Il pesce morto infonde nuova vita all'origine evolutiva di pinne e arti

Una miniera di fossili in Cina, rinvenuti in rocce risalenti a circa 436 milioni di anni fa, hanno rivelato per la prima volta che i misteriosi galeaspidi, un pesce d'acqua dolce senza mascelle, possedevano pinne accoppiate.

La scoperta, da parte di un team internazionale, guidato da Min Zhu dell'Institute of Vertebrate Paleontology and Paleoanthropology, Bejiing e dal professor Philip Donoghue della School of Earth Sciences dell'Università di Bristol , mostra la condizione primitiva delle pinne accoppiate prima che si separassero in pettorali e pelviche pinne, precursore di braccia e gambe.

Fino ad ora, gli unici fossili sopravvissuti di galeaspidi erano teste, ma questi nuovi fossili originari delle rocce della provincia di Hunan e Chongqing e chiamati Tujiaaspis in onore degli indigeni Tujia che vivono in questa regione, contengono tutto il loro corpo.


L'esemplare olotipico del fossile Tujiaaspis vividus proveniente da rocce di 436 milioni di anni della provincia di Hunan e Chongqing, Cina.Zhikun Gai


Le teorie abbondano sugli inizi evolutivi delle pinne e degli arti dei vertebrati - i precursori evolutivi di braccia e gambe - per lo più basate sull'embriologia comparata. C'è una ricca documentazione fossile, ma i primi vertebrati o avevano le pinne o no. C'erano poche prove per la loro graduale evoluzione.

Il primo autore Zhikun Gai, un alunno dell'Università di Bristol , ha dichiarato: "L'anatomia dei galeaspidi è stata una sorta di mistero da quando sono stati scoperti per la prima volta più di mezzo secolo fa. Decine di migliaia di fossili sono conosciuti dalla Cina e dal Vietnam, ma quasi tutti sono solo teste – fino ad ora non si sapeva nulla del resto dei loro corpi.

“I nuovi fossili sono spettacolari, preservando l'intero corpo per la prima volta e rivelando che questi animali possedevano pinne accoppiate che si estendevano continuamente, dalla parte posteriore della testa fino alla punta della coda. Questa è una grande sorpresa poiché si pensa che i galeaspidi manchino del tutto di pinne accoppiate.

L' autore corrispondente, il professor Donoghue, ha affermato: " Tujiaaspis dà nuova vita a un'ipotesi secolare per l'evoluzione delle pinne accoppiate, attraverso la differenziazione delle pinne pettorali (braccia) e pelviche (gambe) nel tempo evolutivo da un precursore continuo della pinna dalla testa alla coda.


Ricostruzioni di vita del fossile di Tujiaaspis vividus.Qiuyang Zheng


“Questa ipotesi 'fin-fold' è stata molto popolare ma fino ad ora non ha avuto prove a sostegno. La scoperta di Tujiaaspis fa risorgere l'ipotesi della piega delle pinne e la riconcilia con i dati contemporanei sui controlli genetici sullo sviluppo embrionale delle pinne nei vertebrati viventi.

L'autore corrispondente Min Zhu di VPP, Pechino, ha aggiunto “ Tujiaaspis mostra che la condizione primitiva per le pinne accoppiate si è evoluta per la prima volta. Gruppi successivi, come gli osteostracani senza mascelle, mostrano le prime prove della separazione delle pinne pettorali muscolari, conservando lunghe pinne pelviche che si sono ridotte alle corte pinne muscolari nei vertebrati con mascelle, come in gruppi come placodermi e squali. Tuttavia, possiamo vedere vestigia di pieghe allungate delle pinne negli embrioni di pesci vivi con mascella, che possono essere manipolati sperimentalmente per riprodurli. La domanda chiave è perché le pinne si sono evolute per la prima volta in questo modo?

Il dottor Humberto Ferron di Bristol ha utilizzato approcci di ingegneria computazionale per simulare il comportamento dei modelli di Tujiaaspis con e senza le pinne accoppiate. Il coautore ha detto: “Le pinne accoppiate di Tujiaaspis agiscono come aliscafi, generando passivamente portanza per il pesce senza alcun input muscolare dalle pinne stesse. Le pieghe laterali delle pinne di Tujiaaspis gli hanno permesso di nuotare in modo più efficiente.

Simulazioni fluidodinamiche computerizzate del flusso d'acqua su un modello digitale di Tujiaaspis vividus, visto dall'alto.Zhikun Gai


Il coautore, il dottor Joseph Keating a Bristol, ha modellato l'evoluzione delle pinne accoppiate. Ha detto: "I vertebrati fossili senza mascelle mostrano una vertiginosa gamma di tipi di pinne, che ha provocato un ampio dibattito sull'evoluzione delle pinne accoppiate.

"Le nostre nuove analisi suggeriscono che l'antenato dei vertebrati mascellari probabilmente possedeva pieghe delle pinne accoppiate, che si separavano 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 guidare meglio il loro nuoto e aggiungere propulsione. È sorprendente pensare che le innovazioni evolutive viste in Tujiaaspis siano alla base della locomozione in animali diversi come uccelli, balene, pipistrelli e umani”.


Fonte storia:

Materiali forniti dall'Università di Bristol . 

Riferimento del giornale :

  1. Zhikun Gai, Qiang Li, Humberto G. Ferrón, Joseph N. Keating, Junqing Wang, Philip CJ Donoghue, Min Zhu. Anatomia dei galeaspidi e origine delle appendici accoppiate di vertebrati . Natura , 2022; 609 (7929): 959 DOI: 10.1038/s41586-022-04897-6

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