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venerdì 17 dicembre 2010

Sull'origine della simmetria bilaterale

Nella precedente PaleoStoria abbiamo ragionato sull'importanza della corporeità e su quali possono essere stati i passaggi evolutivi che portarono allo sviluppo di questa fondamentale proprietà della vita.
Oggi invece, parlerò di un'altra grande conquista evolutiva, un altra innovazione che cambiò in modo significativo la vita degli animali: lo sviluppo della simmetria bilaterale.

Come abbiamo visto nel post Nozioni fondamentali di PaleoStories Parte 1, gran parte degli organismi dotati di corpo possono essere separati in due grandi categorie, quelli il cui corpo può essere diviso in due parti speculari da due o più assi, e quelli invece il cui corpo può essere diviso in due parti simmetriche (destra e sinistra) da un solo asse di simmetria ( la situazione è un po' più complicata, ma ve lo spiegherò dopo). I primi vengono detti animali a simmetria raggiata (o radiale) e sono, ad esempio, gli attuali cnidari (tra cui le meduse) e gli ctenofori, un bizzarro gruppo di animali marini tentacolati. Nei secondi, gli animali a simmetria bilaterale, troviamo quasi tutti gli animali più noti, dall'uomo al cobra, dalla seppia al canarino, dal lombrico all'anfiosso.
A dirlo così, sembra che il problema stia solo nel concetto geometrico di simmetria, che di per se, potrebbe sembrare indifferente dal punto di vista anatomico.
Invece, se si analizza l'anatomia interna degli animali a simmetria raggiata e a simmetria bilaterale, ci si accorge subito che tra le due diverse forme c'è un gap veramente significativo di complessità anatomica, con gli animali bilateri che possiedono varie caratteristiche anatomiche che i radiati non hanno e che sono di estrema importanza dal punto di vista funzionale. Dati alla mano, possiamo notare che oltre il 99 per cento delle specie di metazoi viventi sono bilateri e che essi possiedono una struttura molto più complessa e una distribuzione ed un ecologia molto più differenziata rispetto ai radiati.
Essere un bilaterio quindi, è una cosa non da poco!

Ma se la simmetria bilaterale ha permesso agli animali di sviluppare un sistema anatomico molto più complesso rispetto a quello radiato, come si è passati da un piano corporeo all'altro? Si possono rintracciare le origini della simmetria bilaterale, tentare di capire quando e come è avvenuto questo passaggio?
La risposta è si, ma la questione è alquanto complicata.

La base di partenza per ogni analisi filogenetica (e quindi per tentare di capire qualcosa sull'evoluzione dei vari gruppi) è il riconoscere quali caratteristiche distinguono un gruppo da un altro. In questo caso quindi, dobbiamo considerare i tratti apomorfici che ci permettono di separare i bilateri dagli altri animali.
Non tutti gli studiosi sono concordi nel riconoscere un numero stabilito di sinapomorfie per i bilateri, ma, in ordine di importanza, possiamo dividere le caratteristiche distintive (o meglio, reputate distintive) dei bilateri in tre grandi gruppi, in ordine di consenso:

1. Quasi tutti gli studiosi e le analisi filogenetiche riconoscono che tutti i bilateri possiedono due assi ortogonali (uno anteroposteriore e uno dorsoventrale) che rendono appunto questi animali “bilateralmente simmetrici”, un sistema nervoso con una concentrazione di cellule nervose nella parte centrale, da cui si dipartono poi i nervi in direzione posteriore, e la triploblastia (durante lo sviluppo genetico si forma un terzo strato, il mesoderma, deputato alla formazione di alcune particolari strutture, come lo scheletro assiale, la muscolatura, l'apparato escretore, e altri. Negli animali non triploblastici abbiamo solo due strati, ectoderma e endoderma, mentre nei triploblastici ai primi due si aggiunge, in mezzo, il mesoderma. Non voglio dilungarmi troppo su queste questioni biologiche, spero però di essere stato abbastanza chiaro).
2. Altre caratteristiche che vengono talvolta considerate distintive per i bilateri sono la presenza di un apparato escretore, di un vero canale stomacale (cioè, con bocca e ano), di occhi primitivi e di un corredo di geni Hox comprendente almeno 7-8 geni. I geni Hox sono particolari tipi di geni che svolgono l'importante funzione di far crescere le cellule e gli organi al loro posto giusto. Ci sono geni che regolano lo sviluppo anteroposteriore del corpo, quelli che regolano lo sviluppo dorso ventrale, quelli che “dicono” agli arti dove cresce, o dove “devono essere sistemati” gli occhi, etc. (sui geni Hox verrà trattato un post specifico in seguito).
3. Infine, secondo alcuni sarebbero da considerare sinapomorfie di Bilateria anche il possesso di una cavità celomatica, di un cuore, di appendici e un corpo segmentato. Su questo terzo punto però, pochi studiosi sono d'accordo e considerano queste caratteristiche più derivate e non diagnostiche per Bilateria.

Perché vi ho fatto questo elenco? Perché sulla diagnosi delle caratteristiche distintive di Bilateria girano tutte le ipotesi riguardanti l'origine della simmetria bilaterale. Numerose analisi filogenetiche indicano la presenza di un antenato comune condiviso tra i bilateri e gli cnidari, quindi, per capire l'origine dei bilateri dobbiamo tentare di ricostruire le caratteristiche di questo antenato comune.
In particolare, in base a quali caratteristiche prendiamo in considerazione avremo due diversi scenari:

- A.   L'antenato comune dei bilateri era un animale semplice, non segmentato e senza celoma, simile alla planula degli cnidari, e le caratteristiche distintive dei bilateri sarebbero comparse gradualmente. In questo caso quindi, le caratteristiche dei primi bilateri sarebbero state quelle del gruppo 1, mentre quelle dei gruppo 2 e 3 sarebbero comparse successivamente. Importante notare che la planula degli cnidari, che rappresenta uno dei loro stadi giovanili, presenta simmetria bilaterale. In figura possiamo vedere un organismo acelomato, munito di simmetria bilaterale, mesoderma, ma ancora semplice.

-B.   L'antenato comune dei bilateri era un animale piuttosto complesso, con le caratteristiche complesse dei bilateri, derivato da una larva di cnidario o da uno cnidario adulto. Da questo antenato comune si sarebbero poi sviluppati tutti gli altri bilateri, alcuni dei quali (ad esempio i bilateri non muniti di celoma, oppure taxa segmentati, come noi) avrebbero poi perso o trasformato alcune delle caratteristiche dei punti 1,2 e 3.

La paleontologa è, ovviamente, uno dei modi migliori per poter studiare l'evoluzione degli organismi del passato. Anche in questo caso, un buon record fossile è fondamentale per poter dare dati a supporto o in sfavore dell'una o dell'altra tesi. Purtroppo però, gli organismi fossili su cui stiamo indagando (siamo all'incirca nel Cambriano, e stiamo cercando animali a corpo molle, tra cui cnidari e i primi bilateri vermiformi, come i platelminti) sono a corpo molle e molto difficili da rinvenire, poiché raramente si fossilizzano.
Perciò, un grande aiuto per risolvere la questione arriva non dalla paleontologia ma dallo studio degli animali del presente, attraverso sofisticati metodi di analisi molecolare.

La filogenesi molecole si basa essenzialmente sullo studio e il confronto del materiale genetico dei taxa in esame. Un importante studio sull'origine dei bilateri è stato svolto in maneira eccellente da Jaume Baguňa e Marta Riutort (2004). Qui, in particolare, le analisi si sono svolte confrontando una particolare sequenza del RNA (18S rDNA) e il sequenziamento di alcuni geni Hox, ritenuti molto importanti perché alcuni di loro sono quelli che “danno istruzioni” alle cellule del corpo affinché si dispongano in un certo modo e promuovendo lo sviluppo di un asse anteroposteriore e dorsoventrale.

Da queste analisi è risultato che all'interno di Bilateria, la posizione più basale è occupata dal clade Acoelomorpha, un gruppo di piccoli invertebrati acelomati, una volta ritenuti platelminti, muniti delle caratteristiche del gruppo 1 ma non delle altre. Questo dettaglio, come vedremo, risulta molto utile per ipotizzare l'origine dei bilateri.
Inoltre, da queste analisi è risultato che all'interno di Bilateria vi è un altro gruppo, denominato Eubilateria, che comprende i tre grandi gruppi di bilateri, Ecdysozoa, Lophotrochozoa (entrambi riuniti nel gruppo dei protostomi) e Deuterostomia. La faccenda quindi, come spesso accade, è meravigliosamente complicata.

Il fatto che gli acoelomorphi rappresentino il clade più basale all'interno di Bilateria, porta a valutare come più plausibile l'ipotesi di un antenato dei bilateri piuttosto semplice, piccolo, acelomato e non segmentato. Gli acoelomorphi hanno inoltre un set di geni Hox intermedio tra quello degli cnidari e quello degli Eubilateri, a sottolineare la loro importanza chiave nell'albero dell'evoluzione. Importante notare che anche alcuni cnidari posseggono alcuni geni Hox simili a quelli che nei bilateri si occupano di organizzare il corpo in modo che abbia un'asse anterodorsale e un'asse dorsoventrale. Può essere quindi che, da una planula (che, come abbiamo visto, risulta già bilaterale) si sia poi sviluppata una mutazione nei geni Hox tali da far mantenere alla planula una struttura bilaterale (per neotenia?), tale da originare un animale completamente bilaterio in tutti gli stadi di vita.

Non lo sappiamo, ma proviamo lo stesso ad immaginare ciò che accadde: circa 615 – 570 milioni di anni fa (così sembrano indicare i fossili e le indagini molecolari), da un organismo simile alla planula degli cnidari, per mutazioni genetiche interessanti i geni Hox o per conseguenza formazione di nuovi geni, si evolse una stirpe di animali dal corpo dotato di simmetria laterale, non munito di celoma, ne di segmentazione, ma piuttosto semplice.
Durante il Cambriano, forse si svilupparono varie linee di animali di questo tipo, tra cui quella che comprende gli attuali Acoleomorpha, unico gruppo sopravvissuto.
Poi, gradualmente, vennero acquisiti altri caratteristiche importanti, come un celoma o un vero apparato stomacale, fornendo agli animali nuovi e importanti mezzi per proliferare e radiarsi. Così, all'incirca 570 milioni di anni fa, si evolsero i primi eubilateri, e, sull'onda di questa meravigliosa spinta evolutiva, verso 550 milioni di anni fa cominciarono a separarsi le linee dei protostomi e dei deuterostomi.

Anche in questo caso, la vita non fu più la stessa.

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Bibliografia:
- J.Baguna and M.Riutort, 2004
The dawn of bilaterian animals: the case of acoelomorph flatworms, BioEssays 26: 1046 - 1057.

sabato 4 dicembre 2010

Mens sana in corpore sano: l'origine del corpo

Finalmente, dopo oltre due mesi dalla fondazione di questo blog, riesco a postare la mia prima PaleoStoria. Devo dire che sono un po' emozionato, speriamo di riuscire a spigarmi con chiarezza e senza annoiare, anche perché, essendo argomenti abbastanza complessi, i post purtroppo saranno di una lunghezza non trascurabile. Se li trovate noiosi o troppo lunghi vi prego di segnalarlo nei commenti.

Per la prima PaleoStoria ho scelto un argomento di grande importanza, sia da un punto di vista evolutivo, sia, soprattutto, da un punto di vista conoscitivo. Penso che sia abbastanza controproducente parlare di tematiche complicate se non si hanno certe basi. Potrei parlarvi di ossa, di adattamenti locomotori particolari, di comportamento, dell'origine di certe strutture anatomiche, etc.. Ma senza aver spiegato prima certe cose, il rischio di dare certe nozioni per scontate è molto alto. E, visto che quello che mi interessa è soprattutto l'aspetto divulgativo, preferisco partire dalle base. Per questo motivo, le miei PaleoStorie seguiranno un filo logico abbastanza ben definito, con argomenti a mano a mano sempre più complessi. Il fatto che l'aumento della complessità segua anche l'andamento cronologico della storia della vita sulla Terra e della sua evoluzione, si dimostrerà di grande aiuto nella comprensione e nella narrazione, e spesso facilità il compito del lettore.
In questa prima PaleoStoria parleremo quindi di uno dei concetti fondamentali della storia della vita sulla Terra: l'origine del corpo.

Ma che cos'è un corpo? Ve lo siete mai chiesti?
In maniera generica, possiamo dire che un corpo è un aggregato di cellule che lavorano insieme per costruire e mantenere vivo un intero più grande, spesso volgendo funzioni diverse e specifiche, e coordinandosi in modo che ognuna “dia una mano” a far sopravvivere l'intero.
Una delle proprietà fondamentali del corpo è quindi la coordinazione tra le varie cellule, la loro specificità, e il fatto che tutte lavorino non per se stesse ma per l'intero organismo che loro stesse compongono.
Questa distinzione è fondamentale: un grumo di cellule non costituisce un corpo se esse non collaborano alla sopravvivenza dell'intero.
Se, ad esempio, prendiamo una colonia di batteri ed estraiamo da essa alcuni di questi, ci ritroveremo senz'altro con una colonia più piccola; ma se estraiamo delle cellule da un corpo di un essere umano o di un qualsiasi altro organismo dotato di corpo, bé il rischio di ritrovarci con un cadavere non è per niente trascurabile (dipende, ovviamente, da quali cellule vengono estratte).
Un corpo quindi è molto più che un aggregato di cellule. Si potrebbe dire che esso rappresenta una sorta di società, in cui persone con diverse abilità mettono insieme i loro talenti per far rendere al meglio l'intera struttura societaria.
E, cosa molto importante, nonostante i continui cambiamenti cellulari (la durata della vita di una cellula è molto variabile, da pochi giorni a molti anni) il nostro corpo continua a vivere. 
 Nonostante vari cambiamenti generazionali, la “società corporea” va avanti senza affanni, grazie a regole precise e all'innato spirito di collaborazione che caratterizza i suoi abitanti, le cellule.
Il corpo, in sostanza, è una cosa molto seria e meravigliosamente perfetta, nonché maledettamente più complicata rispetto ai semplici ammassi di cellule.
Affinché i nostri lontani parenti si trasformassero da forme unicellulari a creature dotate di corporeità, le loro cellule dovettero imparare a collaborare, a comunicare tra loro, a unirsi. Il tutto, grazie a meccanismi nuovi, a materiale e metodi mai utilizzati.

Quindi, se il livello di complessità del corpo è immensamente più alto di quello dei semplici ammassi di cellula, come è stato possibile raggiungere tale complessità? Quando si è sviluppato il corpo? Come? E soprattutto, perché?

La risposta alla domanda su quando si è formato il corpo parte da un concetto spesso trascurato, specie dalla superba specie Homo sapiens: gran parte della storia della vita sulla Terra è la storia degli organismi unicellulari. Non solo essi si sono sviluppati molto, ma molto prima degli organismi pluricellulari, ma ancora oggi rappresentano una cospicua fetta (molto più dei loro “parenti” pluricellulari) della componente biotica del nostro pianeta. Praticamente, tutto ciò di cui parlerò nei prossimi post (ossia degli organismi pluricellulari) abitano la Terra da una frazione minima di tempo.
Come facciamo a sapere questo? Facile, dai fossili.
Dai fossili sappiamo che la vita sulla Terra apparve probabilmente intorno ai 3,5 miliardi di anni fa, e che fino a 600 milioni di anni fa, più o meno, gli unici organismi presenti sul nostro pianeta erano unicellulari. Gli strati più vecchi di 600 milioni di anni infatti non presentano tracce fossili di vita complessa.
Poco dopo però, e apparentemente all'improvviso, appaiono una miriade di fossili di animali dotati di veri e proprio corpi, alcuni molto specializzati, altri ancora semplici. Ma, in ogni caso, corpi. 
Corpi con la C maiuscola.

Come in una sorta di esplosione, in poco tempo si passò da una vita unicellulare a uno stato “corporeo” più o meno complesso.
Alla domanda “quando?” rispondono bene i fossili di 600 milioni di anni fa (Precambiano).
Capire come e perché accadde tutto questo, è decisamente tutta un'altra storia.

Ora, per capire come ha avuto origine la pluricellularità dobbiamo chiderci cosa rende esattamente così speciale ed efficiente un corpo.
Cosa tiene unite un gruppo di cellule, siano esse una medusa o un complesso organo umano? Cosa le rende in grado di comunicare?

La risposta è abbastanza lunga e complessa, e richiede nozioni abbastanza approfondite di biologia e anatomia cellulare. Proviamo però a semplificare un po' le cose.
Caratteristica comune a tutti gli organismi pluricellulari, siano essi vertebrati,invertebrati, vegetali o semplici grumi di cellule, è che essi possiedono molecole che occupano gli spazi vuoti tra una cellula e l'altra. Queste molecole sono di vario tipo, e spesso gran parte delle proprietà specifiche di un certo insieme di cellule deriva proprio da quali molecole le tengono insieme e da come queste cellule sono disposte.
Negli animali, una di queste sostanze speciali è il collagene, una proteina che da sola costituisce oltre il 90 per cento di tutte le proteine presenti nel corpo. Grazie al collagene, le nostre cellule sono in connessione tra loro, tale da poter interagire e comunicare.
Oltre ad unirle, queste molecole (ripeto, ce ne sono molte, e di vario tipo) rendono possibili le interazioni tra le varie cellule. Alcune sono così specifiche (selezionano il legame, legandosi solo a molecole dello stesso tipo) che donano alle cellule la meravigliosa proprietà di potersi legare solo ai propri simili. Così, assicurano che le cellule siano in grado di disporsi da sole tra di loro, in modo che le cellule della pelle si leghino alle cellule della pelle, che quelle dell'occhio si leghino a quelle dell'occhio e così via.
Tali molecole, forniscono alle cellule anche un sistema efficiente di comunicazione, in modo che ognuna di esse sappia quando duplicarsi, creare molecole, legarsi, morire, etc..
In definitiva, è l'insieme di queste molecole e le loro interazioni con le cellule che permettono l'esistenza del corpo.

Bene, adesso che abbiamo un'idea di cosa sia un corpo e di cosa permette ad esso di esserlo, possiamo cercare di capire come si è originato.
Ma prima, voglio sottoporre alla vostra attenzione un fantastico esperimento scientifico, che si rivelerà utile alla nostra indagine e assolutamente illuminante.
Henry Van Peters Wilson fu uno dei più grandi biologi del novecento. Durante i suoi anni all'Università della North Carolina, insegnò biologia ad alcuni studenti americani, che sarebbero poi diventati alcune delle menti più brillanti della genetica e della biologia cellulare.
Fin da giovane, Wilson decise di dedicare la sua vita allo studio delle spugne, ritenute da lui (a ben vedere) alcuni degli animali più interessanti dal punto di vista biologico.
Le spugne sono organismi decisamente primitivi: il loro corpo è sostanzialmente formato da una matrice non viva, solitamente composta da silice o carbonato di calcio, e da un insieme di cellule più o meno specializzate, tenute insieme da collagene. Anche se non particolarmente complesse, le spugne hanno tutti i requisiti per essere considerati organismi corporei a tutti gli effetti.
Ebbene, all'inizio del Novecento il buon Wilson fece un fantastico esperimento con le spugne, nel tentativo di studiarle nei minimi dettagli: prese degli esemplari e li passò al setaccio, riducendoli ad un ammasso di cellule disgregate. In seguito, prese queste cellule singole e le mise su un vetrino per studiarle. Con grande soddisfazione, egli vide che le singole cellule cominciarono subito a muoversi sul vetrino e, con grande rapidità, si riunirono in un unico corpo! Dapprima, esse formarono un ammasso caotico di cellule, poi, in poco tempo, si organizzarono e diedero vita nuovamente ad una spugna! Wilson aveva osservato in diretta la formazione di un corpo!
Questo esperimento dimostrò come le spugne fossero animali assolutamente stupefacenti, e soprattutto come le proprietà strutturali del corpo sono date proprio dal collagene e dalla capacità interattiva tra le varie cellule.

L'origine del corpo quindi è da ricercare nell'origine dei materiali e delle proprietà cellulari fondamentali per la costituzione della “corporeità”?
Fino a poco tempo fa si pensava che la risposta alla domanda era “si”, poiché dallo studio dei geni degli organismi “senza corpo” si era certificata l'assenza di quei materiali che rendono le cellule capaci di aderire, comunicare, etc. Quindi, sembrava chiaro che l'origine del corpo fosse collegata con la comparsa di tale proprietà.
Gli studiosi però non avevano ancora fatto i conti con degli strani organismi unicellulari: i coanoflagellati.
Uno studio pubblicato da Nicole King, ricercatrice dell'Università di Berkeley, California, dimostrò come nei coanoflagellati siano presenti varie molecole omologhe a quelle degli organismi cellulari, come ad esempio vari tipi ci collagene o di molecole che rendono possibile la comunicazione cellulare. Insomma, i coanoflagellati hanno tutti i mezzi possibili per aggregarsi e formare corpi. Eppure, sono organismi unicellulari.
E successivi studi riportarono che alcune di queste molecole erano presenti anche in alcuni batteri (tra cui gli streptococchi), ma che venivano usate per altre funzioni, spesso metaboliche.

Il record fossili ci dice che fino a 600 milioni di anni fa tutti gli organismi presenti sulla Terra erano unicellulari. Poi, tutto ad un tratto, in un tempo abbastanza rapido (40 milioni di anni), compaiono corpi ovunque: piante, animali, funghi.
Eppure, come dimostrato da Nicole King, la vita aveva già da lungo tempo i presupposti per poter formare corpi.
Perché accadde tutto così rapidamente e all'improvviso? Perché, pur potendosi “accorpare” già da tempo, gli organismi preferirono rimanere unicellulari?

Per rispondere a questa ultima domanda, citerò ancora una volta un esperimento.
Martin Boraas e i suoi colleghi, in un mirabile esperimento di biologia cellulare, cercarono di capire quali fattori possano aver favorito lo sviluppo dei corpi: presero un'alga unicellulare (che possedeva i requisiti per la corporeità, pur utilizzandoli in maniera diversa) e la lasciarono sviluppare in laboratorio per diverse generazioni.
Poi, ad un certo punto, introdussero un agente di disturbo, un predatore, capace di inglobare le singole alghe e di nutrirsi di esse. In meno di duecento generazioni, l'alga reagì evolvendosi in un agglomerato di cento cellule, numero che scese piano piano fino a stabilizzarsi a otto per grumo (otto si rivelò il numero più equilibrato, perché permetteva ai singoli aggregati di essere abbastanza grandi da non venir inglobati dal predatore e abbastanza piccoli da poter vivere da soli, senza bisogno di troppa energia). Togliendo il predatore, Boraas e colleghi costatarono che l'alga continuava a riprodursi formando individui di otto cellule ciascuno.
In sostanza, grazie all'introduzione di un predatore, un organismo unicellulare aveva dato vita ad un organismo pluricellulare in brevissimo tempo.

L'esperimento fece avanzare l'ipotesi secondo la quale lo sviluppo del corpo si sia evoluto quando gli organismi unicellulari trovarono nuovi modi per predare o per non farsi predare. Avere un corpo avrebbe costituito un vantaggio, poiché permetteva sia di non essere mangiato, vista la grande mole, sia di potersi nutrire di creature più piccole. Inoltre, permetteva di coprire distanze maggiori.

Tutto ha un senso, ma non risponde alla nostra domanda: perché non si è sviluppato prima?
Forse, il problema era trovare l'energia necessaria a mantenere vivo un corpo, visto che più un corpo è grande più necessita di nutrimento e di energia (soprattutto se formato da collagene, che ha bisogno di parecchio ossigeno per sintetizzarsi).

Nelle prime fasi della storia della Terra, al tempo in cui nacque la vita, l'atmosfera terrestre conteneva poco ossigeno, infinitamente poco rispetto alla quantità contenuta oggi. E, probabilmente, troppo poco anche per consentire lo sviluppo dei corpi.
Tuttavia, circa un miliardo di anni fa, il livello di ossigeno cominciò a salire, come dimostrato dall'analisi chimica delle rocce di quel periodo.
E forse proprio grazie a questo, scattò la scintilla per la formazione dei corpi: per miliardi di anni, gli organismi unicellulari si erano evoluti, sviluppando sempre nuove tecniche per nutrirsi e per interagire con l'ambiente che li circondava. Così facendo, avevano sviluppando, seppur per scopi diversi, tutti i requisiti per poter formare i corpi. E, inoltre, stavano evolvendo nuove forme di predazione, imparando a mangiarsi tra di loro.
C'era già tutti i mezzi per formare un corpo, c'erano già i motivi per farlo, ma mancava ancora un piccolo dettaglio: l'ossigeno per fornire l'energia necessaria al sostentamento al corpo.
E quando il livello di ossigeno nell'atmosfera arrivò al punto giusto, come una pentola a pressione carica già da tempo, la corporeità esplose in una miriade incredibile di forme. Tutto ad un tratto, la Terra si riempì di corpi, ovunque. E da li, fu tutta un'altra storia..

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Bibliografia:

- N.King, 2004
The Unicellular Ancestry of Animal Development, Developmental Cell, 7, pp. 313 - 325

- M.E.Boraas, D.B.Seale e J.Boxhorn, 1998 
Phagotrophy by a Flagellate Selects for Colonisl Prey: A Possible Origin of Multicellularity, Evolutionary Ecology, 12, pp. 153 - 164

lunedì 18 ottobre 2010

Nozioni Fondamentali di PaleoStories Parte 4: Jackpot di oggi? Fossilizzarsi!

Lo so, è molto che non posto sul blog e ho infranto il mio buon proposito "almeno un post a settimana". Potete sgridarmi perchè lo merito. Potrei stare qui a raccontarvi i come e i perché della mia assenza (unica citazione, un fantastico soggiorno a Bruxelles), ma probabilmente ciò non interesserebbe a nessuno.
Ora però, è il momento di riprendere questo blog, possibilmente per acquisire una frequenza maggiore.
Il tema di oggi, che rientra nelle nozioni fondamentali di Paleostories (per l’ultima volta, promesso), riguarda quello straordinario e rarissimo processo biogeologico che prende il nome di Fossilizzazione.

Generalmente, vengono considerati fossili tutti i resti pietrificati di organismi vissuti nel passato (o meglio, in un periodo di tempo abbastanza passato da poter essere morti, sepolti e fossilizzati) e eventualmente anche qualsiasi tipo di traccia che lasci presupporre la loro esistenza (impronte, resti di escrementi, tracce di abitazione, di pasto, uova, depositi secreti, etc.). Un fossile quindi rappresenta qualcosa che un tempo era vivo (o collegato alla vita) e che, per motivi del tutto straordinari, si è conservato sotto forma di roccia.
Per un organismo vivente, diventare un fossile non è assolutamente una cosa semplice. 
Questo perché il destino inesorabile di quasi tutta (circa il 99,9%) la materia organica presente al mondo è di decomporsi fino a scomparire. Alla morte di un organismo, le cellule e la materia organica che compongono il suo corpo vengono utilizzate da altri organismi (decompositori, predatori) come fonte di sostentamento o prelevate da qualche altro sistema. In natura, niente dura per sempre e tutto viene riciclato. Può far male, ma è così.
Anche qual’ora faceste parte di quello 0,01% scampato all’azione della decomposizione, le vostre probabilità di fossilizzarvi sarebbero in ogni caso molto esigue.

Riducendo tutto all’osso, si potrebbe dire che fossilizzarsi richiede molta, molta fortuna: bisogna morire nel luogo giusto (o esservi trasportati), essere sepolti nel tempo e nel modo giusto, e, infine, avere la fortuna di scampare a tutti i processi distruttivi che incombono sugli strati rocciosi del pianeta, compreso quello in cui, per fortune precedenti, siete capitati.
Solamente il 15% delle rocce può preservare fossili. Le rocce ignee, di provenienza magmatica, ovviamente non favoriscono la conservazione di alcuna materia organica, così come quelle metamorfiche (forse ancora peggiori). Per fossilizzarsi, è necessario capitare in rocce abbastanza compatte e sicure da permettere ai vostri resti di evitare la decomposizione e di trasformarsi, tramite ad esempio sostituzioni chimiche, in materiale minerale, in modo da creare una copia rocciosa dell’originale.
In seguito i vostri cari sedimenti, custodi di quello che rimane di voi (già pietrificato), devono piegarsi, contorcersi, pressarsi, senza che voi perdiate la vostra forma e veniate spezzati, rotti o sbriciolati dalla forza di questi processi.
E infine, se volete un po’ di notorietà (e non esservi fossilizzati, diciamo, “per niente”), dovreste avere la grandissima fortuna (forse ancora più grandi di tutte quelle avute precedentemente) di essere rinvenuti da una qualche persona e dichiarati oggetto di interesse scientifico, evitando cestinaggio o sonno a tempo indeterminato in qualche cassetto di museo.
Come vedete (e ho spiegato le cose molto semplicemente), fossilizzarsi non è assolutamente una cosa semplice. Un fossile, di conseguenza, è qualcosa di veramente raro. 
Se nella vostra vita avrete l’occasione di prendere in mano un fossile, indipendentemente dalla sua età, pensate che state tenendo in mano i resti di un essere vivente che ha avuto più fortuna di quanta ne avreste voi in caso di vincita della lotteria ogni anno. Ovviamente, dovete moltiplicare il tutto per parecchi milioni di anni.

Proprio per questo, conosciamo veramente poco della vita del passato e delle sue incredibili forme. Quasi tutti gli organismi vissuti sulla Terra fino a questo momento non hanno lasciato nessuna traccia di se. E di quelli che lo hanno fatto, ben pochi sono stati scoperti, grazie al lavoro (spesso poco sostenuto da chi di dovere per poter operare su larga scala) dei paleontologi.
Si ritiene che meno di una specie su 10.000 abbia lasciato tracce fossili. Il messaggio è chiaro: ciò che possediamo non è che un assaggio di tutta la vita sviluppatasi sulla Terra. Inoltre, spesso possediamo solo pochi resti di alcuni animali (alcuni taxa fossili, per esempio, sono descritti sulla base di poche ossa, o di poche scaglie, o di tracce indirette di attività). E, per farci ancora più male, circa il 95% delle oltre 250.000 specie fossili fin’ora conosciute appartengono ad organismi vissuti nel mare, in modo da distorcere pericolosamente il nostro quadro della vita sulla Terra.

Per concludere, pensiamo un istante a questa frase: "quell’osso ha circa 150 milioni di anni”.
Bene, riusciamo a quantificare 150 milioni di anni fa?
Uno come me, che non si ricorda cosa ha mangiato due giorni fa a colazione, trova terribilmente lontano quel tempo.
Eppure, tutti i fossili del mondo appartengono ad un passato molto più remoto di quanto possiamo immaginare. 
Molto più della durata della nostra vita. A volte sembrano lontani i romani, gli egizi, i sumeri. Eppure, gli antichi geroglifici egizi, datati a 5.000 anni fa (più o meno), sono 30.000 volte più recenti del nostro caro osso. La profondità del tempo sta alla base della ricerca paleontologica seria, che implica l’assenza di speculazioni avventate su cose che nessuno di noi potrà mai verificare ( come ad esempio quanta carne mangiava un Tyrannosaurus al giorno, o quanta distanza percorreva in un anno un trilobite, o se era più forte tizio o caio, e altre fantasiose domande da programma televisivo).
È vero, molte delle successive paleostorie saranno ipotesi riguardanti eventi avvenuti nel passato. 
Un passato in cui nessuno potrà tornare indietro. Ma un passato documentato dai fossili.

Perciò, diamo un po’ di onore a chi ha avuto la fortuna di fossilizzarsi.
Grazie ai fossili oggi possiamo conoscere qualche (seppur misero) aspetto della vita sul passato.
E, in modo razionale, rigoroso e coscienzioso, cercare di analizzarne gli aspetti e tentare di capire come sono andate le cose.

Ora siamo pronti a partite.
Arrivederci alla prima PaleoStoria.

domenica 3 ottobre 2010

Nozioni fondamentali di PaleoStories Parte 3: Quel taxon ha proprio un bel caratterino!

PREMESSA: Gli argomenti trattati in questo terzo post sulle nozioni di base di PaleoStories rappresentano solamente un introduzione ad un argomento che è assai più complesso e che, per una comprensione a 360' gradi, meriterebbe molto più che un singolo post (probabilmente molto più che un blog). Però, essendo i suoi concetti essenziali per poi comprendere alcune delle storie, cercherò di spiegare alcune di queste cose nella maniera più chiara e semplice possibile. Sappiate però che questa è solo una piccola briciola.

Abbiamo visto nel post precedente l'importanza di un metodo standard e universale per descrivere e catalogare i taxa viventi in modo ordinato e comprensibile a tutti. Una volta nominati gli esseri viventi a nostra conoscienza, per poter descrivere, apprezzare, conoscere e studiare le caratteristiche che li distinguono è necessario un metodo altrettando oggettivo e preciso, capace di dare un'idea del concetto di vita e di evoluzione privo da ogni speculazione personale.Ciò è fondamentale se vogliamo capire come si sono evolute certe strutture, quali taxa sono più imparentati tra di loro o per poter ripercorrere la storia evolutiva di una certa linea.

"Verso la metà degli anni 50 del secolo scorso gli scienziati cominciarono a capire che l'unico metodo, vero e oggettivo, per tentare di studiare l'evoluzione della vita sulla Terra consisteva nell'analizzare gli organismi semplicemente studiando le omologie tra le loro parti corporee. Punto fondamentale era studiare tali omologie per quello che erano davvero, non per quello che sembravano, e in un'ottica che tenesse conto dell'impossibilità di conoscere tutti i taxa passati (come vedremo nel prossimo post) e della vastità del tempo passato, di una profondità tale da renderne alquanto difficile l'interpretazione.
Creatore di un metodo innovativo fu Willi Hennig, uno studioso di insetti: Hennig dimostrò come il metodo più oggettivo e preciso possibile per ragione intorno alla storia della vita sulla Terra fosse quello di tentare di comprendere l'evoluzione degli organismi a partire dallo studio delle loro caratteristiche condivise, indipendentemente dal tempo e senza prendere in considerazione la loro storia di antenati e discendenti. In questo modo egli voleva occuparsi dello studio del percorso della vita sulla terra senza ipotizzare nulla riguardo alla componente causale e temporale del'evoluzione."

Il metodo di Hennig, chiamato analisi filogenetica, o cladistica, è ancora oggi utilizzato ed è un metodo relativamente affidabile, (più o meno) oggettivo e non speculativo, utile per studiare l'evoluzione dei taxa viventi e passati.

Ma in cosa consiste, in breve, il metodo cladistico?
Prima ho parlato di "caratteri omologhi", il concetto che sta alla base della cladisitca: cosa sono dunque i caratteri omologhi?

Se guardiamo attentamente il nostro corpo e lo confrontiamo con quello di altri animali possiamo notare che condividiamo con essi alcune importanti caratteristiche: ad esempio, se prendiamo in considerazione gli animali con cui abbiamo più a che fare (cani, gatti, piccioni, cavalli, mucche, lucertole,etc.) noteremo che tutti quanti abbiamo due gambe, due braccia, una testa, due occhi, una bocca,etc. Non solo, scendendo nel dettaglio possiamo notare che, ad esempio, le ossa che compongono il nostro braccio sono le stesse che sono presenti nell'ala del piccione, nell'arto anteriore del cane, del gatto, del coccodrillo, della mucca, dell'elefante, etc. Questo perchè, come ormai dovreste aver capito, noi uomini condividiamo con essi un antenato comune, e i nostri tratti condivisi sono tali perchè ereditati da questo nostro antenato comune.
"Nel caso di strutture anatomiche morfologicamente simili, derivate tutte da una singola struttura presente nell‟antenato comune, si parla di omologie.
Le strutture omologhe sono quindi somiglianze dovuta a eredità e riflettono la storia di una linea in senso genealogico e, se correttamente identificate, permettono di organizzare le specie in alberi evolutivi."

Il concetto di omologia è contrastato da quello di omoplasia (o analogia), in cui due strutture, benchè apparentemente simili o utilizzate per la stessa funzione (come ad esempio la pinna dei pesci o l'arto pinniforme delle balene), possiedono invece una struttura diversa o una storia evolutiva differente.

Come il concetto di omologia può essere utilizzato per comprendere le relazioni filetiche tra i vari taxa? Bè semplice: tante più caratteristiche in comuni (omologie) avranno due taxa, tanto più saranno imparentati tra loro.
In questo modo, avendo numerosi taxa e sapendo riconoscere i caratteri diagnostici (che identificano i vari taxa) e le omologie condivise, possiamo ricostruire un diamagramma che metta in relazione questi taxa. Un diagramma di questo tipo è detto cladogramma, dal greco klados, ramo.
"In termini evolutivi, un clade rappresenta un gruppo di individui che si sono evoluti tutti da uno stesso antenato comune, e che quindi sono –per genealogia – più affini tra di loro di quanto non lo siano con tutte le altre creature."


Alla base di questo ragionamento vi è anche il concetto di sister group (gruppo sorella in inglese): essendo tutti i taxa derivati da un antenato comune, ed essendo l'evoluzione il meccanismo di differenziazione delle specie, i vari taxa si evolveranno secondo un meccanismo dicotomico, espresso sul cladogramma dal nodo, o punto di incontro tra due rami. Ogni nodo corrisponde ad una o più caratteristiche condivise (dette sinapomorfie) e i taxa posti sui rami che si dipartono da tale nodo sono sister - taxa (o sister group, è uguale) e fanno parte di un gruppo monfiletico. "La monofilia è una proprietà importante di un gruppo, poiché indice del possesso di un antenato comune esclusivo. Per tale motivo, gruppi che comprendono invece taxa derivati da più di un antenato (gruppi polifiletici) o comprendenti solo alcuni taxa derivati da un medesimo antenato comune (gruppi parafiletici) non possono essere presi in considerazione per comprendere l'evoluzione degli organismi."



Un ultimo appunto su alcuni termini importanti che verranno utilizzati nei post sucessivi: abbiamo visto l'importanza del considerare i caratteri dei vari taxa come mezzi per comprendere la loro evoluzione. Fondamentale però è comprendere la natura di questi caratteri, poichè non tutti possono essere utili alla nostra causa.
Poichè stiamo indagando alla ricerca di possibili eventi evolutivi, saranno utili solo i caratteri innovativi, derivati o, detto meglio, apomorfici, mentre caratteri primitivi, ancestrali, plesiomorfici, non sapranno darci informazioni in più. Ad esempio, se vogliamo sapere le relazioni filetiche all'interno dei mammiferi, caratteri come la presenza di una colonna vertebrale, di quattro arti o di due occhi, non saranno utili poichè presenti anche in altri animali non mammiferi, e derivati da eventi evolutivi avvenuti molto prima della comparsa dell'antenato comune dei mammiferi.

So che questi concetti possono sembrare difficili, ed è, per me, difficile esporre queste cose in modo chiaro avendo così poco spazio ( ci vorrebbe molto più di un post, come già detto). Sperò in ogni caso di avervi reso il più comprensibile possibile alcuni concetti chiave dell'analisi filogenetica.
Se avete domande, potete chiedere senza problema nell'area dedicata ai commenti.

Il prossimo, ed ultimo post di "nozioni fondamentali di PaleoStories", parlerà di ciò che sta alla base di questo blog, al primo posto come importanza: i fossili e la paleontologia.

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Citazioni da "In Dino Veritas, Guida ad una visione consapevole dei dinosauri. M. Castiello M. Lampugnani & S. Broccoli, 2011, RSWItalia Editore."

venerdì 24 settembre 2010

Nozioni fondamentali di PaleoStories Parte 2: Sulla punta della lingua!

Ci sono un italiano, un inglese, un francese, un tedesco e uno spagnolo...no, fermi, non sono impazzito.Non sto raccontando una barzelletta.
Questo è solo l'inizio dell'introduzione dell'argomento di oggi: la tassonomia e la sistematica.

Dunque: ci sono un italiano, un inglese, un francese, un tedesco e uno spagnolo riuniti intorno ad un tavolo, che stanno cercando di scambiarsi opinioni a proposito di un nuovo tipo di cavallo scoperto nelle loro rispettive nazioni. Ovviamente, provenendo tutti da paesi diversi, ognuno tenderà a usare la propria lingua: "cavallo!" dirà l'italiano; "horse!", ribatterà l'inglese, "cheval!" griderà il francese scuotendo la testa..."no, no, hauspferd!", urlerà il tedesco in un impeto di rabbia..mentre lo spagnolo sussurra nella sua testa "caballo".
Uff..non riescono proprio a capirsi!
Ma, ad un certo punto, a tutti i partecipanti viene una grande idea e, all'unisono, gridano convinti:"Equus caballus!"
Con grande gioia, tutti e 5 gli studiosi si accorgono di aver trovato la parola magica, quel nome, comprensibile a tutti, che riesce a far capire a ogni persona di qualsiasi lingua di che creatura vivente si sta parlando.
Ma cosa differenzia la parola "Equus caballus" da "horse", da "cavallo" o da "hauspferd"? In fondo abbiamo solamente detto la stessa cosa in un'altra lingua, il latino, non parlato da nessuno dei nostri 5 studiosi (ed è persino una lingua morta!). Per capire cosa c'è di geniale in Equus caballus è necessario raccontare un'altra storia.

Fin dall'alba dei tempi, l'uomo si è sempre interessato della natura che lo circonda e dalle sue stranezze. Per tale motivo, spaventati anche dal grande caos che deriva dalla vastità della biodiversità presente sul nostro pianeta, molti studiosi hanno da sempre cercato di rimettere ordine alle conoscienze umane, ideando metodi di classificazione dei viventi e sistemi ordinati in cui "far quadrare i conti".
Nacque così la sistematica, o scienza che mira alla classificazione dei viventi (anche nel tentativo di ricostruire i rapporti evolutivi tra di essi).
Ma cosa c'entra tutto questo con Equus caballus? un attimo...
Nel 1758 l' olandese Karl Von Linnè, uno dei più grandi sistematici dell'epoca, pubblicò la sua opera "Systema Naturae" in cui era contenuta la classificazione di tutti gli esseri viventi allora conosciuti.
Il lavoro di Von Linnè (allora andava di moda il latino, specie tra gli eruditi, tanto che egli passò alla storia come Carolus Linnaeus, o Linneo), oltre a costituire un'opera di grandissima estensione e alto valore scientifico, conteneva in esso due idee assolutamente fantastiche, che sarebbero poi perdurate nel tempo fino ai giorni nostri.
Per prima cosa, la classificazione di Linneo consisteva in un sistema gerarchico in cui gli organismi venivano ordinati in base a categorie ascendenti, con gruppi con un grado di inclusione sempre maggiore. Ogni gruppo, detto taxon ( taxon=insieme di organismi le cui caratteristiche morfologiche e/o genetiche consentono di raggrupparli in un gruppo distinguibile da tutti gli altri organismi), a sua volta era inserito in un insieme di dimensioni maggiori, comprendente organismi con un grado di somiglianza sempre minore, come in una specie di matriosca. Per fare un esempio, uomo e scimpanzé erano riuniti in un taxon, a sua volta incluso in un ulteriore gruppo comprendente uomo, scimpanzé e topo, a sua volta incluso in uno contenente uomo, scimpanzé, topo e riccio di mare, a sua volta incluso in un gruppo contenente questi 4 più la formica, etc.
Benché Linneo non credesse nell'evoluzione, questo sistema metteva in luce la natura gerarchica della vita, originata da un unico antenato comune (tale per cui tutti gli organismi hanno un parente comune e possono essere riuniti in un unico gruppo) e sviluppatasi poi in varie eventi evolutivi in direzioni sempre più specifiche (come vedremo in seguito, a ogni evento evolutivo corrisponde una ramificazione nella storia di una linea, con la formazione di nuovi taxa).

La seconda, ancora più geniale, idea di Linneo fu l'invenzione di un sistema di nomi che fosse standard e unico per tutti gli organismi viventi, in modo da essere chiaro, preciso, e facilmente utilizzabile (è lo è davvero).
All'interno della sua classificazione, il taxon più ristretto era costituito dalla specie, il gruppo contenente individui più simili tra di loro che non con qualsiasi altro individuo di qualsiasi altro animale.
Per nominare una specie, Linneò ideò il concetto di nomenclatura binomia:  a ciascuna specie viene dato un nome (di derivazione latina o greca) costituito da due parole (binomiale significa appunto "due nomi"). Il primo nome, con l'iniziale in maiuscolo, corrisponde al genere, l'unità tassonomica sopra la specie (il concetto è piuttosto difficile da spiegare: in breve, il genere è quel gruppo che include una - e almeno una - o più specie, maggiormente simili tra di loro che non con altre specie). Il secondo nome, scritto tutto in minuscolo, corrisponde invece alla specie. Entrambi vanno scritti sempre in corsivo. Così, ad esempio, il cavallo comune è detto Equus (genere) caballus (specie), o la nostra specie Homo sapiens. Il nome generico ha significato anche da solo (e può essere abbreviato, se seguito dalla specie), mentre quello specifico deve essere sempre accompagnato dal genere (esempio: Homo, vuol dire tale genere e tutte le specie al suo interno; sapiens da solo non significa assolutamente niente ed è scorretto). Lo stesso nome specifico può essere utilizzato per più generi diversi, mentre non possono esistere due generi con lo stesso nome (a parte casi eccezionali).

Questo sistema, incredibilmente semplice e immediato vinse contro il tempo e se oggi i nostri 5 studiosi sono riusciti a capirsi è proprio grazie a Linneo!
Per questo motivo, qui su PaleoStories verrà usato d'ora in avanti il sistema della nomenclatura binomiale, in modo che, nel caso qualche fortunato (si fa per dire) lettore straniero capitasse su questo blog, possa almeno intuire di cosa si sta parlando. E, ovviamente, perché è il linguaggio ufficiale della scienza.

Bene, abbandoniamo ora queste questioni  (noiose, lo so, ma importanti) e addentriamoci  in uno degli argomenti principali di questo blog, la filogenesi (ricostruzione dei rapporti tra gli organismi viventi e della loro evoluzione), argomento del prossimo post.
Arrivederci dunque alla prossima e penultima (poi inizieremo - finalmente- le paleostorie) puntata!

P.S. ATTENZIONE: Essendo il nome in latino, non bisogna metterci nessun articolo davanti: dire "l'Homo sapiens", oppure "il Tirannosaurus rex" è assolutamente scorretto. Scorretto anche "l'italianizzazione"dei nomi (o qualsiasi traslazione in altre lingue), come ad esempio "tirannosauro". Il metodo utilizza solo la lingua latina!

SI: Homo sapiens, Tyrannosaurus rex, Felis catus, Betta splendens, T. rex, B. splendens.
NO: homo sapiens, Tirannosauro rex, Felis Catus, H. sapiens, betta, e altri orrori.

mercoledì 22 settembre 2010

Nozioni fondamentali di PaleoStories Parte 1: L'architettura degli animali

Vi sono alcune nozioni fondamentali che devono essere sapute prima di poter affrontare consapevolmente i nostri viaggi attraverso le meraviglie della vita sulla Terra e della sua evoluzione. Così come, prima di partire per il mare o per la montagna siamo indaffarati nel preparare le valige e tutto l'occorrente, così è necessario acquisire un bagaglio conoscitivo di base per poter iniziare con sicurezza e senza dubbi le nostre avventure.

Per questo motivo, i prossimi post saranno una sorta di lista dei preparativi, con le nozioni di base assolutamente necessarie. Ovviamente, visto che questo è un blog per tutti, cercherò di essere più chiaro possibile e spero sintetico e poco noioso. Se qualcuno avesse qualche domanda, se vi accorgete di un mio errore o volete chiarimenti, non esitate a lasciare commenti.

Premessa importante: qui non spiegherò nulla riguardo alla teoria evolutiva, alla sua storia e ai suoi concetti di base. Questo sia per mancanza di tempo (sarebbe un discorso troppo lungo e ampio), sia perchè ritengo che almeno alcune cose sull'evoluzione siano conosciute anche ai meno istruiti (ad esempio, spero vivamente che tutti i lettori accettino la teoria dell'evoluzione darwiniana e che abbiano una mezza idea di cosa significhi la frase "discendenza con modificazioni").

Il primo di questa serie di post parla di quelle che sono le caratteristiche generali degli animali, i protagonisti principali di questo blog, e in particolare della loro struttura di base.
Noi uomini possediamo un gran numero di caratteristiche in comune con gli altri animali: come essi bruciamo energia nel compiere le nostre azioni, ci riproduciamo e siamo formati tutti dalla stessa unità di base, la cellula.
Questo perchè (nozione della teoria dell'evoluzione) discendiamo tutti da un medesimo antenato comune, da cui abbiamo ereditato tali caratteristiche che accomunano noi e gli altri esseri viventi.
A partire da questo primo organismo però (l'antenato comune di tutti gli altri esseri viventi), ogni taxon (taxon=insieme di organismi le cui caratteristiche morfologiche e/o genetiche consentono di raggrupparli in un gruppo distinguibile da tutti gli altri organismi) si è poi evoluto in maniera diversa, sviluppando caratteristiche differenti a seconda della pressione selettiva del suo habitat.

Per quanto riguarda l'organizzazione del corpo degli esseri viventi, sono presenti due grandi distinzioni, che riguardano il numero di cellule presenti in un organismo.
La prima condizione è quella che presenta una sola cellula, composta da tutti gli organuli e dalle strutture utili alla sopravvivenza, tale che, anche da sola, può assicurarsi prosperità e discendenza. Questa condizione, detta organizzazione unicellulare, è presente in molti organismi attuali, come i protozoi.
Molti altri esseri viventi, tra cui le piante, i funghi e i Metazoi (i veri animali), sono formati da più di una cellula, tale che le varie cellule collaborano tra di loro, aiutandosi nelle funzioni necessarie alla sopravvivenza dell'intero organismo. Tale organizzazione è detta multicellulare o pluricellulare.

Negli esseri viventi pluricellulari, le cellule vengono a trovarsi in stretto contatto tra di loro, scambiandosi informazioni e svolgendo funzioni diverse a seconda della loro struttura. Un passo avanti nella complessità dell'organizzazione dei viventi si osserva quando cellule che adempiono a funzioni simili vengono ad aggregarsi, formando un tessuto, appunto un insieme di cellule specializzate per una specifica mansione. Più tessuti insieme possono aggregarsi per formare organi, ancora più specializzati. Organi sono ad esempio il cuore, i polmoni, il cervello. Ultimo livello di complessità è la formazione di sistemi, in cui vari organi cooperano per svolgere una determinata funzione, spesso associata a bisogni necessari alla vita, come l'alimentazione, la riproduzione, la respirazione, etc.

L'organizzazione delle cellule, oltre a consentare uno stile di vita più o meno complesso, porta l'organismo ad avere un piano strutturale ben definito, diverso a seconda delle differenze di habitat e della storia evolutiva di ciascun organismo. Ovviamente ciò è collegato allo sviluppo del corpo e al suo grado di complessità. L'origine del corpo sarà oggetto di un post futuro.
Tralascio alcune nozioni di biologia ed embriologia relativamente avanzate (come i vari modelli di segmentazione); quello che mi interessa ora è arrivare a due importanti concetti della zoologia e dell'anatomia animale: la simmetria del corpo e il celoma.
La simmetria di un corpo si riferisce al numero e al tipo di assi (rette) che possono passare dal centro di tale corpo in modo da dividerlo in due metà esattamente uguali morfologicamente (simmetriche). All'interno dei metazoi, esistono due tipi diversi di simmetria, una radiale (tipica di organismi come ricci di mare o meduse), in cui due o più assi possono tagliere il corpo in due parti speculari, e una simmetria bilaterale, in cui il corpo può essere suddiviso in due metà speculari (sinistra e destra) da un solo asse di simmetria. Tale condizione è visibile ad esempio nell'uomo, nel cane, nel cocodrillo, nella formica, nella lumaca e in un gran numero di animali (la maggior parte di essi).
L'acquisizione di tale struttura corporea (bilaterale) costituirà, come vedremo, uno dei più grandi eventi evolutivi della storia della vita sulla Terra.

Oltre al piano di simmetria, un'altra grande innovazione sarà costituita dall'acquisizione di un celoma, una cavità piena di liquido posta tra la parete esterna del corpo e il tubo digerente, nella famosa conformazione del "tubo dentro ad un altro tubo".
La presenza di celoma permette agli animali di organizzarsi in maniera più complessa, alloggiando organi interni, sviluppando dimensioni maggiori e una maggiore elasticità e flessibilità corporea, data dalla presenza di liquido all'interno di tale cavità.
 
Attualmente esistono animali celomati, senza celoma (acelomati) oppure una struttura simile al celoma ma di origine embrionale diversa (pseudocelomati).
Come vedremo, l'acquisizione del celoma sarà un'altra delle grandi conquiste dell'evoluzione degli animali.
Spero di non avervi annoiato troppo, ma mi premeva che questi concetti fossero ben chiari, visto che, specialmente nelle prime PaleoStorie, verranno utilizzati piuttosto spesso.

Nei successivi post vedremo altre nozioni di base, in particolare, nel prossimo verranno presentati alcuni concetti fondamentali di sistematica.

Alla prossima!