I mammiferi sono unici in molti modi. Siamo a sangue caldo e agili rispetto ai nostri parenti rettiliani.

Ma un nuovo studio, finanziato dalla National Science Foundation (NSF) e guidato dai ricercatori dell'Università di Harvard Stephanie Pierce e Katrina Jones, suggerisce che siamo unici in un altro modo:la struttura delle nostre spine. I ricercatori descrivono la loro scoperta in un articolo pubblicato questa settimana sulla rivista Scienza .

"La spina dorsale è fondamentalmente come una serie di perline su un filo, con ogni tallone che rappresenta un singolo osso, una vertebra, "disse Pierce, curatore di paleontologia dei vertebrati ad Harvard. "Nella maggior parte degli animali a quattro zampe, come lucertole, le vertebre sembrano e funzionano tutte allo stesso modo.

"Ma le spine dorsali dei mammiferi sono diverse. Le diverse sezioni o regioni della colonna vertebrale, come il collo, torace e parte bassa della schiena assumono forme molto diverse. Funzionano separatamente e quindi possono adattarsi a diversi modi di vita, come correre, volare, scavare e arrampicarsi".

Mentre le spine dorsali dei mammiferi sono specializzate, si credeva che le regioni sottostanti fossero antiche, risalenti ai primi animali terrestri.

I mammiferi hanno sfruttato al meglio il progetto anatomico esistente, o così credevano gli scienziati. Però, il nuovo studio sfida questa idea esaminando i reperti fossili.

"Non ci sono animali vivi oggi che registrino la transizione da un antenato "simile a una lucertola" a un mammifero, " ha detto Jones, autore principale dello studio. "Fare quello, dobbiamo tuffarci nella documentazione fossile e guardare i precursori estinti dei mammiferi, i sinapsidi non mammiferi”.

Questi antichi antenati detengono la chiave per comprendere l'origine delle caratteristiche specifiche dei mammiferi, compresa la colonna vertebrale.

Ma studiare i fossili non è facile. "I fossili sono scarsi e trovare animali estinti con tutte e più di 25 le vertebre è incredibilmente raro, " ha detto Jones.

Per affrontare questo problema, i ricercatori hanno setacciato le collezioni dei musei di tutto il mondo per studiare i fossili meglio conservati di animali vissuti circa 320 milioni di anni fa.

"Guardando nel passato antico, un primo cambiamento nella colonna vertebrale dei mammiferi è stato un primo passo importante nella loro evoluzione, " ha detto Dena Smith, un direttore di programma nella Divisione di Scienze della Terra della NSF, che ha finanziato la ricerca. "I cambiamenti nella colonna vertebrale nel tempo hanno permesso ai mammiferi di svilupparsi nella miriade di specie che conosciamo oggi".

Pierce e Jones, insieme al coautore Ken Angielczyk del Field Museum di Chicago, esaminato decine di spine fossili, così come più di 1, 000 vertebre di animali vivi, compresi i topi, alligatori, lucertole e anfibi.

Volevano scoprire se le regioni vertebrali dei mammiferi fossero antiche come si pensava in precedenza, o se i mammiferi stessero facendo qualcosa di unico.

"Se le regioni vertebrali fossero rimaste invariate attraverso l'evoluzione, come ipotizzato, ci aspetteremmo di vedere le stesse regioni nei sinapsidi non mammiferi che vediamo oggi nei mammiferi, " disse Pierce.

Ma non sembra essere così. Quando i ricercatori hanno confrontato il posizionamento e la forma delle vertebre, hanno trovato qualcosa di sorprendente. La colonna vertebrale aveva guadagnato nuove regioni durante l'evoluzione dei mammiferi.

"I primi sinapsidi non mammiferi avevano meno regioni dei mammiferi viventi, " ha detto Jones.

Circa 250 milioni di anni fa, una nuova regione si è evoluta vicino alle spalle e alle zampe anteriori. Cambiamenti drammatici iniziarono anche ad apparire negli arti anteriori di animali noti come terapsidi non mammiferi.

Questi sviluppi simultanei, gli scienziati credono, probabilmente si è verificato in concomitanza con i cambiamenti nel modo in cui le creature camminavano e correvano.

"Sembra che ci sia una sorta di dialogo durante lo sviluppo tra i tessuti che formano le vertebre e la scapola, " ha detto Pierce. "Pensiamo che questa interazione abbia portato all'aggiunta di una regione vicino alla spalla mentre gli arti anteriori dei nostri antenati si sono evoluti per assumere nuove forme e funzioni".

Dopo, una regione emerse vicino al bacino. "È quest'ultima regione, la regione lombare senza costole, che risulta essere in grado di adattarsi al meglio ai diversi ambienti, " disse Pierce.

Il passaggio finale nella costruzione della spina dorsale dei mammiferi può essere collegato a cambiamenti nei geni Hox, importante per le regioni della colonna vertebrale all'inizio del loro sviluppo.

"Siamo stati in grado di stabilire connessioni tra i cambiamenti negli scheletri di animali estinti e le idee nella moderna biologia dello sviluppo e nella genetica, "Ha detto Jones. "Questo approccio combinato ci sta aiutando a capire cosa rende un mammifero un mammifero".