Erano nelle collezioni dell’Harvard Museum of Comparative Zoology (MCZ) sin dal 1870, quando furono scoperti per la prima volta. Immersi nella più grande collezione di trilobiti, i fossili unici rimasero nei cassetti fino a 145 anni dopo, quando Sarah Losso, dottoranda presso il Dipartimento di Biologia Organismica ed Evoluzionistica (OEB) di Harvard, iniziò a setacciare la collezione di trilobiti come parte del suo tesi.
“Ho iniziato il mio dottorato esaminando tutte queste sottili sezioni di trilobiti, immaginandole e cercando di capire cosa possiamo effettivamente vedere”, ha detto Losso. “E poi mi sono imbattuto in qualcosa che non vediamo mai nei fossili di trilobiti.”
In un nuovo studio, pubblicato in Atti della Royal Society B, l’autore principale Losso descrive gli insoliti fossili tridimensionali di trilobiti preparati come sezioni sottili che mostrano i tessuti molli in 3D durante la registrazione. Lo studio rivela le parti inferiori morbide dei trilobiti iscritti e il meccanismo evolutivo che consente agli artropodi di arruolare i propri corpi per proteggersi dai predatori e dalle condizioni ambientali avverse.
I trilobiti sono i primi artropodi dell’era paleozoica. Erano numerosi e molto diversi finché non furono spazzati via durante l’estinzione di massa della fine del Permiano. I trilobiti prendono il nome dal loro corpo trilobato, ricoperto da un resistente esoscheletro arricchito di calcite facilmente conservabile; rendendo i trilobiti una parte iconica della documentazione fossile del Paleozoico. I loro corpi segmentati hanno numerose paia di arti che includono una gamba che cammina e una branchia per la respirazione. A differenza del loro esoscheletro durevole, le loro parti inferiori, comprese le gambe, sono molto più morbide, quindi raramente vengono fossilizzate a meno che non vengano soddisfatte le condizioni perfette. I trilobiti non hanno parenti stretti, nonostante la loro somiglianza con i granchi a ferro di cavallo. Tuttavia, i granchi a ferro di cavallo possono servire come utile confronto a causa del loro stile di vita simile.
Le sfide legate alla fossilizzazione dei tessuti molli rendono i trilobiti studiati da Losso ancora più speciali. I fossili provengono dallo stadio Mohawkiano del periodo Ordoviciano (462-451 milioni di anni fa). Sono stati scoperti nella cava Walcott-Rust situata nello stato di New York vicino a Trenton Falls; una regione originariamente abitata dalla tribù irochese. La cava prende il nome in parte dallo scienziato Charles D. Walcott, che scoprì i trilobiti iscritti lì in gioventù, prima di scoprire il famoso Burgess Shale mentre era direttore della Smithsonian Institution.
I fossili, che Walcott vendette all’MCZ e allo Smithsonian nel 1870, erano intrappolati in un liquame di sedimenti che si spostò rapidamente lungo il pendio e seppellì i trilobiti, portando alla conservazione dei tessuti delicati prima che la decomposizione li distruggesse. La loro particolarità è che i tessuti molli, come le zampe e le antenne, sono conservati in 3D. Walcott studiò i fossili tagliandoli in sezioni di fette di roccia sottilissime e attaccandole a vetrini utilizzando linfa balsamica. Pur facendo del suo meglio con ciò che era disponibile all’epoca, il metodo di preparazione di Walcott rende i fossili difficili da studiare, perché le strutture 3D vengono viste come un piano 2D.
“Queste furono le prime appendici complete di trilobiti conosciute”, ha detto Losso, “prima della loro scoperta alla fine del 1800, gli scienziati sapevano della gamba che cammina, ma non dell’aspetto dei rami branchiali”. A causa del disturbo ambientale, i trilobiti si arruolarono per proteggere le loro appendici più delicate. I sedimenti circondavano poi le zampe dei trilobiti parzialmente iscritti, creando un calco della forma esterna anche mentre i tessuti decadevano.
L’iscrizione avviene in molti organismi diversi. È una strategia di difesa per animali con esoscheletri duri e tessuti più morbidi nella parte inferiore. Vediamo l’arruolamento negli animali moderni, inclusi gli insetti pillola (isopodi), i millepiedi pillola (millepiedi) e persino gli armadilli. Arruolando i loro corpi, questi animali possono proteggere i loro vulnerabili tessuti molli dai predatori con i loro duri esoscheletri. Nei moderni artropodi terrestri può anche proteggere dall’essiccamento e dalla perdita di umidità.
Sebbene i meccanismi dell’arruolamento dei trilobiti siano ben studiati, queste osservazioni sono state fatte solo esaminando i loro esoscheletri a causa della mancanza di fossili arruolati con conservazione dei tessuti molli. Delle 20.000 specie di trilobiti, meno di 40 presentano la conservazione dei tessuti molli. E di questi 40, la maggior parte conserva solo parti di una gamba o di un’antenna. Solo una dozzina di specie hanno conosciuto appendici complete, ma la maggior parte di queste sono conservate come fossili piatti e altamente compressi, come si vede nel Burgess Shale della Columbia Britannica.
“Questi fossili ci danno la prima visione chiara dell’organizzazione tridimensionale dei tessuti molli dei trilobiti, così come i primi calchi di trilobiti in diversi stadi di iscrizione, che ci hanno permesso di vedere effettivamente come muovevano le loro appendici e altre strutture in ordine iscriversi”, ha detto Losso.
I trilobiti e altri artropodi hanno file di placche esoscheletriche dorsali sul dorso e sulla parte inferiore. Le placche sul dorso, chiamate tergiti, sono rinforzate e molto più grandi delle placche sulla parte inferiore. Gli sterniti sono una fila di placche rigide lungo la parte inferiore e sono più morbide e più inclini alla decomposizione, quindi si vedono raramente nella documentazione fossile. I fossili di Walcott-Rust, tuttavia, avevano conservato le strutture ventrali compresi gli sterniti e gli arti.
Sebbene siano più morbidi, gli sterniti sono troppo lunghi e rigidi perché l’animale possa arruolarsi se non può flettersi o articolarsi. Per aggirare questo problema, gli sterniti scivolano l’uno accanto all’altro con un movimento di immersione, simile alle persiane delle finestre, che consente al loro corpo di accartocciarsi in una palla. Anche le gambe trilobite si sono adattate per consentire questo movimento evolvendosi in una forma a cuneo che può combaciare come fette di pizza all’interno della palla iscritta.
“Poiché la parte della gamba che si attacca al corpo è vista raramente, e certamente non in 3D, le persone spesso la rappresentavano come una sezione trasversale ovale o quadrata”, ha detto Losso, “ma le gambe ovali o quadrate non consentirebbero la flessibilità necessaria per l’iscrizione completa.”
Losso ha paragonato i fossili di Walcott-Rust alle scansioni TC di moderni artropodi di millepiedi, isopodi e granchi a ferro di cavallo, anch’essi ospitati nelle collezioni MCZ. Losso scoprì che gli artropodi moderni usavano lo stesso movimento degli sterniti che vediamo nei trilobiti per iscrivere i loro corpi. I trilobiti sono stati trovati in tutta l’era Paleozoica. L’adattamento all’arruolamento ha permesso loro di prosperare e hanno sviluppato strutture per facilitare l’arruolamento, come le proporzioni corrette e il numero di segmenti nella parte ventrale per mantenere il corpo arruolato e le gambe a forma di cuneo.
“I fossili sono conosciuti da molto tempo, ma nessuno aveva messo insieme i dati per poter studiare gli adattamenti ventrali per l’iscrizione utilizzando questi fossili davvero grandiosi”, ha detto Losso. “Questi fossili ci hanno permesso di confrontare i trilobiti con gli artropodi moderni e di vedere che esiste in realtà un solo modo per realizzare l’arruolamento, dato il piano corporeo degli artropodi. È un ottimo esempio di evoluzione convergente tra tutti questi diversi lignaggi e attraverso un enorme lasso di tempo perché lo stiamo vedendo nell’Ordoviciano e oggi. È un’importante strategia per la sopravvivenza che prospera oggi. “
“Il lavoro di Sarah ha notevolmente migliorato la nostra comprensione di una strategia comportamentale chiave che ha reso i trilobiti un incredibile successo per oltre 200 milioni di anni, e porta anche nuova attenzione alle collezioni storiche di fossili di Walcott-Rust presso l’MCZ che non sono state studiate per oltre 100 anni”, ha affermato autore senior Javier Ortega-Hernández, professore assistente in OEB e curatore di paleontologia degli invertebrati presso l’MCZ. “I nuovi dati sulla morfologia tridimensionale dei trilobiti durante l’arruolamento ci permetteranno di modellare accuratamente questa complessa strategia per la prima volta e rappresenteranno un bellissimo esempio di evoluzione convergente in azione tra specie lontanamente imparentate.”
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
