Parte di una vertebra del collo del sauropode nano Europasaurus con cavità profonde (asterisco) che presumibilmente ospitavano sacche d'aria. Credito:Verändert nach Lambertz et al.
I dinosauri sono tutt'altro che estinti, ma dominano ancora come uccelli la maggior parte delle regioni del globo. Parte di questo enorme successo è dovuto all'evoluzione delle sacche d'aria, fondamentali per l'elevata efficienza del loro sistema respiratorio. Scienziati dell'Università di Bonn hanno analizzato la struttura delle ossa che sono in contatto con le sacche d'aria e hanno trovato, sia nelle specie estinte che in quelle esistenti, un tipo di tessuto osseo finora sconosciuto. I risultati ora sono pubblicati in Lettere di biologia .
"Gli organi respiratori dei vertebrati mostrano un enorme grado di diversità, ma il sistema polmone-aria degli uccelli è davvero unico tra le specie esistenti, " afferma il dottor Markus Lambertz dell'Istituto di zoologia dell'Università di Bonn in Germania. Le sacche d'aria sono sporgenze polmonari simili a soffietti, e le loro variazioni di volume provocano il flusso d'aria nello scambiatore di gas separato. Questa separazione funzionale è fondamentale per l'eccezionale efficienza di questo sistema respiratorio, ma le sacche d'aria possono fare di più:possono invadere le ossa, un processo chiamato "pneumatizzazione".
Le ossa pneumatizzate sono molto leggere, perché sono pieni d'aria invece del midollo più pesante, che non era importante solo per il volo attivo, ma anche per l'evoluzione del gigantismo nei dinosauri sauropodi. Attraverso la presenza delle cavità pneumatiche risultanti, è noto da tempo che le strutture simili a sacche d'aria sono antecedenti all'origine degli uccelli, poiché sono stati trovati sia nei giganteschi sauropodi che nei dinosauri carnivori. Però, quando e potenzialmente quante volte le sacche d'aria si sono evolute era inaccessibile fino ad ora.
Pneumosteum:un tipo di tessuto osseo finora sconosciuto come strumento diagnostico
Filippo Bertozzo è rimasto piuttosto sorpreso quando ha analizzato la struttura ossea nel corso della sua tesi di laurea allo Steinmann-Institute for Geology, Mineralogia e Paleontologia dell'Università di Bonn:"Le ossa che sono in contatto con le sacche d'aria mostrano una struttura unica composta da fibre molto fini e densamente impacchettate. Dopo che si è scoperto che questo era vero sia negli uccelli moderni che nei dinosauri estinti, abbiamo proposto di denominare questo tipo speciale di pneumosteo del tessuto osseo.
Una trabecola ossea di questa cavità vertebrale mostra le sottili fibre del pneumosteo, che indicano la precedente presenza di sacche d'aria. Credito:Verändert nach Lambertz et al.
Particolarmente sorprendente era il fatto che il pneumosteo non fosse limitato solo alle ossa pneumatizzate, ma è stato trovato anche sulla superficie di vistose cavità presenti nelle vertebre cervicali dei dinosauri sauropodi. Il Dr. Lambertz aggiunge:"Tali cavità erano già state ipotizzate in precedenza come potenziali sedi di sacche d'aria, ma solo la nostra analisi microscopica ora fornisce argomenti convincenti per questo".
Altri tessuti molli, come i muscoli, può lasciare tracce anche nelle ossa. "Ci sono diversi tipi di fibre all'interno del tessuto osseo, ma il pneumosteo è nettamente diverso da loro, " spiega il Prof. Dr. Martin Sander dello Steinmann-Institut di Bonn. Questa caratteristica individualità del pneumosteo lo rende quindi un eccellente strumento diagnostico per riconoscere le ossa che erano in contatto con le sacche d'aria.
Accesso al passato e potenziale per la ricerca futura
Dato che il pneumosteo è stato scoperto solo nel lignaggio dei dinosauri, ora offre l'opportunità di tracciare l'origine evolutiva delle sacche d'aria. Soprattutto il fatto che il pneumosteo non è limitato alle ossa pneumatizzate, ma è stato trovato anche sulle superfici ossee, apre l'accesso allo studio di specie che potrebbero aver esibito sacche d'aria come parte del loro sistema respiratorio, ma mancano ovviamente le ossa pneumatizzate.
La fossilizzazione delle sacche d'aria è quasi impossibile perché la loro struttura delicata è composta solo da pochi strati di cellule. Il professor Sander è quindi convinto che la scoperta del pneumosteo porterà a una comprensione molto migliore dell'evoluzione del sistema respiratorio dei dinosauri. Il Dr. Lambertz conclude con:"Questo progetto sottolinea ancora una volta l'importanza della collaborazione interdisciplinare tra zoologi e paleontologi per chiarire la storia dell'evoluzione".
