venerdì 7 ottobre 2011

Dai pesci ai tetrapodi: il salto evolutivo prossimo ad una conferma genetica

Il salto evolutivo che ha consentito l'evoluzione dei tetrapodi, ossia i vertebrati con 4 arti, circa 400 milioni di anni fa, a partire dallo sviluppo delle pinne dei pesci, potrebbe essere prossimo ad essere chiarito geneticamente.
Latimeria chalumnae
Un gruppo di scienziati australiani, coordinato dal Prof. Peter Currie, dell'Australian Regenerative Medicine Institute at Monash University di Sydney, ha divulgato questa notizia online sulla rivista PLoS Biology.
Non si tratta certo di una nuova teoria; l'esistenza di pesci provvisti di polmoni, i dipnoi, e la (ri)scoperta relativamente recente (1938) del "fossile vivente" Latimeria chalumnae, provvista di pinne piuttosto carnose, assimilabili ad un primo abbozzo di arto utile per la deambulazione, aveva già lasciato intendere che il candidato ideale per l'evoluzione degli anfibi (e, quindi, dei vertebrati terrestri) dovesse essere ricercato nell'ambito di un gruppo di pesci capaci di trascorrere lassi di tempo sulla terraferma. 
Tuttavia, sono poche le specie di pesci viventi con queste caratteristiche un po' "borderline", e sicuramente lo studio dei soli fossili consente di fare solo congetture, dal momento che la fossilizzazione raramente preserva le parti molli, ma la comprensione dello sviluppo del sistema muscolare delle pinne in questo gruppo di pesci è di importanza nevralgica per capirne qualcosa di più. 
Il dipnoo Neoceratodus forsteri
L'Australia è uno dei luoghi ideali per approfondire questa tematica, in quanto 2 delle 3 specie marine di pesci polmonati che ancora non sono estinti vivono nel bacino del fiume Mary in Queensland.
Il team di ricercatori ha focalizzato l'attenzione in particolare sui muscoli delle pinne pelviche, il cui sviluppo dev'essere stato di grande importanza per una prima spinta locomotoria di tipo "ondeggiante" sulla terraferma. I ricercatori hanno comparato gli embrioni dei discendenti di specie che hanno rappresentato importanti punti di svolta sia nell'ambito dell'evoluzione del gruppo dei pesci, sia per l'evoluzione dei tetrapodi, per verificare l'entità delle differenze nella formazione delle pinne pelviche. Hanno studiato alcuni primitivi pesci cartilaginei, quali: lo squalo bamboo australiano e lo squalo elefante, insieme a 3 specie di pesci ossei: il dipnoo australiano (Neoceratodus forsteri), il pesce zebra e il pesce spatola.
Pesce zebra
I ricercatori hanno studiato il modo in cui le differenti specie di pesci sviluppano le pinne pelviche nel corso della crescita, dal momento che le stesse rappresentano il primo abbozzo degli arti dei tetrapodi, modificando geneticamente i pesci in modo da tracciare la migrazione delle cellule precursori delle cellule muscolari nelle prime fasi di sviluppo degli animali. In particolare, hanno fatto in modo che tali cellule fossero capaci di emettere una luce rossa o verde, così da poter monitorare in maniera chiara lo sviluppo di specifici gruppi di cellule muscolari.
Pesce spatola
Il team di ricerca ha scoperto (o, per meglio dire, confermato) che i pesci ossei hanno un meccanismo di formazione delle cellule muscolari delle pinne pelviche piuttosto diverso da quello dei pesci cartilaginei, ma molto più simile di quanto non si pensasse a quello in cui si sviluppano le cellule muscolari degli arti dei tetrapodi terrestri. E, proprio come ci si attendeva da tempo, è giunta un conferma sperimentale e genetica sulla "transitorietà" di tale meccanismo, che si configura come un ponte tra i pesci più primitivi e l'evoluzione dei tetrapodi terrestri.

Cole, N., Hall, T., Don, E., Berger, S., Boisvert, C., Neyt, C., Ericsson, R., Joss, J., Gurevich, D., & Currie, P. (2011). Development and Evolution of the Muscles of the Pelvic Fin PLoS Biology, 9 (10) DOI: 10.1371/journal.pbio.1001168