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All’alba dell’evoluzione

LA CURIOSITA’
All’alba dell’evoluzione

fossili

Una serie di pinnacoli rocciosi scuri affiora 80 metri sopra le pianure erbose della Namibia. I picchi ricordano qualcosa di antico: tumuli di civiltà del passato o punte di enormi piramidi sepolte dai secoli. Queste formazioni rocciose sono i monumenti di un impero passato, ma non costruito da mani umane. Sono scogliere costruite 543 milioni di anni fa da cianobatteri su fondali marini poco profondi, durante il periodo Ediacarano, dal nome della località australiana di Ediacara, dove sono state scoperte altre tracce di questi animali.

Circa 540 milioni di anni fa gli oceani avevano poco ossigeno, tanto che i pesci moderni sarebbero morti rapidamente. Un tappeto appiccicoso di microbi (microbialiti) copriva il fondo del mare e su quello proliferava una varietà di animali enigmatici, i cui corpi sottili assomigliavano a cuscini trapuntati. La maggior parte erano stazionarie, alcuni serpeggiavano ciecamente sopra la melma, pascolando sui microbi. La vita animale era semplice e non c’erano predatori. Ma una tempesta evolutiva avrebbe presto rivoluzionato questo mondo tranquillo.
Entro pochi milioni di anni questo semplice ecosistema sarebbe scomparso e avrebbe ceduto il passo a un mondo governato da animali altamente mobili, che sfoggiavano caratteristiche anatomiche moderne. L’esplosione di vita del Cambriano, come viene definita da molti scienziati, ha prodotto artropodi con gambe e occhi composti, vermi con branchie ciliate e veloci predatori che potevano schiacciare le preda con mascelle a denti rinforzati. Per decenni biologi e paleontologi hanno cercato di comprendere quali fattori hanno innescato questa esplosione evolutiva.

La causa precisa è sconosciuta, in parte perché conosciamo davvero poco dell’ambiente fisico e chimico in quel momento. Alcuni scienziati pensano che un piccolo, forse temporaneo, aumento di ossigeno abbia permesso la comparsa di predatori. L’aumento dei predatori avrebbe scatenato una ‘corsa evolutiva agli armamenti’, favorendo l’alta diversità morfologica e comportamentale degli organismi che popolano gli attuali oceani. Guy Narbonne, paleontologo presso la Queen University di Kingston, in Canada, afferma che questo è l’evento più significativo nell’evoluzione della Terra, l’avvento della predazione, resa possibile dall’ossigenazione.
Data l’importanza dell’ossigeno per gli animali, i ricercatori sospettano che un improvviso aumento della quantità di gas negli oceani avrebbe stimolato l’esplosione di diversità cambriana. Per testare questa idea, hanno studiato antichi sedimenti oceanici depositatisi durante i periodi Ediacarano e Cambriano, da circa 635 a 485 milioni di anni fa.
In uno studio pubblicato lo scorso mese si è suggerito che per la comparsa di animali semplici, quali le spugne, i livelli di ossigeno erano già sufficiente elevati. Gli animali cambriani avrebbero avuto invece bisogno di maggiore ossigeno, rispetto alle spugne primitive.
I ricercatori hanno scoperto che esistevano piccoli vermi in fondali marini in cui i livelli di ossigeno erano molto bassi (meno dello 0.5% delle concentrazioni medie globali della superficie del mare). La rete alimentare in questi ambienti poveri in ossigeno era semplice e gli animali si nutrivano direttamente sui tappeti microbici. Benché sui fondali maggiormente ossigenati (circa 0.5-3% delle concentrazioni alla superficie del mare) gli animali fossero più abbondanti, essi si nutrivano sempre di microbi: i carnivori non esistevano ancora. Da qualche parte dei fondali si stavano tuttavia sviluppando nuovi predatori che avrebbero iniziato a cibarsi di altri animali.

La graduale comparsa di predatori, favorita dal piccolo aumento di ossigeno, avrebbe causato notevoli problemi per la fauna di Ediacara, ovviamente priva di difese. Gli animali di Ediacara erano forme con corpo molle, principalmente immobili, che probabilmente vivevano assorbendo i nutrienti attraverso la loro pelle. Star seduti senza far niente in balia dei predatori è svantaggioso.

Le ricerche sviluppate nelle scogliere fossili della Namibia suggeriscono che gli animali stavano già subendo predazione verso la fine dell’Ediacariano. All’inizio del Cambriano la diversificazione può aver contribuito alla frammentazione del tappeto microbialitico e alla trasformazione del fondo del mare. Potrebbe essere stato il più profondo cambiamento nella storia della vita sulla Terra. I tappeti microbialitici avevano in precedenza ricoperto il fondo del mare come uno strato di pellicola trasparente, creando nei sedimenti sottostanti condizioni anossiche sfavorevoli alla vita degli animali. Era quindi una vita a due dimensioni, sviluppata solo sulla superficie del fondale. Quando la capacità di pascolo migliora, gli animali penetrano i tappeti e per la prima volta li rendono abitabili. Si apre un mondo tridimensionale, in 3D.

Riferimenti bibliografici
Fox, D. 2016, Nature 530, 268-270, 2016.
Sperling, E.A. et al., Nature 523, 451-454, 2015.
Zhang, S. et al., Proc. Natl Acad. Sci. USA http:// dx.doi.org/10.1073/pnas.1523449113 (2016).
Wood, R.A. et al., Precambrian Res. 261, 252–271, 2015.

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