Una ricerca rivela come i mammiferi abbiano adattato la loro spina dorsale per prosperare nell’acqua
Nel corso della storia evolutiva, i mammiferi originariamente adattati alla vita sulla terraferma sono passati autonomamente all’acqua più volte, dando luogo a diversi gradi di adattamento in gruppi come foche, balene, delfini e lontre. Tra queste, la maggior parte delle specie acquatiche, come le balene, ha subito trasformazioni drammatiche. Lo schema del corpo tipico dei mammiferi - con quattro arti, mani e piedi - è stato gradualmente riorganizzato in una forma acquatica aerodinamica con pinne o pinne, ottimizzate per il nuoto. Insieme a questi cambiamenti fisici, il modo principale di locomozione si è spostato dal movimento con gli arti al nuoto con il corpo, guidato dal movimento ondulatorio dei forti muscoli dorsali. «Nonostante questi notevoli adattamenti, non abbiamo ancora compreso il ruolo della spina dorsale nel facilitare questa transizione, soprattutto a causa della sua complessa morfologia e della mancanza di conoscenze biomeccaniche», osserva Katrina Jones, coordinatrice del progetto Back2Sea. Finanziato dal programma azioni Marie Sklodowska-Curie, Back2Sea ha esaminato in modo esaustivo i cambiamenti nella forma e nella funzione della spina dorsale durante l’evoluzione della transizione terra-acqua nei mammiferi. «Confrontando le specie terrestri con quelle semi-acquatiche e completamente acquatiche, abbiamo cercato di scoprire come queste trasformazioni strutturali abbiano sostenuto questo notevole cambiamento», aggiunge. La ricerca è stata condotta in collaborazione con il Museo di Zoologia Comparata dell’Università di Harvard.
I mammiferi rimodellano le loro spine dorsali per la vita nell’acqua
Lo studio approfondito dei ricercatori ha comportato la visita a diverse collezioni museali in tutto il mondo. Durante le loro visite, hanno raccolto misurazioni dettagliate delle ossa dorsali sia di mammiferi esistenti sia di specie fossili che rappresentano forme di transizione. Questo ha permesso di tracciare come la morfologia della spina dorsale sia cambiata con l’adattamento dei mammiferi da uno stile di vita terrestre a uno acquatico. «Una domanda fondamentale era se l’organizzazione della spina dorsale in diverse regioni fosse influenzata da questa transizione ecologica», spiega Amandine Gillet, borsista Marie Sklodowska-Curie del progetto. «I nostri risultati hanno rivelato che le balene tendono a enfatizzare la regione della coda della colonna vertebrale molto più dei mammiferi terrestri, che privilegiano la regione del tronco. Questo ha senso visto il ruolo importante della coda nel facilitare la propulsione in acqua, a differenza della regione del tronco che sostiene la camminata». Per approfondire le implicazioni di questi cambiamenti morfologici, i ricercatori hanno condotto uno studio sperimentale dettagliato analizzando la flessibilità della spina dorsale nei mammiferi terrestri e acquatici esistenti. I risultati hanno dimostrato una notevole variazione della mobilità articolare della colonna vertebrale tra i mammiferi acquatici, in funzione dello specifico gruppo tassonomico e della modalità di locomozione. Queste differenze evidenziano come la spina dorsale sia stata riorganizzata per rispondere alle esigenze della vita in acqua.
Ricerca pionieristica sulla transizione terra-mare
Back2Sea rappresenta lo studio più completo sulla spina dorsale dei mammiferi acquatici, fornendo uno sguardo senza precedenti sulla loro struttura e funzione. I dati biomeccanici sulla spina dorsale sono estremamente rari e finora si sapeva poco del suo ruolo nei mammiferi acquatici. Raccogliendo dati funzionali da otto specie modello di mammiferi terrestri e acquatici, lo studio di Back2Sea rappresenta un significativo salto di qualità nel campo, formando un solido database che collega la forma vertebrale alla funzione della spina dorsale in varie specie di mammiferi. «Chiarendo il rapporto tra struttura fisica e funzione nei mammiferi acquatici viventi, il nostro studio pone solide basi per la comprensione delle complesse transizioni evolutive dalla terra all’acqua», sottolinea Gillet. «Queste intuizioni sono preziose per interpretare le testimonianze fossili, aiutandoci a capire meglio quando e come si sono verificati questi straordinari cambiamenti. Al di là delle implicazioni evolutive, i nostri risultati sulla riorganizzazione della regionalizzazione della spina dorsale forniscono importanti indizi sui meccanismi molecolari che guidano lo sviluppo vertebrale.»
Parole chiave
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