Grazie ad un fossile, nascosto all’interno di una roccia delle dimensioni di un pompelmo, i ricercatori dell’Università di Cambridge e del Natuurhistorisch Museum Maastricht hanno scoperto che una delle caratteristiche chiave del cranio che caratterizza il 99% degli uccelli moderni, un becco mobile, si è evoluta prima dell’evento di estinzione di massa che ha ucciso tutti i grandi dinosauri, 66 milioni di anni fa.
Questa scoperta suggerisce anche che i crani di struzzi, emù e dei loro parenti si sono evoluti “all’indietro”, tornando a una condizione più primitiva dopo la nascita degli uccelli moderni.
Utilizzando tecniche di scansione CT, il team di Cambridge ha identificato le ossa del palato, o il tetto della bocca, di una nuova specie di grande uccello antico, che hanno chiamato Janavis finalidens. Visse alla fine dell’era dei dinosauri ed è stato uno degli ultimi uccelli dentati a vivere.
La disposizione delle sue ossa palatali mostra che questo “dino-uccello” aveva un becco mobile e agile, quasi indistinguibile da quello della maggior parte degli uccelli moderni.
Per più di un secolo si è ipotizzato che il meccanismo che rende possibile un becco mobile si sia evoluto dopo l’estinzione dei dinosauri. Tuttavia, la nuova scoperta, riportata sulla rivista Nature, suggerisce che la nostra comprensione di come è nato il moderno teschio di uccello deve essere rivalutata.
Ognuna delle circa 11.000 specie di uccelli sulla Terra oggi è classificata in uno dei due gruppi generali, in base alla disposizione delle loro ossa del palato. Gli struzzi, gli emù ei loro parenti sono classificati nel gruppo dei paleognati, o “mandibola antica”, il che significa che, come gli umani, le loro ossa del palato sono fuse insieme in una massa solida.
Tutti gli altri gruppi di uccelli sono classificati nel gruppo neognath, o “mascella moderna”, il che significa che le loro ossa del palato sono collegate da un’articolazione mobile. Ciò rende i loro becchi molto più abili, utili per la costruzione del nido, la toelettatura, la raccolta del cibo e la difesa.
I due gruppi sono stati originariamente classificati da Thomas Huxley, il biologo britannico noto come “Darwin’s Bulldog” per il suo sostegno vocale alla teoria dell’evoluzione di Charles Darwin. Nel 1867 divise tutti gli uccelli viventi in gruppi di mascelle “antichi” o “moderni”.
L’ipotesi di Huxley era che la configurazione “antica” della mascella fosse la condizione originale per gli uccelli moderni, con la mascella “moderna” che sarebbe sorta più tardi.
“Da allora questa ipotesi è stata data per scontata”, ha affermato il dott. Daniel Field del Dipartimento di Scienze della Terra di Cambridge, autore senior dell’articolo. “Il motivo principale per cui questa ipotesi è durata è che non abbiamo avuto palati di uccelli fossili ben conservati dal periodo in cui hanno avuto origine gli uccelli moderni”.
Il fossile, Janavis, è stato trovato in una cava di calcare vicino al confine belga-olandese negli anni ’90 ed è stato studiato per la prima volta nel 2002. Risale a 66,7 milioni di anni fa, durante gli ultimi giorni dei dinosauri. Poiché il fossile è racchiuso nella roccia, gli scienziati dell’epoca potevano basare le loro descrizioni solo su ciò che potevano vedere dall’esterno.
Hanno descritto i frammenti di ossa che spuntavano dalla roccia come frammenti di ossa del cranio e della spalla, e hanno rimesso in deposito il fossile dall’aspetto insignificante.
Quasi 20 anni dopo, il fossile fu prestato al gruppo di Field a Cambridge e il dottor Juan Benito, allora studente di dottorato, iniziò a dargli un’altra occhiata.
“Da quando questo fossile è stato descritto per la prima volta, abbiamo iniziato a utilizzare la scansione TC sui fossili, che ci consente di vedere attraverso la roccia e visualizzare l’intero fossile”, ha affermato Benito, ora ricercatore post-dottorato a Cambridge e autore principale dell’articolo.
“Avevamo grandi speranze per questo fossile: originariamente si diceva che contenesse materiale cranico, che spesso non viene conservato, ma non siamo riusciti a vedere nulla che sembrasse provenire da un teschio nelle nostre scansioni CT, quindi abbiamo rinunciato e messo da parte il fossile.”
Durante i primi giorni del blocco del Covid-19, Benito ha tirato fuori di nuovo il fossile. “Le precedenti descrizioni del fossile semplicemente non avevano senso: c’era un osso che mi lasciava davvero perplesso. Non riuscivo a vedere come ciò che era stato inizialmente descritto come un osso della spalla potesse effettivamente essere un osso della spalla”, ha detto.
Fossile di tacchino
“È stata la mia prima interazione di persona da mesi: Juan e io abbiamo avuto un incontro all’aperto socialmente distante e mi ha passato il misterioso osso fossile”, ha detto Field, che è anche il curatore di ornitologia al Museo di zoologia di Cambridge. “Potevo vedere che non era un osso della spalla, ma c’era qualcosa di familiare.”
“Poi ci siamo resi conto che avevamo già visto un osso simile, in un cranio di tacchino“, ha detto Benito. “E a causa della ricerca che facciamo a Cambridge, ci capita di avere cose come teschi di tacchino nel nostro laboratorio, quindi ne abbiamo tirato fuori uno e le due ossa erano quasi identiche”.
La consapevolezza che l’osso era un osso del cranio, e non un osso della spalla, ha portato i ricercatori a concludere che la condizione della “mascella moderna” non fusa, che i tacchini condividono, si è evoluta prima della condizione della “mandibola antica” degli struzzi e dei loro parenti.
Per una ragione sconosciuta, i palati fusi di struzzi e parenti devono essersi evoluti a un certo punto dopo che gli uccelli moderni si erano già stabiliti. Due delle caratteristiche chiave che usiamo per differenziare gli uccelli moderni dai loro antenati dinosauri sono un becco senza denti e una mascella superiore mobile.
Mentre Janavis finalidens aveva ancora i denti, rendendolo un uccello premoderno, la sua struttura mascellare è quella del tipo moderno e mobile.
“Utilizzando analisi geometriche, siamo stati in grado di dimostrare che la forma dell’osso del palato fossile era estremamente simile a quella di polli e anatre vivi”, ha affermato Pei-Chen Kuo, coautore dello studio. La coautrice Klara Widrig ha aggiunto: “Sorprendentemente, le ossa del palato degli uccelli che sono meno simili a quelle di Janavis provengono da struzzi e dai loro parenti”.
Sia Kuo che Widrig sono dottorandi nel laboratorio di Field a Cambridge.
“L’evoluzione non avviene in linea retta”, ha detto Field. “Questo fossile mostra che il becco mobile – una condizione che avevamo sempre pensato postdatata l’origine degli uccelli moderni, in realtà si è evoluta prima che esistessero gli uccelli moderni. più di un secolo”.
I ricercatori affermano che mentre questa scoperta non significa che l’intero albero genealogico degli uccelli debba essere ridisegnato, riscrive la nostra comprensione di una caratteristica evolutiva chiave degli uccelli moderni.
E cosa è successo a Janavis? Come i grandi dinosauri e altri uccelli dentati, non è sopravvissuto all’evento di estinzione di massa alla fine del periodo Cretaceo. I ricercatori affermano che ciò potrebbe essere dovuto alle sue grandi dimensioni: Janavis pesava circa 1,5 chilogrammi e aveva le dimensioni di un avvoltoio moderno.
È probabile che gli animali più piccoli, come il “pollo meraviglioso”, identificato da Field, Benito e colleghi nel 2020, che proviene dalla stessa area e viveva accanto a Janavis, avessero un vantaggio a questo punto della storia della Terra poiché dovevano mangiare di meno per sopravvivere. Ciò sarebbe stato vantaggioso dopo che l’asteroide ha colpito la Terra e interrotto le catene alimentari globali.
La ricerca è stata sostenuta in parte dall’American Ornithological Society, dalla Jurassic Foundation, dalla Paleontological Society e dalla UK Research and Innovation (UKRI).