Translate

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.

-------------------------------------------------------------------------------------

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