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Trilobiti e strani organi respiratori

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Una nuova ricerca ha trovato le prime tracce di complessi organi respiratori in creature marina risalente a circa 450 milioni di anni. 

Lo studio con tecniche di imaging tridimensionale su resti molto bene conservati di questi esseri viventi risalenti al Paleozoico mostra che i loro arti possedevano una struttura biramificata molto simile a quella che in alcuni crostacei moderni ha la funzione di fornire ossigeno all’organismo.

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Si tratterebbe quindi di organi respiratori simili a branchie primitive ma già ben sviluppate. I trilobiti sono ritenuti la prima forma di vita complessa apparsa sul nostro pianeta. Questi esseri viventi, che hanno popolato gli oceani per 250 milioni di anni, appartengono a una classe estinta (Trilobita), che è scomparsa prima della comparsa dei dinosauri.

I fossili consistono prevalentemente nella mineralizzazione dell’esoscheletro, molto raramente sono invece stati rinvenuti “animali interi”. Questi animali dalla grande adattabilità potevano vivere in ambienti molto diversi. Da sottolineare la loro notevole capacità di mutare, sono state infatti classificate oltre 22.000 specie diverse di Trilobiti, rappresentanti 50 generi differenti.

Esisterebbero alcune evidenze scientifiche che testimoniano l’inclinazione alla socialità di questi strani esseri viventi; essi compivano lunghe migrazioni di gruppo a caccia di cibo e si radunavano in massa al momento del cambio del carapace esterno, durante la crescita.

Grazie all’impiego di nuove tecnologie e a una serie estremamente rara di fossili, gli scienziati della UC Riverside possono ora dimostrare che i trilobiti hanno respirato ossigeno e spiegare in che modo hanno utilizzato i loro organi respitatori. Pubblicati sulla rivista Science Advances, questi risultati permettono di ricostruire il puzzle della prima evoluzione degli animali.

Secondo Jin-Bo Hou, studente di dottorato di paleontologia dell’UCR che ha guidato la ricerca, fino ad oggi si era sempre confrontato il ramo superiore degli arti dei trilobite con il ramo superiore non utilizzato per la respirazione” dei crostacei moderni, ma lo studio dimostra, per la prima volta, che il ramo superiore funzionava esattamente come una branchia.

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Questo studio permette di collocare i trilobiti, tra gli animali più antichi sul nostro pianeta, sull’albero evolutivo in modo più certo tra gli artropodi più vecchi, un grande gruppo di animali dotati di esoscheletri. La ricerca è stata possibile, in parte, grazie alla presenza di esemplari fossili insolitamente ben conservati. 

Sono state scoperte più di 22.000 specie di trilobiti, ma le parti molli degli animali sono rimaste impresse solo in circa due dozzine. Come ha spiegato Nigel Hughes, professore di geologia dell’UCR e coautore dell’articolo, i fossili analizzati sono stati conservati nella pirite, detta anche l’oro degli sciocchi.

Organi respiratori allo scanner

Questa scoperta è molto importante perché è la chiave per comprendere queste antiche strutture. Uno scanner CT è stato capace di rilevare le differenze di densità tra la pirite e la roccia circostante e ha contribuito a creare modelli tridimensionali di questi organi respiratori poco conosciuti.

Come ha spiegato la paleontologa Melanie Hopkins, membro del team di ricerca del Museo Americano di Storia Naturale. lo scanner CT ha consentito ha permesso di osservare il trilobite fossile senza dover fare molte perforazioni e macinare la roccia che ricopre il campione.

Grazie a questa tecnica sarà possibile ottener immagini molto difficili da ottenere anche al microscopio. Si potranno osservare strutture anatomiche molto piccole dell’ordine di 10-30 micron di larghezza. Per fare un confronto, un capello umano ha uno spessore di circa 100 micron.

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Sebbene i trilobitii siano stati descritti per la prima volta alla fine del 1800 e altri abbiano utilizzato tecniche di scansioni TC per esaminarli, questo è il primo studio a utilizzare la tecnologia per studiare gli organi respiratori dell’animale.

I ricercatori hanno potuto osservare come il sangue sarebbe filtrato attraverso queste delicate strutture, raccogliendo ossigeno lungo il suo percorso. Questi organi respiratori sono molto simili alle branchie nei moderni artropodi marini come i granchi e le aragoste.

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Il confronto degli esemplari conservati nella pirite con un’altra specie di trilobite ha dato al team ulteriori dettagli su come i filamenti erano disposti l’uno rispetto all’altro e rispetto agli arti.

La maggior parte dei trilobiti scavava i fondali oceanici usando delle punte simili a spine poste sulle zampe per catturare e divorare le prede. Sula parte superiore degli arti erano presenti queste strutture aggiuntive che alcuni credevano avrebbero dovuto migliorare sia il movimento in acqua sia l’attività di scavo.

“In passato, c’è stato un dibattito sullo scopo di queste strutture perché la parte superiore della gamba non è un luogo ideale per l’apparato respiratorio”, ha spiegato Hopkins“Penseresti che sarebbe facile che quei filamenti si ostruissero con i sedimenti dove si trovano. È una questione aperta perché hanno evoluto la struttura in quel punto sui loro corpi”.

Il laboratorio Hughes utilizza i fossili per rispondere a domande su come si è sviluppata la vita in risposta ai cambiamenti avvenuti nell’atmosfera del nostro pianeta. Circa 540 milioni di anni fa, c’era un’esplosiva diversificazione nella varietà e nella complessità degli esseri viventi che abitavano gli oceani.

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