Questa immagine si basa sulla presenza e assenza di caratteristiche anatomiche, come gambe articolate e occhi composti, neuroni e crani ossei. Considerando tutte queste caratteristiche, animali che sono simili raggruppano insieme, lontano da animali dissimili. La maggior parte di questo "spazio di progettazione" non è occupata, in parte a causa dell'estinzione di antichi antenati non rappresentati, in parte perché gli animali esistono solo da mezzo miliardo di anni e non è abbastanza tempo per esplorare tutti i possibili progetti, ma la maggior parte dello spazio di progettazione non è occupato perché quei progetti sono impossibili. Credito:Università di Bristol
Un nuovo studio di un team internazionale di ricercatori, guidato da scienziati dell'Università di Bristol, ha rivelato le origini e l'evoluzione dei piani corporei degli animali.
Gli animali si sono evoluti da antenati unicellulari, diversificandosi in trenta o quaranta disegni anatomici distinti. Quando e come sono emersi questi progetti è stato al centro del dibattito, sia sulla velocità del cambiamento evolutivo, e i meccanismi attraverso i quali avviene il cambiamento evolutivo fondamentale.
I piani del corpo animale sono emersi nel corso di eoni di graduale cambiamento evolutivo, come suggeriva Darwin, o questi disegni sono emersi in un episodio di diversificazione esplosiva durante il periodo Cambriano, circa mezzo miliardo di anni fa?
Il team di ricerca ha affrontato questa domanda compilando in modo esaustivo la presenza e l'assenza di migliaia di caratteristiche di tutti i gruppi di animali viventi.
Professor Philip Donoghue, dalla School of Earth Sciences dell'Università di Bristol, ha dichiarato:"Questo ci ha permesso di creare uno 'spazio di forma' per i piani del corpo degli animali, quantificarne somiglianze e differenze.
"I nostri risultati mostrano che il cambiamento evolutivo fondamentale non si è limitato a una prima esplosione di sperimentazione evolutiva. I progetti di animali hanno continuato a evolversi fino ai giorni nostri, non gradualmente come aveva predetto Darwin, ma a singhiozzo, episodicamente attraverso la loro storia evolutiva."
Un trilobite fossile dal fossile Lagerstätte del Cambriano Sirius Passet della Groenlandia settentrionale. I trilobiti sono uno dei primi gruppi di animali ad apparire nei reperti fossili. Credito:Jakob Vinther, Università di Bristol.
Co-autore Bradley Deline, dell'Università della Georgia occidentale, ha aggiunto:"I nostri risultati sono importanti in quanto evidenziano i modelli e i percorsi in cui si sono evoluti i piani del corpo animale.
"Inoltre, maggiori espansioni in forma animale dopo il Cambriano si allinea con altre importanti transizioni ecologiche, come l'esplorazione del territorio.
"Molti degli animali che conosciamo oggi sono oggettivamente bizzarri rispetto alle strane meraviglie del Cambriano. Francamente, farfalle e uccelli sono più strani di qualsiasi cosa che nuoti nell'antico mare."
I coautori James Clark della School of Earth Sciences di Bristol e il Dr. Mark Puttick del Dipartimento di Biologia dell'Università di Bath, ha lavorato per cercare di inserire le specie fossili nello studio.
Il dottor Puttick ha detto:"Uno dei problemi che abbiamo avuto è che il nostro studio si basa principalmente su specie viventi e dovevamo includere i fossili. Abbiamo risolto il problema attraverso una combinazione di analisi dei fossili e utilizzo di modelli informatici di evoluzione".
Fossile Halkieria evangelista dal Cambriano Sirius Passet fossile Lagerstätte della Groenlandia settentrionale. L'affinità degli halkieriidi è stata molto dibattuta, che mostra somiglianze con i molluschi, brachiopodi e anellidi. È stato interpretato per rappresentare un distinto piano del corpo animale del Cambriano, ma è più convenzionalmente interpretato come un mollusco primitivo. Credito:Jakob Vinther, Università di Bristol.
James Clark ha aggiunto:"I fossili tracciano l'intermedio dei loro parenti viventi nello spazio delle forme. Ciò significa che la particolarità dei gruppi viventi è una conseguenza dell'estinzione dei loro intermedi evolutivi. Pertanto, gli animali appaiono diversi a causa della loro storia piuttosto che per salti anatomici non conservati".
Co-autrice Jenny Greenwood, anche dalla School of Earth Sciences dell'Università di Bristol, voleva scavare più a fondo. Voleva capire quale dei tanti meccanismi genetici proposti ha guidato l'evoluzione dei piani corporei degli animali.
Jenny Greenwood ha dichiarato:"Lo abbiamo fatto raccogliendo dati sui diversi genomi, proteine, e geni regolatori, che i gruppi di animali viventi possiedono. Le differenze nei disegni anatomici sono correlate ai set di geni regolatori, ma non il tipo o la diversità delle proteine. Ciò indica che è l'evoluzione della regolazione genetica dell'embriologia che ha accelerato l'evoluzione della biodiversità animale".
Co-autore Kevin Peterson del Dartmouth College, ha aggiunto:"Il nostro studio conferma l'opinione che la continua costruzione della regolamentazione dei geni sia stata una chiave per l'evoluzione animale".
