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laboratorio evoluzione DA PINNE A ZAMPE [Bruno Bertolini, Immagini dell’evoluzione, in Le scienze naturali nella scuola, n.47 2012] Marcello Sala Pesci del Devoniano (416-359 Ma fa) Attinopterigi: pinne con raggi Sarcopterigi (Crossopterigi, Celacantidi, Dipnoi): pinne carnose (ossa e muscoli) Esempio: Eusthenopteron (crossopterigio) 385 Ma fa Pinne pari: elemento base articolato sul cinto omologo a femore od omero + due ossa omologhe a tibia-perone o radio-ulna + piccole ossa omologhe a dita su cui si articolano i lepidotrichi raggi ossei di origine dermica 365 Maf primi tetrapodi (= 4 piedi) scheletro da pesce ma con arti articolati come nei Sarcopterigi ma senza lepidotrichi i più antichi con più di 5 dita Ichthyostega Acanthostega 375 Maf (Devoniano medio) Tiktaalik Nelle pinne pari anteriori ossa del polso e semplici dita che le rendono in grado di reggere il peso ipotesi sul suo rapporto con l’ambiente? Pinne anteriori funzionali a sostenere il corpo e tenere sollevata la testa fuori dall’acqua A che punto della storia dei vertebrati è iniziata l’evoluzione degli arti posteriori? Dopo la transizione alla terraferma come adattamento Scoperta una parte posteriore diTiktaalik: la dimensione delle pinne posteriori è paragonabile a quella delle pinne anteriori ratto caratteristico dei primi tetrapodi: che cosa suggerisce questo dato? Tiktaalik era forse in grado di camminare sul fondo marino come i Dipnoi (pesci polmonati) Da ciò quale ipotesi? Accrescimento degli arti posteriori prima del passaggio alla terraferma solo dopo queste “nuove” zampe si sarebbero ulteriormente evolute in quanto vantaggiose nella locomozione 365 Maf 380 Maf 385 Maf Quale evoluzione si può ipotizzare? Pinne pari più robuste con cui è possibile camminare sul fondo sacco polmonare (Dipnoi) Nel tardo Devoniano Sarcopterigi anche in stagni, paludi, acque basse eutrofiche con scarso O2 385 380 375 365 Maf Evoluzione della struttura delle pinne pari Nella successione evolutiva un “salto” da pinne con lepidotrichi ad arto con dita: come si può spiegare? Nella successione evolutiva un “salto” da pinne con lepidotrichi ad arto con dita: come si può spiegare? Nei vertebrati tre serie di Geni Hox 1) sviluppo di femore/omero 2) sviluppo di tibia-perone/radio-ulna 3) sviluppo di dita nei pesci lo sviluppo dell’arto si ferma alla fase 2 e si connette ai lepidotrichi che si sviluppano dal derma I geni Hox della fase 1 e 2 sono in rete la fase 3 ha un unico gene enhancer (attivatore) che ipotesi si può fare? Per mutazione un gene della fase 2 acquisisce la funzione di enhancer della fase 3 “salto” ai tetrapodi Nei pesci attuali manca la fase 3 ma nel pesce spatola (Polyodon) di origine antica nello sviluppo si attivano geni Hox della fase 3 ma senza sviluppo di un piede: che ipotesi si può fare? La potenzialità di sviluppare un piede era già presente negli antichi Crossopterigi ed è andata perduta E in quelli attuali? è presente ma non si attua perché il sistema di controllo genico è diverso da quello dei tetrapodi Ma... ... in Panderichtys forse non una grossa ulna ma piccola ulna + abbozzi di dita: e quindi...? In forma rudimentale le dita erano già presenti in qualcuno dei Crossopterigi antichi Aggiornamenti Tungsenia paradoxa 409 Ma fa (Devoniano inferiore) i più vecchi resti di uno gruppo estinto con caratteristiche intermedie tra tetrapodi e dipnoi (anche viventi) Forme del cranio indicative di un cervello di animale terrestre più di 40 Ma prima dei primi tetrapodi terrestri: che cosa significa dal punto di vista evolutivo? La modifica delle strutture precede la funzionalità (la rende possibile)
