La scoperta di un fossile di 500 milioni di anni rivela segreti sorprendenti sulle origini dei tunicati

“Questo animale è una scoperta entusiasmante come alcune delle cose che ho trovato mentre pendevo da una scogliera di una montagna o saltavo da un elicottero. È altrettanto bello”, ha detto Nanglu, ricercatore post-dottorato presso il Dipartimento di biologia organismica ed evolutiva. all’Università di Harvard.

In un nuovo studio in Comunicazioni Natura, Nanglu e coautori descrivono il nuovo fossile, denominato Megasifone thylakos, rivelando che i tunicati ancestrali vivevano come adulti stazionari, che si nutrivano di filtri e probabilmente subirono la metamorfosi da una larva simile a un girino.

I tunicati sono creature davvero strane che si presentano in tutte le forme e dimensioni con un’ampia varietà di stili di vita. La forma base di un tunicato adulto è tipicamente simile a una botte con due sifoni che sporgono dal suo corpo. Uno dei sifoni aspira l’acqua con le particelle di cibo attraverso l’aspirazione, consentendo all’animale di nutrirsi utilizzando un dispositivo filtrante interno simile a un cestello. Dopo che l’animale si è nutrito, l’altro sifone espelle l’acqua.

Ci sono due principali lignaggi tunicati, gli ascidiacei (spesso chiamati “squirt di mare”) e le appendicolarie. La maggior parte degli ascidiacei inizia la propria vita con l’aspetto di un girino e mobile, quindi si trasforma in un adulto a forma di botte con due sifoni. Vivono la loro vita adulta attaccati al fondale marino. Al contrario, gli appendicolari mantengono l’aspetto di un girino man mano che diventano adulti e nuotano liberamente nelle acque superiori.

“L’idea che inizino come una larva dall’aspetto di girino che, quando è pronta a svilupparsi, fondamentalmente dà una testata a una roccia, vi si attacca e inizia la metamorfosi riassorbendo la propria coda per trasformarsi in questo essere con due sifoni è semplicemente impressionante, ” dice Nanglu.

È interessante notare che i tunicati sono i parenti più stretti dei vertebrati, che includono pesci, mammiferi e persino umani. È difficile immaginare come questa creatura dall’aspetto strano possa essere imparentata con i vertebrati se non fosse per quell’inizio da girino. La stretta relazione di Tunicate con i vertebrati rende il loro studio fondamentale per comprendere le nostre origini evolutive. Sfortunatamente, non è facile farlo poiché i tunicati sono quasi completamente assenti dall’intera documentazione fossile, con solo una manciata di fossili che appaiono in modo convincente come membri del gruppo.

Con così pochi fossili, gli scienziati si sono affidati principalmente a ciò che si poteva apprendere dalle moderne specie di tunicati. Poiché nessuno conosceva la morfologia e l’ecologia dell’ultimo antenato comune dei tunicati, gli scienziati potevano solo ipotizzare che si trattasse di un animale bentonico con due sifoni, come gli ascidiacei, o di un animale che nuotava liberamente come gli appendicolari.

M. thylakos aveva tutte le caratteristiche di base di un tunicato ascidiaceo, un corpo a forma di botte e due prominenti escrescenze simili a sifoni. Ma la caratteristica che si è distinta per il team sono state le bande scure che correvano su e giù per il corpo del fossile.

Immagini ad alta potenza di M. thylakos ha permesso ai ricercatori di condurre un confronto fianco a fianco con un moderno ascidiaceo. I ricercatori hanno utilizzato sezioni sezionate del tunicato moderno Ciona identificare la natura di Megasifone bande scure. I confronti hanno rivelato notevoli somiglianze tra di Ciona muscoli, che permettono al tunicato di aprire e chiudere i suoi sifoni, e le bande scure osservate nel fossile di 500 milioni di anni.

“Megasifone La morfologia ci suggerisce che lo stile di vita ancestrale dei tunicati coinvolgeva un adulto immobile che filtrava con i suoi grandi sifoni”, ha detto Nanglu. “È così raro trovare non solo un fossile di tunicato, ma uno che fornisce una visione unica e senza pari in le prime origini evolutive di questo gruppo enigmatico.”

M. thylakos è l’unico tunicato fossile definitivo con conservazione dei tessuti molli che sia stato scoperto fino ad oggi. È il più antico del suo genere originato dalla formazione Marjum del Cambriano medio nello Utah. Il fossile è stato riconosciuto come tunicato dal ricercatore associato Rudy Lerosey-Aubril e dal professor Javier Ortega-Hernández (entrambi del Dipartimento di biologia organismica ed evolutiva) mentre visitavano lo Utah Museum of Natural History (UMNH) nel 2019.

“Il fossile ha immediatamente attirato la nostra attenzione”, ha detto Ortega-Hernández, “sebbene lavoriamo principalmente su artropodi cambriani, come i trilobiti e i loro parenti dal corpo molle, la stretta somiglianza morfologica di Megasifone con i tunicati moderni era semplicemente troppo sorprendente per trascurarlo, e abbiamo subito capito che il fossile avrebbe avuto una storia interessante da raccontare”.

I fossili della Formazione Marjum risalgono a poco dopo l’Esplosione Cambriana, uno degli eventi evolutivi più significativi nella storia della Terra, avvenuto circa 538 milioni di anni fa. Durante questo periodo i più importanti gruppi di animali apparvero per la prima volta nella documentazione sui fossili, cambiando radicalmente gli ecosistemi marini. I tunicati, tuttavia, sono notevolmente assenti nelle rocce cambriane anche se sono diversi e abbondanti negli oceani moderni.

Ci sono molti siti fossili del Cambriano con un’eccezionale conservazione negli Stati Uniti, ma questi sono spesso trascurati rispetto a quelli del Burgess Shale in Canada e di Chengjiang in Cina. “La scoperta di Megasifone illustra perfettamente perché Javier ed io abbiamo condotto ricerche sul campo nello Utah negli ultimi dieci anni”, ha affermato Lerosey-Aubril. “Gli strati di Marjum hanno tutta la nostra attenzione in questo momento poiché sappiamo che conserva fossili di gruppi animali, come tunicati o gelatine a pettine, che sono quasi del tutto assenti dalla documentazione fossile del Cambriano”.

Le stime dell’orologio molecolare suggeriscono che gli ascidiacei abbiano avuto origine 450 milioni di anni fa. Tuttavia, a 500 milioni di anni, M. thylakos fornisce la visione più chiara dell’anatomia degli antichi tunicati e della loro prima storia evolutiva. In modo significativo, M. thylakos fornisce la prova che la maggior parte del piano corporeo moderno dei tunicati era già stato stabilito subito dopo l’esplosione del Cambriano.

“Data l’eccezionale qualità di conservazione e l’età del fossile, possiamo effettivamente dire molto sulla storia evolutiva dei tunicati”, ha detto Nanglu. “Questa è una scoperta incredibile poiché non avevamo praticamente prove conclusive per i modi di vita ancestrali di questo gruppo prima di questo”.

Dopo aver raccolto di nuovo centinaia di nuovi fossili questa primavera, i ricercatori sono convinti che la Formazione Marjum abbia appena iniziato a rivelare i suoi segreti.

Gli autori desiderano estendere un ringraziamento speciale a C. Levitt-Bussian e RB Irmis per la loro assistenza durante le visite al Natural History Museum of Utah (NHMU) e per aver facilitato lo studio degli esemplari ospitati in questa istituzione. E al Bureau of Land Management, in particolare SE Foss e G. McDonald, per aver depositato l’olotipo di Megasifone presso la NHMU e fornendo assistenza curatoriale.