Cosa determina Megamatrice (e, in generale, ogni analisi filogenetica) e quanto poco spesso si sa

Questo post nasce riflettendo su una breve discussione facebookiana relativa a cosa può essere ricavato da Megamatrice. Penso sia un tema importante e spesso frainteso anche da chi si dichiara interessato (anche solo superficialmente) a questi temi.

Tutto nasce dall'affermazione altrui che Megamatrice ricostruisca le parentele ma non sia utile per sapere altri aspetti della "vita" dell'animale. Senza entrare nel merito di cosa sia la "vita" di un fossile e di come si possa conoscerla in modo scientifico, mi soffermo sull'altra questione indotta da quelle parole.

A differenza di quanto affermi la frase a cui alludevo sopra, Megamatrice aiuta molto a capire i theropodi di ieri, non solo le loro parentele.

Per comprendere questa frase che a qualcuno sembrerà incomprensibile, saliamo sulle spalle di un gigante della biologia del XX secolo, Theodosius Dobzhansky. Un articolo famosissimo di Dobzhansky (1973) spiegava agli insegnati di scienze americani come nulla di ciò che era argomento della biologia avesse senso se non alla luce della teoria evolutiva darwiniana. L'anatomia, il comportamento, la fisiologia, la distribuzione geografica, il record fossile, ogni aspetto degli esseri viventi, infatti, è spiegabile in modo coerente solamente alla luce dell'evoluzione.

A questo punto, è necessario capire cos'è questa evoluzione che i biologi devono conoscere per avere il sistema di riferimento di ogni cosa che studiano. L'evoluzione non è un'astratta affermazione di "A discende da B", ma è un sistema di collegamenti temporali elaborati dai dati disponibili (anatomia, genetica, ecc...) sulla base di due assunti darwiniani, ovvero, (a) la discendenza comune e (b) l'evoluzione come discendenza con modificazioni. La combinazione di questi due concetti è alla base della sistematica filogenetica, il metodo che gli evoluzionisti usano per ricostruire l'evoluzione. Il risultato dell'analisi filogenetica ha vari livelli di profondità concettuale.

1° livello. Le relazioni di parentela.

Il primo e più immediato livello delle analisi filogenetiche, quello che tutti conoscono, è quello delle relazioni di parentela. La filogenesi stabilisce se la specie A è più imparentata con la sepcie B o con la specie C. Ad esempio, le analisi filogenetiche indicano che Tyrannosaurus rex è più imparentato con Passer domesticus che con Allosaurus fragilis.

2° livello. La distribuzione dei caratteri.

Il secondo livello deriva dalla distribuzione dei caratteri derivata dalle parentele (e, a sua volta, alla base delle parentele). Se la specie A è più vicina alla specie B che alla C, allora i caratteri che uniscono A e B sono comparsi evolutivamente dopo di quelli in comune tra A e C. Ciò, pertanto, introduce la STORIA nella filogenesi: la sequenza delle trasformazioni evolutive. Ad esempio, siccome i carnosauri come Allosaurus sono più lontani dagli uccelli rispetto a Tyrannosaurus, le caratteristiche in comune tra uccelli e carnosauri (ad esempio, una coda distalmente rigida e la presenza di solo 3 dita funzionali nella mano) sono comparse prima di quelle condivise con Tyrannosaurus (ad esempio, il metatarso compatto ed allungato, la riduzione del caudofemorale). Conoscere la sequenza evolutiva ci permette di scartare certi scenari evolutivi rispetto ad altri. Ad esempio, siccome anche gli oviraptorosauri hanno le penne come i paaviani, l'origine delle penne non è legata all'origine di adattamenti arboricoli nei paraviani.

3° livello. L'infererenza filogenetica.

Il terzo livello è il meno noto, ma probabilmente il più profondo, perché permette di stabilire qualche aspetto di fenomeni di cui, per ora, non abbiamo prove dirette. Quindi, si tratta di uno strumento potentissimo per una disciplina come la paleontologia dove moltissimo dei fenomeni è privo di prove dirette.

Se una specie fossile è all'interno di un gruppo ai cui 2 estremi (esterno e interno) ha forme note anche per parti non ossse (parti molli, comportamento, ecc..) è possibile utilizzare le specie di cui si conosce qualcosa "in più delle ossa" per stabilire anche qualcosa della specie di cui si conoscono solo le ossa. Si chiama "phylogenetic bracketing", o, come dico io in italiano, "inferenza filogenetica".

Ad esempio, non conosciamo come nidificasse Velociraptor. Tuttavia, conosciamo come nidificavano oviraptoridi e molti uccelli basali di oggi (tinamiformi, struzzi e galliformi). Sulla base delle caratterostiche condivise da oviraptoridi e uccelli possiamo stabilire quali siano le più probabili caratteristiche nidificatorie di Velociraptor sulla base dei dati attuali. Ciò, quindi, permette di determinare con una buona stima delle caratteristiche altrimenti sconosciute.
Un altro esempio: la muscolatura di Tyrannosaurus può essere dedotta solo in parte dal suo scheletro, dato che le aree di inserzione spesso sono ambigue e non è chiaro quale muscolo si attaccasse in un determinato punto rispetto ad un altro. Tuttavia, siccome Tyrannosaurus è interno al gruppo composto da coccodrilli e uccelli, è possibile usare le strutture muscolari in comune tra uccelli e coccodrilli per stabilire con vari gradi di sicurezza quali muscoli fossero presenti e in quali posizioni. Questo non sarebbe possibile senza l'inquadramento filogenetico di Tyrannosaurus, e, quindi, senza la filogenesi.

Concludendo, nulla ha senso nella biologia (e nella paleontologia) se non alla luce dell'evoluzione. Ma siccome l'evoluzione ha senso solo come struttura filogenetica dedotta dai dati, allora nulla in biologia e paleontologia ha senso se non alla luce della struttura filogenetica.

Ed è così che ragionano i paleontologi di oggi. Essi devono sempre inquadrare il fenomeno che studiano alla luce della struttura filogenetica. Non farlo significa tornare all'epoca delle "storie proprio così" in cui ognuno costruiva il proprio modello evolutivo sulla base di ingiustificate "storie" plausibili ma non testabili.

Bibliografia:

Dobzhansky T. 1973, "Nothing in Biology Makes Sense Except in the Light of Evolution", American Biology Teacher, 35:  125-129.