“Che cosa tutti dovrebbero sapere della paleontologia?” di Thomas R. Holtz, Jr.

Questo post “ospite” nasce da una domanda posta recentemente sulla Dinosaur Mailing List: “Che cosa tutti dovrebbero sapere della paleontologia?”, e dalla risposta che ha fornito Thomas Holtz Jr., paleontologo, nonché notissimo theropodologo (e tyrannosauroidologo, e che fu intervistato per Theropoda nel 2008). La risposta di Tom fu così dettagliata ed esauriente da suscitare un grande interesse e approvazione, che in breve è stata diffusa in tutti i principali paleo-blogs. Meritatamente. Io stesso, quando lessi la risposta, pensai subito che meritasse una diffusione, se non altro perché questa è la settimana del compleanno di Darwin.

Ovviamente, una mera copiatura dell’originale non sarebbe significativa (potrei semplicemente linkarvi i vari blog anglofoni che mi hanno preceduto: Sauropod Vertebra Picture of the Week, Dave Hone's Archosaur Musings, Superoceras e Crurotarsi), sopratutto per una buona fetta dei miei lettori, italiani e (purtroppo) spesso poco anglofoni.

Per questo, di seguito, avete la traduzione in italiano che ho realizzato dal post di Tom diffuso online.

“Che cosa tutti dovrebbero sapere della paleontologia?”

di Thomas R. Holtz, Jr.

Credo che sia una buona domanda. Quali sono realmente gli elementi più importanti della paleontologia che il pubblico generico dovrebbe conoscere? Porto qui un elenco di concetti chiave, basati sulla mia esperienza di insegnante di paleontologia e di geologia storica. Offro questo come un modo per raggiungere il più ampio pubblico. Che questa sia la Settimana di Darwin rende ciò ancora più appropriato, dato che possiamo usare questo evento per incoraggiare nel pubblico una migliore conoscenza dei cambiamenti della Terra e della Vita nel Tempo.

Quello che tuttavia va sottolineato è che i dettagli specifici come la funzionalità della gamba in Tyrannosaurus rex o le strutture pneumatiche nelle vertebre brachiosauridi non sono gli elementi più importanti in questo campo. Conoscere e apprezzare i dettagli minuti della filogenesi e anatomia di qualsiasi ramo dell’Albero della Vita non è qualcosa necessario, da conoscere, per tutti, non più di quanto la biochimica batterica o le fasi dei minerali in una camera magmatica lo sono per la conoscenza generale. (Anzi, questi due esempi sono di fatto più significativi per la società umana rispetto a qualsiasi dettaglio paleontologico, quindi da un certo punto di vista sono più importanti per la gente rispetto alla Storia della Vita).

Detto ciò, tutte le società umane e molti individui si sono domandati da dove proveniamo e in che modo il mondo è diventato ciò che è. Questo è, secondo me, il maggiore contributo della paleontologia: essa ci dà la Storia della Terra e della Vita, in special modo, la nostra storia particolare.

Ho diviso la lista in due sezioni. La prima elenca tematiche generali della paleontologia, riguardante tutti gli elementi geologici che ognuno dovrebbe sapere per dar senso ai fossili. La seconda è una lista più specifica di momenti chiave nella storia della vita.

(Nota: dato che questa lista è finalizzata al pubblico generale, ho tentato di evitare i termini tecnici il più possibile).

GENERALE:

Le rocce sono prodotte da numerosi fattori (erosione, sedimentazione, metamorfismo, attività vulcanica, ecc...)

Le rocce non si formarono tutte nello stesso momento del tempo, bensì sono state generate continuamente durante la storia del pianeta e continuano ad esserlo tuttora.

I fossili sono resti di organismi o tracce del loro comportamento registrate in quelle rocce.

Le rocce (e gli organismi che formarono i fossili) possono avere migliaia, milioni o persino miliardi di anni.

Le specie scoperte come fossili, e le comunità di organismi in ogni tempo e luogo, sono differenti tra loro e dalle specie del mondo moderno.

Nonostante queste differenze, esiste una continuità tra la vita passata e presente: questa continuità registra l’evoluzione della vita.

Possiamo usare i fossili, insieme a dati anatomici, molecolari ed embriologici delle forme viventi, per ricostruire le modalità di evoluzione della vita nel tempo.

I fossili sono resti incompleti di creature un tempo vive. Per ricostruire come vivessero quegli organismi, noi dobbiamo:

• Documentare la loro anatomia (sia esterna che interna con l’uso di TAC), e confrontarla con quella delle creature viventi per risalire alla loro funzione.
• Esaminare la composizione chimica, che può rivelare aspetti della biochimica.
• Esaminare la microstruttura per risalire alle modalità di crescita.
• Simulare le loro funzioni biomeccaniche con i computer e altre tecniche ingegneristiche.
• Analizzare le impronte, i cunicoli e altre tracce che rivelino il movimento e altri eventi avvenuti quando l’organismo era in vita.
• Collegare le informazioni sulle specie vissute assieme per ricostruire le comunità ecologiche del passato.

In ogni caso, anche con tutto questo, i fossili sono necessariamente incompleti, e ci sarà sempre qualche informazione sulla vita del passato che noi vorremmo conoscere ma che sarà perduta per sempre. Accettare questo fatto è molto importante quando si lavora in paleontologia.

Gli ambienti del passato erano differenti da quelli presenti.

Ci furono episodi del tempo durante i quali una frazione importante del mondo vivente si estinse in un intervallo di tempo relativamente breve: questi eventi non sarebbero conosciuti senza le prove fossili.

Interi rami dell’albero della vita sono scomparsi (a volte durante quegli eventi catastrofici, altre volte in modo graduale).

Certi stili di vita (costruttori di scogliere, veloci predatori marini, erbivori terrestri di grandi dimensioni, ecc...) sono stati occupati da differenti gruppi animali in momenti differenti della Storia della Terra.

Ogni specie vivente, e ogni individuo vivente, ha un antenato comune con ogni altra specie e individuo, collocato in qualche punto della Storia della Vita.

SPECIFICO:

Onestamente, nonostante che esistano specifici fatti su parti specifiche dell’Albero della Vita che interessano i paleontologi, i media, il cittadino medio, ecc.., essi restano comunque meno significativi rispetto ai punti che ho elencato sopra. Purtroppo, i produttori di documentari tendono a dimenticarlo, e dimenticano che la maggioranza del pubblico non conosce i punti elencati sopra.

Realmente, la distinzione tra dinosauri, pterosauri e crurotarsi è un tema marginale se confrontato con la comprensione profonda che il record fossile è la nostra documentazione della storia dei cambiamenti nella Vita e sulla Terra.

Riassumere gli eventi chiave della storia della vita durante 4 miliardi di anni di evoluzione è un grosso impegno. Inoltre, c’è la tendenza a focalizzarsi sullo spettacolare ed il sensazionale piuttosto che l’ordinario. Come Stephen Jay Gould e altri hanno rimarcato, da un punto di vista oggettivo ed esterno abbiamo sempre vissuto nell’Età dei Batteri, e la variegata esuberanza di animali e piante nell’ultimo mezzo miliardo di anni costituisce un cambiamento superficiale. Tuttavia, la domanda non era “cosa costituirebbe per un osservatore distaccato la condizione modale della Storia della Vita?”, bensì “cosa tutti dovrebbero sapere della paleontologia?”. Dato che noi siamo mammiferi terrestri del tardo Cenozoico, abbiamo un interesse naturale agli eventi sulle terre emerse e relativi alle fasi più recenti della storia della Terra. Questo è un interesse focalizzato su chi NOI siamo e da dove NOI proveniamo.

Detto ciò, qui c’è una lista di concetti chiave sulla storia della vita. Altri ricercatori potrebbero focalizzarsi su altri episodi, e non includerebbero altri che ho messo. Tuttavia, credo che quelle liste avrebbero molti punti chiave in comune tra loro.

• La vita si sviluppò nei mari, e per quasi tutta la sua storia fu confinata là.
• Per la maggior parte della storia della Vita, gli organismi erano solo cellule singole. (Ed ancora oggi, la maggior diversità rimane all’interno degli organismi unicellulari).
• L’evoluzione della fotosintesi fu un evento cruciale della storia della Terra e della Vita: gli esseri viventi furono in grado di influire sul pianeta e sulla sua chimica a scala globale.
• I primi animali erano tutti marini.
• I principali gruppi animali si differenziarono tra loro prima di sviluppare complesse strutture dure.
• Circa 540 milioni di anni fa, la capacità di sviluppare parti dure del corpo si realizzò lungo un’ampia fascia dell’albero della vita, permettendo da allora un miglioramento del record fossile.
• Le piante colonizzarono le terre emerse con una serie di tappe e adattamenti. Ciò trasformò la superficie delle terre, permettendo a numerosi gruppi animali di seguire le piante sulle terre.
• Per i primi 100 milioni di anni della storia degli animali con parti dure, il nostro gruppo (i vertebrati) fu relativamente marginale, composto da filtratori. L’evoluzione delle mascelle permise al nostro gruppo di diversificarsi enormemente, e da quel momento in poi vertebrati di qualche tipo sono rimasti sempre i predatori apicali nella maggioranza degli ambienti marini.
• Complesse foreste di piante (imparentate con piccole specie umide attuali) ricoprirono ampie regioni pianeggianti del Carbonifero.
• Il successivo seppellimento di questa vegetazione prima della decomposizione permise la formazione del carbone alla base della Rivoluzione Industriale e continua a dare energia al mondo moderno.
• Mentre la maggioranza delle piante di quelle paludi richiedeva terreno umido per propagarsi, un gruppo sviluppò la riproduzione per mezzo di semi. Questo adattamento permise loro di colonizzare le aree interne, e da allora le piante con semi sono le forme vegetali dominanti sulle terre.
• Nelle paludi, un gruppo di artropodi (gli insetti) sviluppò la capacità di volare. Da quel momento gli insetti sono tra i gruppi animali più comuni e diffusi.
• I primi vertebrati terrestri erano spesso adatti a muoversi sul terreno da adulti, ma generalmente dovevano tornare nell’acqua per riprodursi. Nelle paludi, un gruppo particolare di questi animali sviluppò un uovo specializzato che permetteva loro di riprodursi sulla terra evitando lo stadio di girino.
• Questi nuovi vertebrati terrestri, gli amnioti, si diversificarono in molte forme. Alcuni includono gli antenati dei moderni mammiferi, altri gli antenati dei rettili moderni (e degli uccelli).
• Un tremendo episodio di estinzione, il più grande nella storia animale, devastò il mondo circa 252 milioni di anni fa. Causato dagli effetti diretti e collaterali di un’enorme attività vulcanica, esso alterò radicalmente la composizione delle comunità marine e terrestri.
• Dopo l’estinzione del Permo-Triassico, i rettili (e specialmente il ramo che include gli antenati di coccodrilli e dinosauri) si diversificarono e divennero dominanti nelle nicchie di taglia media e grande.
• Durante il Triassico si originarono molte delle linee distintive dei moderni animali terrestri (comprese le tartarughe, i mammiferi, i coccodrilli, le lucertole, ecc...). Altri gruppi che furono molto importanti nel Mesozoico (come gli pterosauri e, nei mari, gli ittiosauri e i plesiosauri) si originarono in quel momento.
• I dinosauri erano inizialmente una componente minoritaria delle comunità Triassiche. Solo i grandi sauropodomorfi con collo lungo erano ecologicamente diversificati tra le grandi linee dei dinosauri. Un evento di estinzione di massa alla fine del Triassico (essenzialmente una versione in miniatura dell’evento del Permo-Triassico) permise ai dinosauri di diversificarsi con la scomparsa dei loro competitori.
• Durante il Giurassico, i dinosauri si diversificarono. Alcuni raggiunsero dimensioni enormi, altri elaborarono spettacolari corazze, alcuni divennero i più grandi predatori terrestri visti fino ad allora. Tra i più piccoli dinosauri carnivori, un gruppo sviluppò un ricoprimento corporeo isolante di penne (possibilmente ereditato da una forma ancora più antica condivisa da tutti i dinosauri). Tra i dinosauri piumati si collocano gli antenati degli uccelli.
• Altri gruppi di animali terrestri, come gli pterosauri, gli antenati dei coccodrilli, i mammiferi e gli insetti, continuarono a diversificarsi in nuovi ambienti.
• Durante il Giurassico e (specialmente) il Cretacico, si verificò una grande trasformazione nella vita marina. Il fitoplancton ad alghe verdi fu sostituito da quello ad alghe rosse (che ancora oggi dominano gli ecosistemi marini). Apparve un’ampia gamma di nuovi predatori -  squali derivati e razze, pesci teleostei, molluschi predatori, crostacei con chele, echinoidi specializzati, ecc.. - mentre la comunità di filtratori fissi che dominava i fondali bassi dall’Ordoviciano divenne più rara. Al contrario, forme più mobili, nuotatori o scavatori, divennero più abbondanti.
• Nel Cretacico, un gruppo di piante con semi sviluppò fiori e frutti e legò la sua riproduzione strettamente agli animali. Sebbene all’inizio non fosse ecologicamente dominante, questo tipo divenne il maggiore tra le piante terrestri.
• L’impatto di un grande asteroide - associato con eventi di cambiamento ambientale - chiuse il Mesozoico. La maggioranza degli animali marini e terrestri di grande dimensione, oltre a molte forme di piccola taglia, scomparve. Gli unici dinosauri a sopravvivere furono gli uccelli senza denti.
• L’inizio del Cenozoico vide l’affermazione dei mammiferi come gruppo dominante negli animali di grande dimensione. In breve, i mammiferi colonizzarono i mari e l’aria.
• Durante la sua fase iniziale, il Cenozoico fu caldo e umico, come il Cretacico. Tuttavia, variazioni nelle posizioni dei continenti e il sollevamento di catene montuose portarono il clima verso condizioni più fredde e secche.
• Col raffreddamento ed aumento delle condizioni secche, si svilupparono grandi distese erbose (prima in Sud America, poi negli altri continenti).
• Molti gruppi animali si adattarono alle nuove condizioni di prateria. Mammiferi erbivori divennero veloci corridori con spesse corone dentarie, spesso aggregandosi in branchi per difesa. Anche i mammiferi predatori divennero più rapidi, alcuni evolvendo caccia sociale.
• Si svilupparono nuove comunità vegetali  e nuove associazioni animali le occuparono. L’ascesa delle moderne praterie (dominate dalle composite e graminacee) comportò la diversificazione di roditori del tipo dei topi, molte anfibi anuri, serpenti specializzati, uccelli canori, ecc...
• Un gruppo di mammiferi arboricoli con grandi cervelli, complessi sistemi sociali e mani capaci di prensione (i primati) produsse molte forme. In Africa, una linea si adattò a vivere in ambienti di transizione tra foresta e prateria, e generò alcune forme totalmente erette che si spostarono nelle savane.
• Questo tipo di primate mantenne e perfezionò la capacità di usare pietre come strumenti che già esisteva nei suoi antenati di foresta. Si differenziarono molte linee, alcune con cervelli ancora più grandi e strumenti più complessi. Da queste forme si generarono gli antenati dell’uomo e di altre specie imparentate, alcune delle quali si irradiarono fuori dall’Africa colonizzando altre aree del pianeta.
• Circa 2,6 milioni di anni fa, una serie di fattori innescò condizioni glaciali, con alternanza di espansione e contrazione dei ghiacci. Molti gruppi animali si adattarono a queste nuove condizioni fredde.
• I primi esseri umani moderni colonizzarono buona parte del pianeta. Poco dopo il loro arrivo nel nuovo mondo, quasi tutte le specie native di grande taglia scomparvero.
• In qualche momento prima della comparsa dell’antenato comune di tutti gli esseri umani moderni e la sua espansione nel mondo, si sviluppò il complesso linguaggio simbolico. Ciò permise una enorme diversificazione tecnologica e culturale, molto più rapida dell'evoluzione biologica degli stessi uomini.
• In Asia occidentale e Nord Africa (ed eventualmente in altre regioni), l’umanità sviluppò tecniche per produrre cibo sotto condizioni controllate, permettendo l’agricoltura. (Altre culture sono note per aver elaborato forme di proto-agricolture indipendentemente).
• La rivoluzione Neolitica permise lo sviluppo di comunità stabili, la specializzazione delle attività individuali (inclusi i soldati, gli artigiani, i sacerdoti, i legislatori, e, con l’invenzione della scrittura, gli scribi).
• Da quel momento inizia la storia scritta, e inizia il lavoro degli storici...

Questa lista non è ovviamente completa, e ci sono molti elementi che io ho ignorato per rendere tutto relativamente breve. Quindi, spero che questo sommario aiuti a collocarci nella più ampia prospettiva del lungo viaggio della Vita, un viaggio che abbiamo potuto tracciare solo grazie allo studio dei fossili.

Thomas R. Holtz, Jr.