Lode alla Piccola Halszka - Prima Parte: Aldilà di qualsiasi aspettativa

Ukhaa Tolgod (fonte: Wikipedia)

Non sappiamo esattamente quando questa storia sia iniziata.
Le prime fasi di questa avventura sono incerte e nebulose. In base alla documentazione raccolta, riteniamo che in un momento collocabile probabilmente nell'ultimo decennio, un gruppo di tombaroli si sia inoltrato, di nascosto, in una località fossilifera della Mongolia meridionale, Ukhaa Tolgod. Qui, i predoni hanno scoperto un fossile, quasi completo, di un dinosauro. Probabilmente, dal sedimento emergeva solamente la punta del muso, e forse una zampa. I tombaroli rimossero il blocco di roccia con il fossile, lo impacchettarono bene, e lo portarono via.

Sappiamo che, in seguito, questo fossile lasciò la Mongolia. I documenti in nostro possesso dicono che il fossile arrivò poi in Giappone, e che successivamente fu portato in Gran Bretagna. Nel frattempo, parte della roccia inglobante il fossile fu rimossa, e alcune parti del muso e di una zampa, forse danneggiate durante lo scavo, furono ristrutturate.
In seguito, il fossile arrivò in Francia, presso François Escuillié, che in passato ha collaborato con Pascal Godefroit.
Fu proprio presso lo studio di Escuillié, che Pascal, contattato per una analisi e valutazione dell'esemplare, si rese conto del significato di quel fossile, e intuì la sua origine. Forma, tessitura del sedimento e colorazione del fossile non lasciavano dubbi sulla provenienza dell'esemplare: era un fossile mongolo. Quindi, molto probabilmente scavato ed esportato illegalmente. L'unica opzione possibile in casi come quello è l'affidamento del fossile ad un museo pubblico riconosciuto internazionalmente, per poi procedere al rimpatrio in accordo con le autorità mongole. Pertanto, in accordo con Escuillié, Pascal contattatò i colleghi in Mongolia per avviare tutte le procedure legali necessarie alla restituzione del fossile. Nel frattempo, il fossile sarebbe stato studiato e descritto.

Ed è qui che il vostro paleo-blogger entra in ballo.

La mia parte nella storia inizia con l'email inviata da Pascal la sera del 29 Aprile 2015, come ho raccontato nel post precedente. Sarò sempre enormemente grato a Pascal per la fiducia che mi ha manifestato chiedendo a me di studiare quel fossile che, vedrete, è veramente eccezionale. Un fossile del genere capita una volta a decennio, se non più raramente.
Ricordo benissimo il mio arrivo a Bruxelles, il primo Giugno 2015, e l'impressione che ebbi appena Pascal mi portò nel suo studio per dare una primissima interpretazione dell'esemplare.
Non mi vergogno di dire che la mia prima impressione fu di totale smarrimento, tanto inusuale era l'esemplare. Quando vidi quello scheletro, praticamente completo ed articolato, rimasi sbalordito. Non avevo mai visto nulla di simile. Sì, l'animale era chiaramente un theropode, ma non era riferibile ad alcun clade già noto. Come mostrerò nella descrizione dell'esemplare, il cranio ricorda un paio di cladi distinti, il collo ricorda un altro clade, le mani sono simili ad un altro clade ancora, e le gambe ricordano un ulteriore clade. E, al tempo stesso, nessuna parte è pienamente riferibile a qualche singolo clade già noto: insomma, non è un composito artificiale di animali già conosciuti, non è un falso! Un dinosauro del tutto nuovo, praticamente completo, ed, al tempo stesso, così inusuale e inatteso da non essere immediatamente inquadrabile dentro i nostri attuali schemi tassonomici.
Può esserci qualcosa di più esaltante per un paleontologo?
Avrei impiegato varie settimane di dettagliata analisi e comparazione prima di capire finalmente cosa avevo di fronte. Almeno sul piano filogenetico. Ma sarebbe trascorso un anno e mezzo per risolvere gli altri enigmi del fossile, quelli morfo-funzionali ed ecologici, in merito alla bizzarra anatomia di quell'animale. Ciò avrebbe coinvolto alcuni dei massimi esperti di fossili della Mongolia, un team di studiosi di diverse nazionalità, ed uno dei laboratori scientifici più grandi ed avanzati al mondo.
Alla fine, abbiamo risolto gli enigmi. E tutto quello che all'inizio pareva un'accozzaglia senza senso di morfologie bizzarre, combinate in una creatura chimerica, ora invece si integra reciprocamente in maniera coerente ed elegante!

Ci stiamo avvicinando, non spazientitevi. E prima che vi lamentiate per la curiosità che monto senza soddisfare, ricordate che ciò che voi ora state per leggere comodamente, tutto d'un fiato, a me ha richiesto due anni di analisi, indagini, riflessioni e qualche imprecazione...
Il risultato di tutto questo lungo e complesso studio è pubblicato, finalmente, oggi.

Nel numero di Nature di questa settimana, è incluso un articolo scritto da un team internazionale di ricercatori, comprendente: il sottoscritto (in qualità di paleontologo presso il Museo "Capellini" di Bologna), assieme a Pascal Godefroit (Istituto Reale delle Scienze Naturali del Belgio), Vincent Beyrand, Dennis Voeten, Vincent Fernandez e Paul Tafforeau (tutti del European Synchrotron Radiation Facility - ESRF - di Grenoble, il più grande laboratorio al mondo per la produzione di raggi X finalizzati alla ricerca scientifica), Koen Stein (Vrije Universiteit di Bruxelles), Rinchen Barsbold e Khishigjav Tsogtbaatar (Accademia delle Scienze di Ulan Bataar), e Phil Currie (Università dell'Alberta). In questo studio (Cau et al. 2017) abbiamo utilizzato una innovativa tecnica di scansione tramite microtomografia a radiazione di sincrotrone, generata presso il ESRF, per analizzare nel dettaglio ed in maniera non-invasiva un nuovo theropode dal Cretacico Superiore della Mongolia, il cui scheletro è ancora parzialmente inglobato dentro la matrice rocciosa. I risultati di queste analisi sono stati aldilà di qualsiasi aspettativa.
Questo theropode è riferito ad un nuovo genere e specie:

 Halszkaraptor escuilliei

(che io affettuosamente chiamo "la Piccola Halszka").

Scansione digitale dello scheletro esposto.

Il nome del genere è un omaggio alla paleontologa polacca Halszka Osmólska (1930-2008), per il suo enorme contributo alla paleontologia dei theropodi, in particolare quelli dalla Mongolia. La dedica alla Osmólska ha anche motivazioni più puntuali e pertinenti proprio Halszkaraptor, come spiegherò in seguito.

La specie è invece dedicata a François Escuillié, che ha reso possibile la restituzione del fossile alla Mongolia.

Prima di descrivere nel dettaglio la Piccola Halszka, un riassunto dei risultati principali dello studio.

L'utilizzo delle eccezionali tecniche di scansione tomografica presso il ESRF di Grenoble ha permesso innanzitutto di dimostrare che l'esemplare, per quanto bizzarro ed inatteso, è un fossile genuino, non è un composito artificiale né un artefatto.

Scienza alla Massima Potenza: il nostro dinosauro, impacchettato all'interno della linea 5 del sincrotrone del ESRF, pronto per essere bombardato con i raggi X più potenti al mondo! (Foto di Pascal Godefroit).

Scansioni tramite microtomografia dello scheletro e del blocco di Halszkaraptor. La freccia in figura "c" mostra la frattura originaria del blocco di roccia che continua anche nelle ossa, confermando la unità fisica di ossa e matrice rocciosa.

Quella della Piccola Halszka è probabilmente la scansione più dettagliata mai realizzata su un fossile: in totale, abbiamo generato 6 Terabyte di scansioni.
La scansione del blocco di roccia ha infatti mostrato che lo scheletro è parte originale del blocco di roccia, è quasi perfettamente articolato, e che solamente due parti del blocco, quelle con la scapola e la mano esposta, sono state re-incollate al blocco originario dopo essere state staccate. In particolare, la scansione ha dimostrato che la mano non proviene da un altro fossile, dato che alcuni frammenti dei metacarpali e delle falangi sono ancora incluse nel "blocco madre" principale, appena sotto la mano esposta, in connessione anatomica. Questa particolare scoperta dimostra inoltre che il resto dello scheletro è intatto, non ha subito maneggiamenti, ed è genuinamente incluso nel blocco principale di roccia. Infine, la scansione ha dimostrato che solamente una ridotta parte delle ossa esposte ha subito restauri: il mascellare destro, la parte anteriore dei nasali, il primo metacarpale sinistro e una artificiosa fusione tra alcune ossa del terzo dito sinistro. Il resto dello scheletro è genuino e "immacolato".

Utilizzando la più ampia e dettagliata analisi filogenetica dei maniraptori realizzata finora (comprendente 199 taxa e 1773 caratteri, tratta da Megamatrice), Halszkaraptor risulta collocato in un nuovo clade assieme ad altri theropodi dalla Mongolia, descritti in precedenza, ma che erano relativamente enigmatici nella collocazione e interpretazione: Hulsanpes perlei e Mahakala omnogovae.
Lo stesso risultato si ottiene analizzando Halszkaraptor con la versione più recente della matrice del Theropod Working Group sviluppata all'American Museum di New York. La concordanza dei risultati nelle due analisi sostiene la nostra ipotesi, e giustifica l'istituzione di un nuovo clade, al quale abbiamo dato il nome di  Halszkaraptorinae.



Halszkaraptorinae risulta il ramo più basale di Dromaeosauridae. Tuttavia, Halszkaraptor non è un dromaeosauride "come gli altri". Anzi, non è un theropode "come gli altri". Esso si discosta radicalmente dalla morfologia del "classico" dromaeosauride (ad esempio, Velociraptor), in quanto caratterizzato da adattamenti unici, alcuni mai osservati prima in tutto Dinosauria. Grazie alla eccellente preservazione di Halszkaraptor, combinata alla dettagliata serie di scansioni tomografiche realizzate presso il sincrotrone di Grenoble, abbiamo "estratto virtualmente" tutte le ossa dalla roccia, ricostruendolo digitalmente lo scheletro con grande dettaglio. Inoltre, abbiamo analizzato l'interno delle medesime ossa, ottenendo un'analisi istologica estesa all'intero scheletro.

La piccola Halszka presenta una morfologia fino ad oggi mai documentata nei theropodi.

La eccellente ricostruzione scheletrica del corpo e del cranio di Halszkaraptor, realizzata da Marco Auditore integrando le immagini dello scheletro esposto sul blocco assieme alle scansioni delle parti ancora dentro la matrice rocciosa, realizzate presso il sincrotrone di Grenoble.

Halszkaraptor è difatti caratterizzato da:

• 1) un muso con morfologia e dentatura convergenti con quelli di molti rettili acquatici o semiacquatici,
• 2) il collo, estremamente allungato per un dromaeosauride, con caratteristiche convergenti con quello dei cigni e di alcune tartarughe acquatiche,
• 3) gli arti anteriori con forma e proporzioni simili a quelle degli uccelli che nuotano utilizzando le ali, come i pinguini, mentre la dita hanno proporzioni analoghe a quelle di alcuni rettili acquatici.

Scansione digitale del braccio sinistro di Halszkaraptor. Le parti restaurate hanno una reazione alla radiazione scansionante differente dalle ossa originali, fenomeno che permette di identificarle: nell'immagine, la parti aggiunte artificialmente alle ossa esposte sono state rimosse digitalmente. Le estremità preservate delle ossa mostrano una marcata dissoluzione a livello delle zone articolari meno ossificate. Due frammenti di ossa, appena sotto il terzo dito, sono parte del blocco di roccia principale, e confermano la genuina associazione di questa mano al resto dello scheletro. Notare che il primo dito (il cui metacarpale è completamente perduto) è relativamente corto, mentre il terzo dito della mano è il più lungo. Questa proporzione tra le dita della mano, pur ricordando gli scansoriopterygidi, non si osserva negli altri theropodi, ed è invece analoga a quella presente in molti rettili acquatici con la mano conformata a pinna.

 Riassumendo tutto in una frase:

Abbiamo usato un acceleratore di particelle lungo un chilometro alimentato da un reattore nucleare per scansionare un theropode con il muso da piscivoro, il collo da cigno e gli arti anteriori simili a pinne, che definisce un nuovo clade di dromaeosauridi semiacquatici.

Rileggete la frase qui sopra un paio di volte.
Bene, penso che per oggi abbiate ricevuto una dose abbastanza forte di novità.
Nel prossimo post, descriverò la storia "dimenticata" degli Halszkaraptorinae, per poi passare alla inusuale anatomia della piccola Halszka, ed infine concludere con la spiegazione del suo inaspettato stile di vita.

Una ecomorfologia come quella di Halszkaraptor va aldilà di qualsiasi speculazione e immaginazione. Eppure, sono sicuro che qualcuno a questo punto avrà la sensazione di un deja vu.
Nei primi anni '70 del secolo scorso, fu proposta una ipotesi, resa poi nota da una iconografica accattivante in alcuni testi divulgativi del decennio successivo (come Halstead 1975), che ipotizzò Compsognathus corallestris nelle forme di un nuotatore con delle "pinne anteriori" (Bidar et al. 1972). Tale ipotesi si basava sulla incompleta preservazione della mano in Compsognathus corallestris, e su alcune impronte sulla lastra del fossile. Ostrom (1978) contestò l'ipotesi di Bidar et al. (1972), in quanto basata su una errata valutazione di alcune tracce del sedimento a livello dell'arto anteriore, e difatti tale ipotesi cadde nell'oblio delle curiose suggestioni prive di fondamento. Ironia del destino, il bizzarro "piccolo coelurosauro con le pinne" di Bidar et al. pare risorgere, sebbene su basi e argomenti differenti e molto più solidi, in Halszkaraptor. In ogni caso, l'analogia col "compsognato natante" del 1972 è del tutto casuale, dato che non c'è alcuna relazione logica tra l'ipotesi di Bidar et al. (1972), fondata su una discutibile interpretazione di alcune impronte nel sedimento, e Halszkaraptor, la cui ecomorfologia anfibia è basata su numerose caratteristiche dello scheletro. Ad esempio, la "pinna" dell'ipotetico compsognathide natante è più lunga a livello del primo dito, dando alla pinna una forma squadrata e quadrangolare, mentre in Halszkaraptor la parte più lunga della potenziale pinna è a livello del terzo dito, dando alla pinna una forma simile a quella dei pinguini. Le due ricostruzioni sono quindi un curioso caso di convergenza culturale. A rendere "chimerico" ed artificioso il compsognathide natante è il fatto che, apparentemente, nulla nel resto della sua anatomia pare mostrare adattamenti alla vita acquatica. Al contrario, Halszkaraptor mostra adattamenti anfibi nell'intero scheletro, dal cranio ai denti, dalle vertebre agli arti. Qui si riconosce un "organismo naturale" rispetto ad una creazione chimerica, fantasiosa, della mente umana.


Nei prossimi post, parlerò della storia degli Halszkaraptorini, e descriverò nel dettaglio la inattesa anatomia della Piccola Halszka.

Ringrazio innanzitutto tutti gli altri autori dello studio, in particolare Pascal che volle affidarmi questo straordinario esemplare. Inoltre, un grazie enorme a Marco Auditore, realizzatore della ricostruzione scheletrica che da oggi fa parte anche della home page del blog, ed a Lukas Panzarin, che ha realizzato la eccellente ricostruzione in vivo della piccola Halszka.

Bibliografia:
Cau A., Beyrand V., Voeten D.F.A.E., Fernandez V., Tafforeau P., Stein K., Barsbold R., Tsogtbaatar K., Currie P.J., Godefroit P. (2017). Synchrotron scanning reveals amphibious ecomorphology in a new clade of bird-like dinosaurs. Nature doi:10.1038/nature24679
Bidar A., Demay L., Thomel G. (1972). Compsognathus corallestris, une nouvelle espèce de dinosaurien théropode du Portlandien de Canjuers (Sud-Est de la France). Annales du Muséum d’Histoire Naturelle de Nice 1: 9-40.
Halstead L.B. (1975). The evolution and ecology of the dinosaurs. Eurobook. ISBN 0-85654-018-8.
Ostrom J.H. (1978). The osteology of Compsognathus longipes. Zitteliana 4:73–118.