30 aprile 2012

Alieni Triassici - Seconda Parte

Olotipi delle 4 nuove specie di conodonte emerse dall'analisi in Mazza et al. (in stampa): Carnepigondolella angulata, Epigondolella heinzi, Epigondolella miettoi e Norigondolella trinacriae.
Nel precedente post di questa serie, ho introdotto i Conodonti e la serie di eventi che mi hanno portato a collaborare con Michele Mazza e Manuel Rigo in uno studio incentrato su questi enigmatici fossili.
Per comprendere il perché un paleontologo prettamente rettiliano come me sia stato coinvolto in uno studio conodontologico, è sufficiente ricordare che l'altra mia area di interesse, oltre alla paleontologia dei rettili, è l'applicazione della sistematica filogenetica alla paleontologia. Fu per quel motivo che collaborai con Dario Soldan in ambito foraminiferologico, e fu per quel motivo che, tramite Dario, Michele mi contattò per collaborare.
L'obiettivo di Michele e Manuel era quello di "svecchiare" la metodologia con la quale, nella maggioranza dei casi, è stata affrontata l'evoluzione dei conodonti. Unito al modo per aggirare un problema insito nelle serie fossiliferi dei conodonti, che spiego sotto, Michele ritenne (ed io considero la sua intuizione molto saggia) che l'applicazione delle metodologie della sistematica filogenetica ("cladismo", per usare un termine che non amo) alla macroevoluzione dei conodonti avesse la potenzialità di fornire un criterio più oggettivo per la ricostruzione delle sequenze filetiche di questi fossili rispetto alla tradizionale combinazione di fattori morfologici e stratigrafici. Ciò è di fondamentale importanza, dato che i conodonti sono sovente dei fossili di importanza biostratigrafica, ovvero, "ci dicono" l'età di uno strato nel quale sono inclusi. 
Soffermiamoci un attimo su questo tema, che considero cruciale.
Se i conodonti sono marcatori biostratigrafici, allora sono "marcatori temporali". Ovvero, il tempo è una funzione delle specie di conodonte presenti. Cosa definisce una specie di conodonte? Tradizionalmente, la sua morfologia, ma anche la sua collocazione nella serie evolutiva. Pertanto, una sequenza evolutiva "oggettiva" darà una sequenza temporale "oggettiva", e quindi un'indicazione oggettiva del tempo geologico. Al contrario, una sequenza evolutiva "soggettiva" potrebbe essere il risultato di un ragionamento circolare (che spiego sotto), e generare un falso segnale temporale. 
Ad esempio, in questo esempio semplificato, immaginiamo di avere una serie di fossili, e di volerli usare come "marcatori" del tempo. 
Immaginiamo che io definisca 5 specie da questa serie di fossili, che formano una serie evolutiva: A→B→C→D→E. Se io definisco queste specie anche, non solo, in base alla posizione stratigrafica (ad esempio: "tutti i fossili presenti sotto il livello X appartengono alla specie A"), e poi applico questo criterio per stabilire il tempo (se trovo il fossile "a" nello strato "1", ed esso appartiene alla specie "A", allora lo strato "1" è di età precedente a quella del livello X), sto mescolando in modo ambiguo l'obiettivo dell'indagine (stabilire specie che indichino il tempo stratigrafico) con il metodo per ottenere il risultato (stabilire le specie anche in base alla posizione stratigrafica). Spero che l'esempio ipersemplificato sia stato chiaro, ma si tratta di un cane che si morde la coda: uso la stratigrafia per definire le specie che uso per definire la stratigrafia. Si tratta di un ragionamento circolare, una trappola logica che inserisce un risultato a priori dentro il metodo che dovrebbe ottenere tale risultato a posteriori.
Pertanto, è necessario usare un criterio di determinazione delle specie (quindi una filogenesi) che sia slegato dal tempo (quindi dalla stratigrafia), e questo metodo è la sistematica filogenetica. L'analisi filogenetica determina le relazioni tra le specie in base unicamente alla loro morfologia: la sequenza evolutiva che ne deriva è quindi slegata ed indipendente dal dato stratigrafico. 
Se riconosciamo che l'evoluzione darwiniana è l'unica causa della storia delle specie, e riconosciamo che la sequenza filogenetica (se corretta e robusta) è la ricostruzione dell'evoluzione darwiniana, allora una sequenza filogenetica è una ricostruzione di sequenze temporali. Ovvero, un cladogramma è un modo per identificare lo scorrere del tempo senza usare dati stratigrafici/temporali: è quindi un modo indipendente di risolvere la questione a monte del problema citato prima.
L'obiettivo dello studio che coinvolse Michele, Manuel e me era quindi quello di applicare i metodi cladistici per ricostruire una filogenesi dei conodonti (in questo caso, specie del Triassico Superiore della Tetide) che fosse indipendente dal (e quindi potenziale strumento di controllo del) dato stratigrafico.
Non mi dilungo nei risultati, dato che non è tema del blog la filogenesi o la tassonomia dei conodonti. Mi soffermo invece su un aspetto dell'indagine, che ha aggirato un problema insito nelle serie fossili dei conodonti.
Ricorderete dal primo post che i fossili chiamati "conodonti" sono parti di un apparato boccale di piccole creature marine vermiformi. L'apparato boccale di questi organismi era formato da vari pezzi più o meno articolati. Alla morte dell'animale, i pezzi si disarticolavano, e si accumulavano nel sedimento. Pertanto, a parte i rarissimi casi di fossili rinvenuti con l'animale integro e con ancora tracce delle parti molli, i vari pezzi dei conodonti si accumulano disarticolati e mescolati tra loro. Ciò non sarebbe un dramma se nel sedimento in questione fosse presente una sola specie (tutti i pezzi, indipendentemente dalla posizione nell'apparato boccale, appartengono a quella specie), ma diventa problematico quando più di una specie fosse presente nello stesso ambiente, e quindi il sedimento fosse formato dalla mescolanza dei pezzi isolati di apparati boccali di varie specie diverse (tralascio l'aggiunta della presenza di individui a stadi di crescita diversa, non sono abbastanza zen per essere (pseudo)conodontologo fino a quel livello): infatti, immaginiamo per semplicità che l'apparato boccale conodonte sia formato da due pezzi, X e Y, il primo in posizione A, il secondo in posizione B. Nello stesso sedimento rinvengo due tipi di X (X1 e X2) e due tipi di Y (Ya e Yb), e deduco che ci siano 2 specie distinte mescolate nel sedimento. Tuttavia, in assenza di esemplari articolati, non è possibile stabilire a priori se l'associazione giusta "AB" fosse X1Ya oppure X1Yb. Se non si ha la certezza, usare assemblaggi arbitrari di elementi per ricostruire una specie produrrebbe con molta probabilità delle chimere, quindi un animale inesistente. Per aggirare il problema, in questo studio è stato considerato solamente un elemento, la piattaforma, tralasciando gli altri elementi rinvenuti. 
In breve, in Mazza et al. (in press) abbiamo ricostruito la filogenesi delle piattaforme nei conodonti della Tetide del Carnico-Norico, e basato la tassonomia sulla filogenesi risultata. 
Si tratta, ovviamente, di una semplificazione del problema, ma che può essere falsificata rinvenendo esemplari articolati. La semplificazione ha il pregio di concentrare le forze in un unico problema senza disperderlo in comparazioni e controcomparazioni: la Scienza è prima di tutto un compromesso tra ciò che possiamo sapere e ciò che ci serve sapere, la delimitazione dei propri limiti conoscitivi e l'identificazione della migliore soluzione all'interno di quel range, non una ricerca di una Verità Totale, in questo caso inconoscibile (l'associazione delle varie parti in apparati boccali completi in assenza di esemplari articolati).
Il risultato è stata la prima ricostruzione dell'evoluzione di questi conodonti che non includesse a priori un'imposizione dovuta a valutazioni stratigrafiche o "scenari evolutivi preferiti", ovvero, una filogenesi "oggettiva", rivedibile, migliorabile, raffinabile, ma sicuramente basata su un metodo ripetibile e quindi scientificamente valido.
Conseguenza tassonomica dell'analisi è stata inoltre l'istituzione di 4 nuove specie di conodonti, i cui olotipi aprono il post: Carnepigondolella angulata, Epigondolella heinzi, Epigondolella miettoi e Norigondolella trinacriae

Ringrazio Michele e Manuel per avermi coinvolto in questo che spero sia solo il primo di una fruttuosa serie di collaborazioni.

Bibliografia:
Mazza M., Cau A., and Rigo M. 2012 - Application of cladistic analyses to the Carnian-Norian conodonts: a new approach for phylogenetic interpretations. Journal of Systematic Palaeontology doi:10.1080/14772019.2011.573584.

8 commenti:

  1. Finalmente ti occupi di Conodonti anche su questo blog.
    Sai ce da tempo speravo in un post, anche non solo "cladistico" su questi affascinanti, sconosciuti e misteriosi animali.


    Di nuovo complimenti per la pubblicazione e per la ricerca (per ora limitata al Norico, chissà forse un giorno ci sarà una megamtrice anche su questo tema).

    Valerio

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  2. Molto interessante. Mi fa sempre piacere quando pubblichi qualche articolo che esce un po' dal contesto del blog. Complimenti, anche perché, da quello che ho capito leggendo, siete stati i primi a rivoluzionare un metodo (probabilmente) ormai obsoleto. Ma per curiosità, le ammoniti e gli altri fossili stratigrafici sono studiati principalmente su base filogenetica o cronologica?
    Simone

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    1. Premesso che quando esco dal recinto dei theropodi ho una competenza quasi nulla, almeno per il mio standard di "competente", e che anche le sortite in Conodonta e Foraminifera sono sempre state da "tecnico della sala macchine" e non da "comandante della nave", so che alcune analisi filogenesi sono state pubbicate per le ammoniti.
      Una precisazione, non siamo stati i primi e non abbiamo rivoluzionato nulla, ma solo applicato un metodo che per i conodonti è stato usato poco. Di "nuovo" c'è stato che abbiamo impostato l'analisi in un modo nuovo, ridefinendo i caratteri usati normalmente col metodo tradizionale in modo che fossero il più oggettivi possibile.

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    2. Bè, siente sempre stati i primi in qualcosa ;)
      Ad ogni modo deve essere bello per un espero di theropodi partecipare a studi su altri gruppi, vuol dire che hai l'esperienza necessaria e la considerazione dei colleghi sufficienti a farti imbarcare in nuove "avventure". Alla fine, è sempre un'occasione per imparare.
      Simone

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  3. In questo post, tra le altre cose, dici (o almeno così ho capito) che l'analisi filogenetica,
    tramite la produzione di un cladogramma, fornisce una prova indipendente per stabilire la
    successione temporale delle specie di conodonti.
    C'è però qualcosa che non mi quadra. Le analisi filogenetiche non tengono conto del fattore tempo.
    Da quanto ho capito, un taxon può essere basale ma non per questo è sicuro che sia vissuto prima
    di un taxon derivato. (non conosco il termine appropriato per "vissuto").
    Quindi non capisco come un'analisi filogenetica possa aiutare a dare un prova indipendente rispetto
    alla stratigrafia.
    Mi aiuteresti a capire?

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    Risposte
    1. Se la serie fossile è molto ben campionata, come nei conodonti, e si disponde di molti caratteri (cosa che abbiamo cercato di potenziare), i taxa più antichi dovranno risultare più basali, indipendentemente dal dato stratigrafico.
      Questo se, come scrissi nel post, la teoria darwiniana è corretta (cosa che non dubito, almeno in base a tutto ciò che ho studiato finora).

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    2. In effetti qui si vedono tutte la differenze tra la micro paleontologia (ovvero, in generale, sovrabbondanza di reperti, abbondanza di specie conosciute per ogni genere e di generi per ogni famiglia, sopratutto se si tratta di fauna marina, spesso nel caso dei "fossili guida" con una distribuzione cosmopolita e un ampia possibilità di comprazione, unita alla possibilità di trovare campioni nuovi con grande rapidità e bassa spesa) e paleontologia dei vertebrati, sopratutto se macrofauna(ovvero scarsità di specie note, specie note da un singolo e frammentario esemplare, linee fantasma molto lunghe, frammentarietà dei reperti e dei siti, difficoltà di studio date anche dalle dimensioni dei reperti e dal costo che questo comporta, pochi giacimenti e difficili da esplorare, serie stratigraficeh raramente continue, spiccato regionalismo sopratutto nelle faune terrestri ecc. ecc.).
      Certo i teropodi e i dinosauri sono più "spettacolari" delle ammoniti...per il grande pubblico almeno.

      In effetti molto raramente vertebrati di grossa taglia diventano "fossili guida", e c'è un perchè.

      Valerio

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    3. In un futuro non so quanto lontano, Homo sapiens e Rattus norvegicus saranno ottimi fossili guida dell'Olocene. Il primo dei due è un vertebrato di grossa taglia.

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