Un ritrovamento eccezionale in Oklahoma ha permesso di scoprire la pelle fossilizzata di un rettile vissuto 288 milioni di anni fa –molto prima dell’era dei dinosauri–, che presenta caratteristiche uniche e sorprendenti, e ci aiuta a capire come si è sviluppata quella dei vertebrati terrestri.
La pelle è il più grande organo del corpo umano, e anche quello più esposto agli agenti esterni, infatti ci protegge dalle infezioni, dalle lesioni, dalle radiazioni, dalle variazioni di temperatura e dalla disidratazione, senza dimenticare che ci permette anche di percepire il mondo attraverso il tatto, il dolore, il calore e il freddo.
La pelle è anche un elemento distintivo della nostra identità, che riflette il nostro sesso, la nostra età, la nostra salute e la nostra origine.
Ma come si è formata? Quando e come ha acquisito le sue funzioni e le sue caratteristiche? Quali sono state le tappe principali della sua evoluzione? A queste domande cerca di rispondere uno studio che descrive la scoperta della pelle fossilizzata più antica del mondo, appartenuta a una lucertola vissuta 288 milioni di anni fa, almeno 45 milioni di anni prima del primo dinosauro.
La pelle fossilizzata è una scoperta da record, questo perché la pelle non si fossilizza bene, quindi nelle rare occasioni in cui ne troviamo alcune in cui le condizioni erano così perfette, l’esemplare ha un valore inestimabile. Più si va indietro nel tempo, più è probabile che un fossile sia stato distrutto da processi geologici, di conseguenza, trovare pelle fossilizzata del Paleozoico (539-252 milioni di anni fa) è così improbabile che pochi cacciatori di fossili se lo sognano.
Eppure è capitato a una coppia di paleontologi dilettanti, Bill e Julie May, di ritrovare parte della pelle fossilizzata di una lucertola risalente a circa 288 milioni di anni fa.
La scoperta è stata fatta nel sistema di grotte calcaree di Richards Spur, in Oklahoma, dove si pensa che la lucertola sia caduta in quella che all’epoca era già una grotta, e che una combinazione di bassi livelli di ossigeno, sedimenti argillosi e infiltrazioni d’olio abbia preservato la pelle.
“Ogni tanto abbiamo un’eccezionale opportunità di dare uno sguardo indietro nel tempo profondo”
ha affermato in una nota Ethan Mooney, uno studente laureato presso l’Università di Toronto. Mooney ha avuto il privilegio di essere assegnato allo studio di questo campione di pelle fossilizzata e di altri tessuti molli delle grotte come studente universitario.
“Questo tipo di scoperte possono davvero arricchire la nostra comprensione e percezione di questi animali pionieristici.
Gli animali sarebbero caduti in questo sistema di grotte durante il primo Permiano e sarebbero stati sepolti in sedimenti argillosi molto fini che avrebbero ritardato il processo di decadimento”
ha detto Mooney, il quale ha poi in seguito aggiunto:
“Ma la cosa interessante è che questo sistema di grotte era anche un sito attivo di infiltrazioni di petrolio durante il Permiano, e le interazioni tra gli idrocarburi nel petrolio e il catrame sono probabilmente ciò che ha permesso di preservare questa pelle”.
Nonostante tutto questo, non è sopravvissuta molta della pelle fossilizzata, meno delle dimensioni di un’unghia; ciò che potrebbe essere considerato l’equivalente cutaneo dell’ornitorinco, combina caratteristiche associate a specie moderne molto diverse, oltre ad essere un grande sopravvissuto.
La sua superficie di ciottoli ricorda la pelle di coccodrillo, ma ha anche sezioni incernierate come quelle viste sui serpenti e sulle lucertole senza gambe.
Sebbene la pelle fossilizzata sia sopravvissuta, non sono state ricavate ossa o denti dallo sfortunato individuo –una testimonianza di quanto sia rara la fossilizzazione– quindi non possiamo identificare la specie esatta di lucertola, e potrebbe benissimo trattarsi di un fenomeno che non è mai stato descritto scientificamente.
Anche se essere in grado di identificare la specie aggiungerebbe molto, Mooney afferma che la scoperta di questo campione di pelle fossilizzata mostra ancora quanto siano antichi gli aspetti della pelle dei rettili moderni, affermando a tal proposito:
“L’epidermide era una caratteristica fondamentale per la sopravvivenza dei vertebrati sulla terra. È una barriera cruciale tra i processi interni del corpo e il duro ambiente esterno.”
Il sistema di grotte in cui è stata ritrovata la pelle è la fonte più ricca al mondo di fossili paleozoici terrestri, con centinaia di migliaia di ossa preservate dalla stessa insolita combinazione di fattori. Altrove nel sistema, le impronte nelle rocce portano la forma superficiale della pelle antica di diversi animali, sette dei quali sono stati descritti insieme alla pelle fossile.
L’origine della pelle fossilizzata
La pelle è un tessuto composto da due strati principali: l’epidermide e il derma. L’epidermide è lo strato più esterno, che forma la barriera protettiva tra il corpo e l’ambiente, mentre il derma è lo strato più interno, che contiene i vasi sanguigni, i nervi, i follicoli piliferi, le ghiandole sudoripare e sebacee e il tessuto connettivo.
Tra i due strati si trova la membrana basale, che li collega e li sostiene.
La pelle è il risultato di un lungo processo evolutivo, che ha avuto inizio con i primi vertebrati acquatici, circa 500 milioni di anni fa. Questi animali avevano una pelle semplice, formata da un solo strato di cellule epiteliali, che ricopriva uno strato di tessuto connettivo. La pelle era trasparente e permeabile, e serviva principalmente a proteggere gli organi interni e a facilitare lo scambio di gas e di sostanze nutritive con l’acqua.
Con la comparsa dei primi vertebrati terrestri, circa 400 milioni di anni fa, la pelle ha subito delle importanti modifiche, per adattarsi al nuovo ambiente: ha sviluppato uno strato più spesso e resistente di cellule epiteliali, chiamato strato corneo, che impediva la perdita di acqua e di sali minerali.
La pelle ha anche iniziato a produrre una sostanza impermeabilizzante, chiamata cheratina, che formava delle scaglie, delle unghie e dei peli, in seguito sono state sviluppate le ghiandole, che producevano sudore, sebo e latte.
I primi anfibi, circa 370 milioni di anni fa, sono i primi vertebrati ad adattarsi alla vita terrestre, ma mantengono una forte dipendenza dall’acqua, sia per la riproduzione che per la respirazione, hanno una pelle umida, sottile e permeabile, che permette lo scambio di gas e di sostanze nutritive con l’ambiente.
Gli anfibi hanno una pelle ricca di ghiandole mucose, che producono una sostanza vischiosa che mantiene la pelle idratata e protegge dagli agenti patogeni, oltre ad avere una pelle poco pigmentata, che può cambiare di colore grazie alla presenza di cellule specializzate, chiamate cromatofori, e una pelle poco sensibile, che contiene pochi recettori sensoriali.
Con la diversificazione dei vertebrati terrestri, la pelle ha acquisito ulteriori funzioni e caratteristiche, come la termoregolazione, la pigmentazione, la sensibilità e la comunicazione, oltre ad aver anche dato origine a strutture derivate, come le piume, le squame, le corna e le zampe.
La pelle dei rettili
Con la comparsa dei primi rettili, circa 320 milioni di anni fa, la pelle subisce delle importanti modifiche, per adattarsi al nuovo ambiente, considerando che questi sono i primi vertebrati a liberarsi dalla dipendenza dall’acqua, grazie allo sviluppo di uova con guscio e di polmoni efficienti.
I rettili sono una classe di vertebrati terrestri, che comprende i coccodrilli, le tartarughe, i serpenti, le lucertole e i tuatara, e sono caratterizzati da una pelle secca, spessa e coriacea, ricoperta da scaglie cheratinizzate, che li proteggono dagli agenti esterni e dai predatori.
I rettili non hanno ghiandole sudoripare, ma alcune specie hanno ghiandole sebacee, che producono una sostanza oleosa che lubrifica la pelle, per di più non hanno peli o piume, ma alcuni hanno spine o creste, che servono a difendersi o a comunicare.
I rettili hanno una pelle pigmentata, che può variare di colore a seconda della specie, dell’ambiente e dello stato emotivo, ed hanno una pelle sensibile, che contiene numerosi recettori sensoriali, che permettono di percepire il tatto, il dolore, il calore e il freddo.
La pelle dei rettili ha una particolare caratteristica: la muta. La muta è il processo di rinnovamento della pelle, che avviene periodicamente, a intervalli variabili a seconda della specie, dell’età e delle condizioni ambientali.
La muta consiste nel distacco e nella perdita dello strato corneo dell’epidermide, che viene sostituito da uno strato nuovo, più grande e più spesso, e serve a eliminare le cellule morte e le impurità, a favorire la crescita e a riparare le ferite, e può avvenire in modo continuo o discontinuo, a pezzi o in un unico pezzo.
La pelle più antica del mondo
La pelle fossilizzata ha una superficie di ciottoli, formata da piccole scaglie tondeggianti e sovrapposte, che ricordano la pelle di coccodrillo. Queste scaglie sono costituite da cheratina, ma hanno una struttura diversa da quella delle scaglie attuali, infatti hanno una forma irregolare e non seguono uno schema geometrico.
Le scaglie del campione di pelle fossilizzata sono anche più spesse e più dure di quelle dei rettili moderni, il che suggerisce che la pelle fosse molto resistente e adatta a un ambiente arido e roccioso.
La pelle fossilizzata ha anche delle sezioni incernierate, formate da scaglie allungate e flessibili, che ricordano la pelle dei serpenti e delle lucertole senza gambe.
Queste sezioni si trovano nelle zone del corpo dove la pelle deve piegarsi, come il collo, le zampe e la coda, e permettono alla pelle di adattarsi ai movimenti dell’animale, senza creare pieghe o tensioni, ciò a fronte di una conformazione più sottile e più morbida di quelle dei rettili moderni, il che suggerisce che la pelle fosse anche sensibile e capace di percepire le sensazioni tattili.
La pelle fossilizzata non presenta tracce di pigmentazione, ma questo potrebbe essere dovuto al processo di fossilizzazione, che ha alterato o cancellato i pigmenti originali, tuttavia è possibile che la pelle fosse poco pigmentata, e che l’animale avesse un colore uniforme o poco variabile. Questo potrebbe essere un adattamento a un ambiente poco diversificato, dove non era necessario mimetizzarsi o comunicare con i colori.
Infine, la pelle fossilizzata non presenta tracce di ghiandole, ma questo potrebbe essere dovuto al fatto che le ghiandole sono strutture molto delicate, che difficilmente si conservano nei fossili, ma anche in questo caso è possibile che la pelle fossilizzata fosse povera di ghiandole, e che l’animale non producesse sudore, sebo o latte, un possibile adattamento a un ambiente secco e caldo, dove non era necessario raffreddarsi o lubrificarsi la pelle.
La pelle e l’evoluzione
La pelle fossilizzata ritrovata in Oklahoma ci aiuta a capire come si è evoluta la pelle dei vertebrati terrestri, e in particolare dei rettili. La pelle ci mostra che i primi rettili avevano già sviluppato una pelle adatta alla vita terrestre, che li proteggeva dalla disidratazione e dagli agenti esterni.
La pelle fossilizzata ci mostra anche che i primi rettili avevano già sviluppato una pelle adatta ai loro movimenti, che li rendeva agili e flessibili, e ci mostra infine che i primi rettili avevano una pelle semplice e poco variabile, che rifletteva un ambiente poco diversificato e poco stimolante.
La pelle fossilizzata ci mostra anche come la pelle dei rettili si sia diversificata nel corso del tempo, dando origine a una grande varietà di forme, funzioni e caratteristiche. La pelle dei rettili si è adattata ai cambiamenti ambientali, climatici e ecologici, acquisendo nuove capacità e nuove espressioni. La pelle dei rettili si è arricchita di pigmenti, di ghiandole, di strutture derivate, che hanno permesso ai rettili di mimetizzarsi, di comunicare, di difendersi e di riprodursi.
La pelle fossilizzata ritrovata ci fa apprezzare la bellezza e la complessità della pelle, che è il più grande organo del corpo umano, e anche quello più esposto agli agenti esterni, ci fa apprezzare la nostra origine e la nostra evoluzione, che ci lega agli altri vertebrati terrestri, e in particolare ai rettili.
Infine, la pelle fossilizzata ci fa apprezzare la nostra identità e la nostra diversità, che ci rende unici e speciali, anche perché è il nostro biglietto da visita, il nostro abito, il nostro specchio, il nostro linguaggio, la pelle è la nostra storia.
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