Grazie allo studio di un fossile di pelle di dinosauro è stato possibile osservare l’evoluzione delle piume che alcuni dei primi esemplari caratterizzati anche la pelle squamosa, come i rettili.
Cos’ha rivelato il fossile di pelle di dinosauro sull’evoluzione delle piume
Forti ma leggere, belle e strutturate con precisione, le piume sono l’appendice cutanea più complessa che si sia mai evoluta nei vertebrati. Nonostante gli esseri umani abbiano utilizzatole piume fin dalla preistoria, c’è ancora molto che non capiamo su di loro.
Con primo dinosauro conle piume, il Sinosauropteryx prima, nel 1996, diverse scoperte hanno delineato un quadro ancora più interessante dell’evoluzione delle piume.
Ora sappiamo che molti dinosauri e i loro cugini volantili, gli pterosauri, avevano piume. In passato esse avevano più forme: ad esempio, a forma di nastro con punte espanse sono state trovate nei dinosauri e negli uccelli estinti, ma non negli uccelli moderni. Solo alcuni antichi tipi di piume sono stati ereditati oggi dagli uccelli.
Lo studio sull’evoluzione delle piume
I paleobiologi, studiando l’evoluzione delle piume hanno scoperto che le prime penne non strutturate per volare. I fossili delle prime piume avevano strutture semplici e distribuzioni sparse sul corpo, quindi potrebbero essere state utilizzate per la visualizzazione o il rilevamento tattile.
I fossili di pterosauro hanno indicato che potrebbero aver avuto un ruolo nella termoregolazione e nella modellazione dei colori.
Per quanto interessanti siano questi fossili, gli antichi piumaggi raccontano solo parte della storia dell’evoluzione
delle piume. La pelle degli uccelli oggi è morbida e si è evoluta per il sostegno, il controllo, la crescita e la pigmentazione delle piume, a differenza della pelle squamosa dei rettili.
I fossili di pelle di dinosauro sono più comuni di quanto si pensi. A oggi, tuttavia, solo una manciata di fossili di pelle di dinosauro sono stati esaminati a livello microscopico per poter studiare l’evoluzione delle piume.
Uno studio del 2018 su quattro fossili con pelle conservata, hanno dimostrato che la pelle dei primi uccelli e dei loro parenti stretti dinosauri, i celurosauri, era già molto simile alla pelle degli uccelli odierni. La pelle simile a quella degli uccelli si è evoluta prima che arrivassero i dinosauri simili agli uccelli.
Quindi, per capire come si è evoluta la pelle simile a quella degli uccelli, è stato necessario studiare i dinosauri che si sono ramificati prima nell’albero evolutivo.
Lo studio sull’evoluzione delle piume ha dimostrato che almeno alcuni dinosauri piumati avevano ancora la pelle squamosa, come i rettili odierni. Questa prova è stata estratta da un nuovo esemplare di Psittacosaurus, un dinosauro provvisto di corna con piume simili a setole sulla coda.
Lo Psittacosaurus ha vissuto all’inizio del periodo Cretaceo (circa 130 milioni di anni fa), ma il suo clan, i dinosauri ornitischi, si è discostati dagli altri dinosauri molto prima, nel periodo Triassico (circa 240 milioni di anni fa).
Nel nuovo esemplare i tessuti molli sono nascosti ad occhio nudo. Sotto la luce ultravioletta, tuttavia, la pelle squamosa si è rivelata con un bagliore giallo-arancio. La pelle è conservata sul busto e sugli arti che sono parti del corpo che non avevano piume.
Questi colori luminosi sono dovuti ai minerali di silice che sono responsabili della conservazione della pelle fossile. Durante la fossilizzazione, i fluidi ricchi di silice hanno permeato la pelle prima che si decomponesse, replicandone la struttura con dettagli significativi. Sono state preservate caratteristiche anatomiche tra cui l’epidermide, le cellule della pelle e i suoi pigmenti chiamati melanosomi.
Le cellule epiteliali fossili hanno molto in comune con le moderne cellule epiteliali dei rettili. Condividono
dimensioni e forma cellulare simili ed entrambi hanno confini cellulari fusi, una
caratteristica nota solo nei rettili moderni.
La distribuzione del pigmento della pelle fossile è identica a quella delle moderne scaglie di coccodrillo. La pelle fossile, tuttavia, sembra relativamente sottile rispetto agli standard dei rettili. Questo ha indicato che anche le scaglie fossili dello Psittacosaurus fossero simili nella composizione alle scaglie dei rettili.
Le piume della coda su altri esemplari hanno mostrato che alcune caratteristiche della pelle simili a quelle degli uccelli devono essersi già evolute per mantenere le piume in posizione. Quindi lo studio sull’evoluzione delle piume ha dimostrato che i primi animali piumati avevano un mix di tipi di pelle, con pelle simile a quella degli uccelli solo nelle regioni piumate del corpo, e il resto della pelle ancora squamosa, come nei rettili moderni.
Questo sviluppo a zone avrebbe garantito che la pelle proteggesse l’animale dall’abrasione, dalla disidratazione e dagli agenti patogeni.
Conclusioni
La prossima lacuna di conoscenza che gli scienziati dovranno esplorare è la transizione evolutiva dalla pelle in stile rettile dello Psittacosaurus alla pelle di altri dinosauri con piume più pesanti e dei primi uccelli.
Gli scienziati hanno anche bisogno di più esperimenti che studino il processo di fossilizzazione stesso. C’è molto che non è stato ancora compreso su come si fossilizzano i tessuti molli, il che significa che è difficile dire quali caratteristiche della pelle in un fossile siano vere caratteristiche biologiche e quali siano semplicemente artefatti della fossilizzazione.
Negli ultimi 30 anni, i reperti fossili hanno sorpreso gli scienziati per quanto riguarda l’evoluzione delle piume. Le future scoperte di piume fossili potrebbero aiutare a capire come i dinosauri e i loro parenti hanno evoluto il volo, il metabolismo a sangue caldo e come comunicavano tra loro.
Lo studio sull’evoluzione delle piume è stato pubblicato su Nature Comunications.
