Un eccezionale fossile di 500 milioni di anni fa rivela sorprendenti segreti sulle origini dei tunicati
Potrebbe far risalire le origini dei vertebrati, compresi gli esseri umani, a mezzo miliardo di anni fa
[7 Luglio 2023]
Lo studio “A mid-Cambrian tunicate and the deep origin of the ascidiacean body plan”, pubblicato su Nature Communications da un team di ricercatori dell’Harvard University descrive un nuovo fossile, il Megasiphon thylakos, rivelando che «I tunicati ancestrali vivevano come adulti stazionari, che si nutrivano filtrando e probabilmente subirono la metamorfosi da una larva simile a un girino».
I tunicati sono creature davvero strane che si presentano in tutte le forme e dimensioni con un’ampia varietà di stili di vita. La forma base di un tunicato adulto è di solito simile a una botte con due sifoni che sporgono dal suo corpo. Uno dei sifoni aspira acqua e particelle di cibo, consentendo all’animale di nutrirsi utilizzando un dispositivo filtrante interno simile a un cestello. Dopo che l’animale si è nutrito, l’altro sifone espelle l’acqua. Esistono due principali lignaggi tunicati: le ascidie (ascidiacei) e le appendicolarie. La maggior parte degli ascidiacei iniziano la sua vita con l’aspetto di un girino e sono mobili, quindi si trasformano in un adulto a forma di botte con due sifoni. Vivono la loro vita adulta attaccati al fondale marino. Al contrario, gli appendicolari mantengono l’aspetto di un girino man mano che diventano adulti e nuotano liberamente nelle acque superiori.
Il principale autore dello studio, Karma Nanglu del Museum of Comparative Zoology e del Department of Organismic and Evolutionary Biology (OEB) dell’Harvard University, dice che «L’idea che inizino come una larva dall’aspetto di girino che, quando è pronta a svilupparsi, fondamentalmente dà una testata a una roccia, si attacca ad essa e inizia la metamorfosi riassorbendo la propria coda per trasformarsi in questo essere con due sifoni è semplicemente impressionante».
Ma i tunicati non sono solo animali “strani”, sono anche i parenti più stretti dei vertebrati, che includono pesci, mammiferi e persino gli esseri umani e all’OEB evidenziano che «E’ difficile immaginare come questa creatura dall’aspetto strano possa essere imparentata con i vertebrati se non fosse per quell’inizio da girino. La stretta relazione di Tunicate con i vertebrati rende il loro studio fondamentale per comprendere le nostre origini evolutive. Sfortunatamente, non è facile farlo poiché i tunicati sono quasi completamente assenti dall’intera documentazione fossile, con solo una manciata di fossili che appaiono in modo convincente come membri del gruppo».
Con così pochi fossili disponibili, gli scienziati si sono affidati a ciò che si poteva apprendere dalle moderne specie di tunicati. Dato che nessuno conosceva la morfologia e l’ecologia dell’ultimo antenato comune dei tunicati, gli scienziati potevano solo ipotizzare che si trattasse di un animale bentonico con due sifoni, come gli ascidiacei, o di un animale che nuotava liberamente come gli appendicolari. M. thylakos aveva tutti i segni distintivi di base di un tunicato ascidiaceo: un corpo a forma di botte e due escrescenze prominenti simili a sifoni. Ma la caratteristica che ha fatto incuriosire il team di Harvard sono state le bande scure che correvano su e giù per il corpo del fossile.
Le immagini ad alta definizione di M. thylakos hanno permesso ai ricercatori di confrontarlo con un moderno ascidiaceo. Per identificare la natura delle bande scure di Megasiphon, i ricercatori hanno utilizzato sezioni del tunicato moderno Ciona e dicono che il confronto «Ha rivelato notevoli somiglianze tra i muscoli di Ciona , che consentono al tunicato di aprire e chiudere i suoi sifoni, e le bande scure osservate nel fossile di 500 milioni di anni fa.
Nanglu sottolinea che «La morfologia di Megasiphon ci suggerisce che lo stile di vita ancestrale dei tunicati comportava un adulto immobile che si nutriva di filtri con i suoi grandi sifoni. E’ così raro trovare non solo un fossile tunicato, ma uno che fornisca una visione unica e senza precedenti delle prime origini evolutive di questo gruppo enigmatico».
M. thylakosè l’unico tunicato fossile con conservazione dei tessuti molli che sia stato scoperto fino ad oggi. E’ il più antico del suo genere ed è stato trovato nella formazione Marjum, nell’Utah, risalente al Cambriano medio. Il fossile è stato riconosciuto come tunicato da Rudy Lerosey-Aubril e da Javier Ortega-Hernández dell’OEB che lo hanno scoperto nel 2019 mentre visitavano l’Utah Museum of Natural History (UMNH). Ortega-Hernández ricorda che «Il fossile ha immediatamente attirato la nostra attenzione. Sebbene lavoriamo principalmente su artropodi cambriani, come i trilobiti e i loro parenti dal corpo molle, la stretta somiglianza morfologica di Megasiphon con i tunicati moderni era semplicemente troppo sorprendente per trascurarla eabbiamo immediatamente capito che il fossile avrebbe avuto una storia interessante da raccontare».
I fossili della Formazione Marjum risalgono a poco dopo l’Esplosione Cambriana avvenuta circa 538 milioni di anni fa, uno degli eventi evolutivi più significativi nella storia della Terra, quando fecero la loro comparsa i più importanti gruppi di animali che sono nella documentazione fossile, cambiando radicalmente gli ecosistemi marini. Tuttavia, i tunicati sono molto rari nelle rocce cambriane, anche se negli oceani moderni sono diversi e abbondanti.
All’OEB fanno notare che «Negli Stati Uniti, ci sono molti siti fossili del Cambriano con un’eccezionale conservazione, ma questi sono spesso trascurati rispetto a quelli del Burgess Shale in Canada e di Chengjiang in Cina». Dopo aver raccolto di nuovo centinaia di nuovi fossili questa primavera, i ricercatori sono convinti che la Formazione Marjum abbia appena iniziato a rivelare i suoi segreti e Lerosey-Aubril , concorda: «La scoperta di Megasiphon illustra perfettamente perché Javier e io abbiamo condotto ricerche sul campo nello Utah negli ultimi dieci anni. Gli strati di Marjum hanno tutta la nostra attenzione in questo momento poiché sappiamo che conservano fossili di gruppi animali, come tunicati o ctnenofori, che sono quasi del tutto assenti dalla documentazione fossile del Cambriano».
Secondo le stime dell’orologio molecolare gli ascidiacei avrebbero avuto origine 450 milioni di anni fa. Tuttavia, la presenza di M. thylakos già 500 milioni di anni fa fornisce la visione più chiara dell’anatomia degli antichi tunicati e della loro prima storia evolutiva. All’OEB spiegano ancora: «Significativamente, M. thylakos fornisce la prova che la maggior parte del piano corporeo moderno dei tunicati era già stato stabilito subito dopo l’esplosione del Cambriano».
Nanglu conclude: «Questo animale è una scoperta entusiasmante come alcune delle cose che ho trovato mentre penzolavo da una parete rocciosa di una montagna o saltavo da un elicottero. È altrettanto interessante. Data l’eccezionale qualità di conservazione e l’età del fossile, possiamo davvero dire qualcosa sulla storia evolutiva dei tunicati. Questa è una scoperta incredibile poiché, prima di questo, non avevamo praticamente prove conclusive per i modi di vita ancestrali di questo gruppo».