L´evoluzione dei Mammiferi é un affascinante storia, ma poco raccontata e compresa. È la storia geologica e paleontologica del nostro mondo moderno, della sua biodiversitá e la sua ecologia.

Antichi elefanti d'acqua

Alcuni antenati degli elefanti erano organismi semi-acquatici, in quanto dividevano la loro vita tra l'acqua, in cui si nutrivano di piante, e la terra ferma.

Dall'analisi di isotopi di carbonio e ossigeno, un gruppo di ricercatori, guidato da Alexander Liu della University Of Oxford, ha identificato l'habitat e lo stile di vita di due membri ormai estinti dell'ordine dei proboscidati (Proboscidea), quello di cui fanno parte gli odierni elefanti. I due generi in questione sono il Moeritherium e il Barytherium, che, secondo questo studio pubblicato sulla rivista PNAS, passavano gran parte dela loro vita in acqua, intenti a nutrirsi di piante acquatiche.

Conoscendo la proporzione degli isotopi di ossigeno e carbonio nelle ossa ormai fossilizzate, è infatti possibile comoprendere sia la dieta che l'habitat preferito dall'individuo oggetto di studio. In questo caso, l'analisi condotta sul contenuto di isotopi presenti nello smalto dei denti di queste due specie ha mostrato che il Moeritherium e il Barytherium, vissute nell'Eocene intorno a 37 milioni di anni fa, avevano uno stile di vita anfibio, dividendo la loro vita tra le acque dolci e le terre emerse. Secondo gli autori, frequentavano probabilmente zone paludose e ambienti sulle rive dei corsi d'acqua. 

Questo risultato non stupisce, in quanto gli elefanti condividono un predecessore comune, vissuto intorno a 60 milioni di anni fa, con gli iracoidei, o procavie (ordine Hyracoidea), e i sirenidi (ordine Sirenia). In particolare, questi ultimi, di cui oggi rimangono solo i dugonghi (famiglia Dugongidae) e i lamantini (famiglia Trichechidae), sono organismi esclusivamente acquatici. Non è difficile quindi pensare all'esistenza di un antenato comune acquatico o semi-acquatico tra questi gruppi di animali, che hanno successivamente intrapreso strade evolutive separate andando a colonizzare due ambienti totalmente differenti.  

Andrea Romano

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scoperte, paleontologia

Mammuts uccisi dall´uomo?

Fin dal 1806, anno del primo ritrovamento di resti di mammuth lanoso (Mammuthus primigenius), gli scienziati di tutto il mondo si sono domandati in che modo questa specie, dominatrice per migliaia di anni delle regioni più settentrionali del nostro pianeta, sia scomparsa. I due principali indiziati per l'estinzione di questo proboscidato sono da sempre stati ritenuti i cambiamenti climatici e l'uomo. Nel primo caso, i mammuth si sarebbero estinti per la riduzione del loro habitat e l'aumento delle temperature, nel secondo per la caccia indiscriminata da parte delle popolazioni umane che cominciavano ad abitare regioni sempre più boreali. 

Entrambe queste cause, prese da sole, possono difficilmente spiegare il declino dei mammuth, per questo motivo un gruppo di ricercatori spagnoli, guidato da David Nogués-Bravo del Consejo Superior de Investigaciones Cientificas di Madrid, ha tentato un approccio alternativo a quelli fino ad ora utilizzati, per determinare la causa di questa scomparsa. I ricercatori hanno realizzato una modellizzazione quantitativa delle condizioni climatiche dell'Eurasia in diversi periodi: tre momenti durante l'ultima glaciazione del Pleistocene (42.000, 30.000 e 21.000 anni fa), uno nel periodo interglaciale precedente (126.000 anni fa) e uno in quello successivo (6.000 anni fa). Per ciascun periodo, sono state ricostruite le condizioni climatiche, le precipitazioni medie, le temperature medie, mimime e massime, tutti fattori fondamentali per identificare, di volta in volta, le aree che potevano supportare habitat favorevoli al sostentamento di popolazioni di mammuth.

I risultati indicano che, dall'inizio dell'ultima glaciazione al momento della loro estinzione, questi giganti pelosi videro una catastrofica riduzione delle aree a loro favorevoli. Infatti, se 42.000 anni or sono potevano ritrovare habitat adatti su una superficie di 7,7 milioni di Km quadrati, distribuita uniformemente in tutto il nord dell'Eurasia e non frammentata, 6.000 anni fa questa superificie si era ridotta a soli 0,8 milioni di Km quadrati. Inoltre, dopo il termine dell'ultima glaciazione gli habitat favorevoli erano distribuiti a chiazze sul terriorio. In questo modo, si formarono numerose piccole popolazioni di mammuth isolate tra loro che, in seguito all'inevitabile diminuzione del flusso genico tra esse, probabilmente videro ridursi sia la variabilità genetica che la fitness.

Le analisi, tuttavia, dimostrano che anche nel periodo interglaciale precedente, tra 130 e 120.000 anni fa, la situazione climatica e ambientale non fu favorevole ai mammuth, anzi. Infatti, 126.000 anni fa solamente 0,3 Km quadrati di Eurasia, anche in questo caso frammentati in piccoli territori, potevano ospitare esigue popolazioni di questa specie, con i conseguenti problemi descritti sopra. Ma, come sappiamo, in quel caso i mammuth si ripresero e tornarono ad essere i dominatori delle regioni settentrionali fino a 3.500 anni fa, quando si estinsero.

Come mai i mammuth nell'ultimo interglaciale si ripresero e dopo l'ultima glaciazione no? Quale differenza intercorre tra queste due situazioni? Secondo i ricercatori la spiegazione non può essere che una sola: l'arrivo nelle zone settentrionali delle popolazioni umane, che avanzarono man mano che lo sciglimento dei ghiacci glielo permise. Nell'Olocene, dunque, i mammuth, già indeboliti dalle condizioni climatiche che li confinarono in piccole aree circoscritte e quindi molto vulnerabili, furono bersaglio facile per i cacciatori umani, che determinarono la loro definitiva scomparsa.

La coincidenza temporale della scomparsa di habitat adatti, che indebolì fortemente le popolazioni di mammuth, e l'incremento dell'impatto antropico, che diede loro il colpo di grazia, causarono l'estinzione di questo eneorme mammifero eurasiatico.

L'articolo "Climate Change, Humans, and the Extinction of the Woolly Mammoth", pubblicato su PLoS Biology, è liberamente disponibile online.

FONTE: Andrea Romano

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paleontologia, estinzione

Il gene del latte

L'evoluzione dei mammiferi è stata scandita dalla graduale perdita dei geni del tuorlo e dalla costante acquisizione di quelli del latte. Questi ultimi sono comparsi oltre 200 milioni di anni fa, in un antenato comune a tutti i mammiferi.

Lo sviluppo embrionale di tutti i vertebrati non mammiferi dipende esclusivamente dalle risorse contenute nell'uovo, situate prevalentemente nel tuorlo. I mammiferi euteri (Eutheria), a cui appartene anche la nostra specie, al contrario, hanno evoluto un differente pattern di sviluppo, basato sulla presenza della placenta, che consente gli scambi di sostanze tra la madre e l'embrione. In queste specie, dopo la nascita, avviene l'allattamento, grazie alla presenza delle le ghiandole mammarie, specifici organi adibiti a questa funzione.

In verità, esistono tappe intermedie nel passaggio da vertebrati ovipari a mammiferi placentati, rappresentate dai mammiferi monotremi (Prototheria), di cui oggi rimangono solo l'ornitorinco (Ornithorhynchus anatinus) e i tachiglossidi (gli echidna), e dai mammiferi marsupiali (Metatheria). Entrambi questi gruppi tassonomici costituiscono un gradino di avvicinamento verso il totale abbandono dell'uovo per l'embriogenesi e verso il conseguente passaggio alla viviparità. I monotremi, infatti, producono ancora uova ma, a differenza di pesci, anfibi, rettili e uccelli, allattano la prole grazie alla presenza di alcune piccole ghiandole situate alla base dei peli. Lo sviluppo dei marsupiali invece avviene inizialmente all'interno del corpo materno come negli euteri, ma la gestazione è di breve durata a causa della scarsa funzionalità della placenta, ancora assimilabile ad un sacco vitellino. Il proseguo dello sviluppo si svolge pertanto in una tasca addominale (il marsupio), dove i piccoli vengono allattati e protetti fino alla maturità.

Ma quali sono stati i cambiamenti a livello di DNA che hanno portato i mammiferi a diventare totalmente indipendenti dalla presenza del tuorlo e delle sue proteine fondamentali per lo sviluppo? E quando sono avvenute le mutazioni delle sequenze geniche che l'hanno reso possibile? Queste sono le domande cui ha cercato di rispondere un gruppo di ricercatori dell'Università di Losanna.

Dato che la vitellogenina rappresenta una proteina fondamentale del tuorlo e, grazie al suo alto contenuto energetico è particolarmente importante per l'embriogenesi delle specie ovipare, i ricercatori hanno indagato in che modo l'evoluzione dei mammiferi sia stata condizionata dalla produzione di questa macromolecola. Utilizzando come riferimento le tre coppie di geni codificanti vitellogenina (geni VIT) nel pollo (Gallus gallus), hanno cercato di individuarne di omologhi, funzionanti o no, nelle tre sottoclassi di mammiferi.

I risultati, pubblicati su PLoS Biology, indicano che sia nei placentati che nei marsupiali nessuna delle tre copie dei geni VIT risulta ormai funzionante, mentre nei monotremi è presente una copia residua ancora in grado di produrre vitellogenina. Questo spiegherebbe perchè echidna e ornitorinco sono ancora in grado di deporre uova, ma anche perchè il contenuto relativo di tuorlo in queste specie è decisamente inferiore a quello di tutte le altre ovipare. I dati dimostrano che le varie copie funzionanti dei geni VIT sono andate perdute, in seguito a mutazioni nella sequenza di DNA codificante, in modo progressivo durante l'evoluzione dei mammiferi. Secondo la stima effettuata l'ultima copia residua sarebbe stata resa non funzionale nel periodo compreso tra 70 e 30 milioni di anni fa.

Il nutrimento venuto meno con la perdita del tuorlo doveva però essere sostituito in altro modo: ecco che, man mano che andavano perduti i geni della vitellogenina, acquistavano sempre più importanza quelli della caseina, una delle principali proteine del latte. La caseina è una molecola che si lega al calcio, elemento fondamentale per la crescita degli embrioni, anche quelli che si sviluppano nelle uova, quindi non stupisce che possa essersi evoluta in un antenato oviparo. Infatti, i ricercatori hanno individuato tre geni che codificano questa proeteina già nel genoma dell'ornitorinco, oltre che in tutti i marsupiali e placentati analizzati. Si può quindi pensare che questa proteina sia comparsa in un antenato comune a tutti i mammiferi, prima della suddivisione nei diversi sottogruppi, avvenuta intorno a 180 milioni di anni fa.

La comparsa dell'allattamento nell'antenato comune di tutti i mammiferi prima, l'evoluzione della placenta sia negli euteri che nei marsupiali poi hanno consentito la graduale perdita del tuorlo, svincolando i mammiferi dalla totale dipendenza dall'uovo per un corretto sviluppo embrionale.

L'articolo "Loss of Egg Yolk Genes in Mammals and the Origin of Lactation and Placentation" è disponibile online.

Andrea Romano

Fonte:Pikaia.eu

Postato da: BressanDavid a 20:33 | link | commenti
ricerca, paleontologia

La fauna di Jehol

Nella cava di Sihetun, quasi mille chilometri a nord di Beijing, si apre una finestra su un mondo di 120 a 140  milioni di anni fa, il periodo del Giurassico superiore al Cretacico inferiore. I sedimenti  fini dei biota di Jehol (dal nome di un antica citta reale e della provincia) che si estendono dalla Mongolia alla Corea, fino all´altopiano del Tibet, contengono talmente molti fossili diversi, che possibiltano la ricostruzione di un intero ecosistema del periodo dei dinosauri. Sono conservati vertebrati terrestri e acquatici, viventi in laghi e fiumi, insiema a piante e invertebrati che fungevano da base del ecosistema.
Ma come si sviluppo questa straordinaria lagerstätte di fossili in gran parte ancora articolati, con dinosauri dove si riconosceva il contenuto dello stomaco, indizio che i corpi non furono trasportati, esposti alle intemperie o saprofaghi, indizio che la morte e la sedimentazione fú svelta e efficacie. Fu una catastrofe a uccidere tutti questi animali? Tra strati di colore grigio spiccano piú raramente strati di colore giallo - strati di pomice vulcanica. Immense eruzioni vulcaniche devono avere ucciso gli animali, che poi si depositarono nei bassi laghi nel paesaggio. Un pterosauro é stato trovato con il suo stesso osso dell´ala conficato nelle fauci, forse l´onda d´urto ha scaraventato l´animale in questa posizione, o l´animale morente si é morso nell´ala. Queste improvvise morte devono essere accadute diverse volte, forse proprio questo ambiente ostile ha favorito la radiazione e l´evoluzione degli animali di Jehol.

Nel 1993 paleontologi di Beijing scoprirono tra i reperti di un collezionista privato un strano fossile. L´uomo l´aveva acquistato da un contadino della zona di Liaoning, é lo studio portó ad una sopresa - un aura di piume circondava il fossile, ma i artigli ricordavano i piccoli sauri teropodi. Si trattava di uno dei primi uccelli capaci di volare - Confuciusornis.

Piante:
-Gingko
-Cyathidites
-Archaefructus (forse la piú antica pianta a fiori)
-Pityocladus
-Sinocarpus
-Archaeamphora
-Equiseti e muschi
-Felci arborifere

Artropodi:
-Brachycera (Dittero)
-Habrohagla (grillo)
-Aeschnida (Libellula)
-Liaocossus (cicala)
-Cricoidoscelosida (Granchio)

Pesci:
-Protopsephurus
-Lycoptera

Anfibi:
-Liaoxitriton (salamandra)
-Callobatrachus (rana)

Pterosauri:
-Sinopterus

Dinosauri:
-Jinzhousasaurus
-Liaoceratops
-Protarchaeopteryx
-Epidendrosaurus
-Microraptor
-Sinornithosaurus
-Sinosauropteryx
-Caudipteryx
-Beipiaosaurus
-Incisivosaurus
-Psittacosaurus 

Uccelli:
-Jeholornis
-Protopteryx
-Confuciusornis
-Yanornis
-Sinornis
-Longirostravis
-Chaoyangia
-Songlingornis
-Liaoningornis
-Yixianornis
-Yanornis

Rettili:
-Hyphalosaurus
-Manchurochelys (tartaruga)

Mammiferi:
-Triconodonta
--Jeholodens

Jeholodens jenkinsi, Hong Kong Science Museum

--Yanoconodon
-Gobiconodontidae
--Repenomamus robustus
--Gobiconodon
-Symmetrodonta
--Akidolestes cifellii
--Maotherium sinensis
--Zhangheotherium
--Yanoconodon
-Multituberculata
--Sinobataar
-Metatheria

--Sinodelphys szalayi
-Eutheria
--Eomaia scansoria

Rappresentazione artistica di Yanoconodon allini

Postato da: BressanDavid a 17:43 | link | commenti
paleontologia, lagerstätten