The Burgess shale: l'evoluzione meravigliosa

Cari ragazzi questo approfondimento è nato come risposta ad una delle tante domande di Ahlam Er Rabeh. Altri dodicenni mi hanno posto la stessa domanda, banale forse per gli evoluzionisti, ma non per i ragazzi che, come voi, si avvicinano per la prima volta allo studio della diversità dei viventi e della loro evoluzione: "Prof., ma perché oggi le scimmie non diventano uomo?" Così, ho pensato che raccontare la storia di Burgess poteva aiutarmi a dare una risposta ad Ahlam e compagni!
Burgess è una località canadese nelle Montagne Rocciose settentrionali. Nel 1909, Charles Doolittle Walcott, tra le argilliti ("shale") di Burgess, rinvenne una grande quantità di fossili di animali pluricellulari dal corpo molle. Walcott raccolse 65000 fossili appartenenti a 8000 animali diversi, risalenti a 505-520 milioni di anni fa. Sono gli anni immediatamente successivi alla cosiddetta esplosione del Cambriano risalente a circa 550 milioni di anni fa. Sono gli anni in cui sulla terra si evolvono gli animali pluricellulari.
La vita sulla Terra è comparsa circa 3,8 miliardi di anni fa. Per circa tre miliardi di anni, la Terra è stata abitata solo da organismi unicellulari, che ogni tanto facevano prove di simbiosi e vita coloniale. Poi, in poche decine di milioni di anni, ecco che compaiono migliaia di specie di animali diversi, dalle spugne ai celenterati agli artropodi e ai progenitori dei cordati!

Un trilobite del sito di Burgess shale.
(http://legacy.belmont.sd62.bc.ca/teacher/geology12/photos/
geotime/Burgess%20Shale%20Trilobite%20sm.jpg)

La scoperta dei fossili di Burgess, non solo ha confermato che in questo momento della storia della Terra c'è stata une vera e propria esplosione di forme di vita diverse, ma ha evidenziato che molti di questi animali primitivi si sono poi estinti, perché gli scienziati non hanno trovato i discendenti attuali di molte forme "bizzare" di Burgess.
La fauna di Burgess viveva in acque basse, con molto ossigeno e molta luce. Una frana di sedimenti fangosi trascinò molti di essi in profondità e qui, sepolti rapidamente in un ambiente senza ossigeno, si sono ben conservati fino a noi. Lo studio dei fossili di Burgess, che continua tuttora, ha permesso ai biologi di capire che l'evoluzione ha subito spesso brusche accelerazioni, che ha sperimentato soluzioni adattative molto diverse e che gli esperimenti falliti sono all'ordine del giorno.
Ecco allora che i trilobiti, l'Anomalocaris canadensis, la Waptia fieldensis sono forme primitive di artropodi, ma l'Opabinia regalis, con i suoi cinque occhi e la lunga proboscide flessibile spinosa, resta un organismo non assegnato a nessuno dei gruppi di invertebrati conosciuti.
Perché ci fu questa esplosione di forme di vita?
Gli studiosi hanno fatto molte ipotesi sulle cause dell'esplosione del Cambriano. Si è parlato di cambiamenti ecologici su larga scala, per esempio la variazione della concentrazione di ossigeno, di variazioni delle reti di rapporti tra gli organismi, per esempio i rapporti di predazione, di modificazioni genetiche dei sistemi di regolazione dello sviluppo degli organismi.
Recentemente alcuni ricercatori hanno sostenuto che tutto fu innescato dalla frantumazione dell'antichissimo supercontinente di Pannotia, esistito tra 600 e 540 milioni di anni fa. Ebbene circa mezzo miliardo di anni fa, nel Cambriano appunto, Pannotia si divise in quattro continenti: Laurentia (le attuali America settentrionale, Groenlandia e la Scozia), Gondwana (America meridionale, Australia, India, Africa e Antartide), Baltica e Siberia, gli stessi quattro continenti che successivamente si riunirono a formare la Pangea, il più recente supercontinente.
Lo smembramento di Pannotia determinò la formazione di nuove nicchie ecologiche. Si formarono molte nuove regioni costiere, caratterizzate da climi più caldi e più freddi, le correnti marine furono alterate, gli ambienti cambiarono, le forme di vita si adattarono e si differenziarono in tanti modi diversi. La tettonica a placche e la disponibilità di nuove nicchie ecologiche guidarono l'esplosione del Cambriano.

Ricostruzione di alcuni artropodi e animali non ancora classificati del sito di Burgess.
(http://commonfossilsofoklahoma.snomnh.ou.edu/websites/paleogrant/
images/burgess%20shale%20animals.jpg)

A partire da 600 milioni di anni fa fino al Cambriano, il periodo di Burgess, l'evoluzione ha provato tutte le potenzialità della vita originando praticamente tutte le forme di animali antenati dei gruppi che popolano attualmente la Terra. Anche il gruppo dei cordati, quello a cui appartengono i vertebrati, in cui troviamo sia le scimmie che l'uomo, fa la sua comparsa nel Cambriano. Infatti la Pikaia gracilens, un cordato prevertebrato, riuscì a sopravvivere nelle perigliose scogliere del mare del Cambriano e milioni di anni dopo la sua discendenza avrebbe visto evolversi scimmie e uomo.
Allora, cara Ahlam, perché le scimmie non diventano uomo? L'evoluzione non è un processo che si attua su un singolo individuo, ma su intere popolazioni e specie di viventi. Avviene in milioni di anni. Generazione dopo generazione, gli esseri viventi si adattano alle condizioni ambientali che cambiano. Grossi sconvolgimenti ambientali possono mettere fretta all'evoluzione. Nella storia della vita ci sono state esplosioni come quella del Cambriano, ma ci sono state anche estinzioni di massa come quella del Permiano (250 milioni di anni fa), durante la quale circa il 95 % di tutte le forme di animali marini si estinse, oppure quella del Cretaceo (65 milioni di anni fa), quando un meteorite caduto sulla Terra portò all'estinzione di massa dei dinosauri (leggi anche Il segreto della roccia di Gubbio).
Scimmie e uomini hanno un antenato comune, non si trasformano gli uni negli altri! L'evoluzione non è un processo lineare, finalistico e prevedibile. Dobbiamo sempre ricordarci che se quel meteorite non fosse caduto, forse Homo sapiens non si sarebbe evoluto...

Referenze

The Burgess shale, Smithsonian National Museum of Natural History.

Telmo Pievani (2011) La vita inaspettata. Il fascino di un'evoluzione che non ci aveva previsto. Raffaello Cortina Editore.

Budd G.E. (2013) At the origin of animals: the revolutionary Cambrian fossil record. Current Genomics 14, 344-354.

Na L., Kiessling W. (2015) Diversity partitioning during the Cambrian radiation. PNAS 112: 4702-4706.

Manuela Casasoli (manuela_casasoli@yahoo.it)