenti sono morti è un mistero che i paleontologi cercano di risolvere da decenni. Due nuovi studi indicano un possibile fattore: le differenze tra le modalità di muta delle piume degli uccelli moderni e dei loro antichi cugini.
Le piume sono una delle caratteristiche principali che tutti gli uccelli condividono. Sono fatte di una proteina chiamata cheratina, lo stesso materiale delle nostre unghie e dei nostri capelli, e gli uccelli si affidano a loro per volare, nuotare, mimetizzarsi, attirare i compagni, stare al caldo e proteggersi dai raggi solari.
Ma le piume sono strutture complesse che non possono essere riparate, quindi per mantenerle in forma gli uccelli si liberano delle piume e ne fanno crescere di nuove in un processo chiamato muta. Gli uccelli piccoli fanno la muta per perdere le piume da piccoli e far crescere quelle da adulti; gli uccelli adulti continuano a fare la muta circa una volta all’anno.
“La muta è qualcosa a cui non credo che molti pensino, ma è fondamentalmente un processo così importante per gli uccelli, perché le piume sono coinvolte in così tante funzioni diverse“, dice Jingmai O’Connor, curatore associato di rettili fossili al Field Museum di Chicago. “Vogliamo sapere: come si è evoluto questo processo? Come si è differenziato tra i vari gruppi di uccelli? E come questo ha plasmato l’evoluzione degli uccelli e la sopravvivenza di tutti questi diversi cladi?“.
Due dei recenti lavori di O’Connor esaminano il processo di muta negli uccelli preistorici.
Un articolo pubblicato sulla rivista Cretaceous Research descrive la scoperta di un gruppo di piume conservate nell’ambra di un piccolo uccello vissuto 99 milioni di anni fa.
Illustrazione dell’aspetto di un uccello enantiornitino appena nato.
Oggi i piccoli uccelli si trovano su uno spettro in termini di sviluppo al momento della nascita e di aiuto da parte dei genitori. Gli uccelli (molte specie) nascono nudi e indifesi; la mancanza di piume fa sì che i genitori possano trasmettere più efficacemente il calore corporeo direttamente alla pelle dei piccoli. Le specie precoci, invece, nascono con le piume e sono abbastanza autosufficienti.
Tutti i piccoli passano attraverso successive mutazioni, periodi in cui perdono le piume che hanno e ne crescono di nuove, prima di raggiungere il piumaggio adulto. La muta richiede molta energia e la perdita di molte piume in una volta sola può rendere difficile per un uccello mantenersi caldo. Di conseguenza, i pulcini precoci tendono a fare la muta lentamente, in modo da mantenere una scorta costante di piume, mentre gli altri pulcini che possono contare sui genitori per il cibo e il calore subiscono una “muta simultanea”, perdendo tutte le piume più o meno nello stesso momento.
Le piume conservate nell’ambra di questo studio sono la prima prova fossile definitiva della muta giovanile e rivelano un piccolo uccello la cui storia di vita non corrisponde a nessun altro uccello oggi in vita.
“Questo esemplare mostra una combinazione assolutamente bizzarra di caratteristiche precoci e altrui“, afferma O’Connor, primo autore del lavoro insieme all’autore senior Shundong Bi dell’Indiana University of Pennsylvania. “Tutte le piume del corpo sono praticamente allo stesso identico stadio di sviluppo, quindi significa che tutte le piume hanno iniziato a crescere contemporaneamente, o quasi“.
Tuttavia, questo uccello faceva quasi certamente parte di un gruppo ormai estinto chiamato Enantiornithines, che il precedente lavoro di O’Connor ha dimostrato essere altamente precoci.
Illustrazione di un’enantiornitina giovanile più matura.
O’Connor ipotizza che le pressioni esercitate da un piccolo uccello precocizzato che doveva tenersi al caldo, mentre subiva una rapida muta, possano essere state un fattore che ha determinato la morte definitiva degli Enantiornitini.
“Gli enantiornitini erano il gruppo di uccelli più vario del Cretaceo, ma si sono estinti insieme a tutti gli altri dinosauri non aviari“, spiega O’Connor. “Quando l’asteroide ha colpito, le temperature globali sarebbero crollate e le risorse sarebbero diventate scarse, quindi non solo questi uccelli avrebbero avuto un fabbisogno energetico ancora più elevato per stare al caldo, ma non avevano le risorse per soddisfarlo“.
Nel frattempo, un altro studio pubblicato il 3 luglio su Communications Biology da O’Connor e dal ricercatore post-dottorato del Field Museum Yosef Kiat esamina i modelli di muta negli uccelli moderni per capire meglio come questo processo si sia evoluto.
Negli uccelli adulti moderni, la muta avviene di solito una volta all’anno in un processo sequenziale, in cui vengono sostituite solo alcune piume alla volta nel corso di alcune settimane. In questo modo, sono ancora in grado di volare durante il processo di muta. Le mutazioni simultanee negli uccelli adulti, in cui tutte le piume di volo cadono nello stesso momento e ricrescono nel giro di un paio di settimane, sono più rare e tendono a manifestarsi in uccelli acquatici come le anatre che non hanno assolutamente bisogno di volare per trovare cibo ed evitare i predatori.
È molto raro trovare prove di muta negli uccelli fossili e in altri dinosauri piumati, e O’Connor e Kiat volevano sapere perché. “Abbiamo ipotizzato che gli uccelli con muta simultanea, che si verifica in un lasso di tempo più breve, siano meno rappresentati nei reperti fossili“, spiega O’Connor: meno tempo trascorso a mutare significa meno opportunità di morire durante la muta e diventare un fossile che mostra i segni della muta. Per verificare la loro ipotesi, i ricercatori hanno esaminato la collezione di uccelli moderni del Field Museum.
Illustrazione di un giovane uccello enantiornitino.
“Abbiamo analizzato più di 600 pelli di uccelli moderni conservate nella collezione ornitologica del Field Museum per cercare prove di muta attiva”, spiega Kiat, primo autore dello studio. “Tra gli uccelli a muta sequenziale abbiamo trovato decine di esemplari in muta attiva, ma tra quelli a muta simultanea non ne abbiamo trovato quasi nessuno“.
Sebbene si tratti di uccelli moderni, non di fossili, essi forniscono un’utile proxy. “In paleontologia dobbiamo essere creativi, poiché non disponiamo di serie complete di dati. In questo caso, abbiamo usato l’analisi statistica di un campione casuale per dedurre ciò che l’assenza di qualcosa ci sta effettivamente dicendo“, dice O’Connor.
In questo caso, l’assenza di uccelli fossili in muta, nonostante la muta attiva sia prevalente nel campione di uccelli moderni, suggerisce che gli uccelli fossili semplicemente non mutavano con la stessa frequenza della maggior parte degli uccelli moderni. Potrebbero aver subito una muta simultanea, oppure potrebbero non aver fatto la muta su base annuale come la maggior parte degli uccelli odierni.
Sia l’esemplare di ambra che lo studio della muta negli uccelli moderni evidenziano un tema comune: gli uccelli preistorici e i dinosauri piumati, soprattutto quelli appartenenti a gruppi che non sono sopravvissuti all’estinzione di massa, facevano la muta in modo diverso dagli uccelli odierni.
“Tutte le differenze che si possono trovare tra gli uccelli della corona e gli uccelli staminali diventano essenzialmente ipotesi sul perché un gruppo sia sopravvissuto e gli altri no“, ha detto O’Connor. “Non credo che ci sia una ragione particolare per cui gli uccelli della corona, il gruppo che comprende gli uccelli moderni, siano sopravvissuti. Credo che si tratti di una combinazione di caratteristiche. Ma credo che stia diventando chiaro che la muta può essere stata un fattore significativo per la sopravvivenza dei dinosauri”.
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