Negli uccelli a coda corta, i muscoli
ileofibulari generano una forza estensoria che controbilancia lo
spostamento anteriore del baricentro, mantenendo una postura
semi-eretta.
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Il bauplan (il modello generale
della struttura corporea) dei theropodi ha una serie di vincoli che
incanalano la traiettoria evolutiva dei vari gruppi, anche quando
questi apparentemente deviano marcatamente gli uni dagli altri.
Il principale vincolo biomeccanico nei
theropodi è la postura bipede obbligatoria. Questo vincolo detta la
seguente regola: caro theropode, puoi modificare e sviluppare
qualsivoglia adattamento ti pare, a patto che non vai a mettere in
crisi la postura bipede. Il bipedismo funziona fintanto che il
baricentro del corpo scarica a livello degli arti posteriori. Qualora
il baricentro sia costretto a spostarsi da quella posizione, devono
insorgere modificazioni che compensano tale spostamento. Ibrahim et
al. (2014) propongono la ormai famigerata ricostruzione quadrupede
per Spinosaurus. La loro ipotesi è la risposta radicale
all’impossibilità di violare il vincolo del bipedismo nei
theropodi. Difatti, siccome la loro ricostruzione scheletrica produce
un animale con un baricentro molto spostato anteriormente, essi
concludono che ciò imponga l’evoluzione della postura quadrupede.
Il loro ragionamento è corretto, nella logica: un theropode bipede
con il baricentro spostato così anteriormente non potrebbe
funzionare, quindi è da abbandonare, per sostituirlo con un
theropode quadrupede.
Va sottolineato che l'ipotesi sostenuta
da Ibrahim et al. (2014) è formata da due sotto-ipotesi:
Ipotesi 1: Il baricentro di Spinosaurus
era spostato anteriormente.
Ipotesi 2: Per ovviare allo spostamento
anteriore del baricentro, Spinosaurus era quadrupede.
Ipotesi 2 deriva necessariamente da
Ipotesi 1, tuttavia, Ipotesi 1 può essere valida indipendentemente
da Ipotesi 2.
Ovvero, possiamo avere 3 scenari:
Scenario A: Ipotesi 1 è falsa.
Conclusioni: Ipotesi 2 non è necessaria. Spinosaurus è
bipede.
Scenario B: Ipotesi 1 è vera, ed
Ipotesi 2 è falsa. Conclusioni: Spinosaurus era bipede con
adattamenti per compensare lo spostamento del baricentro.
Scenario C: Ipotesi 1 è vera, ed
Ipotesi 2 è vera. Spinosaurus è quadrupede.
La maggioranza degli autori segue
Scenario A. Ibrahim et al. Sostengono Scenario C. Esso è il più
radicale, e richiede che ambo Ipotesi 1 e 2 siano vere.
Io ho proposto Scenario B.
Infatti, in alcuni post passati, ho
discusso e proposto una possibile soluzione alla controversia: una
postura bipede ma non orizzontale, ovvero semi-eretta, potrebbe
essere un compromesso tra la validità del baricentro anteriorizzato
di Ibrahim et al. (2014) senza dover ricorrere alla postura
quadrupede che, ripeto quanto scritto in passato, attualmente non ha
alcuna prova anatomica a suo favore (in particolare, ossa del cinto
pettorale e del braccio che mostrino adattamenti al quadrupedismo).
Qualcuno potrebbe obiettare che io
rifiuto l’ipotesi quadrupede, sostenendo che non ha alcuna prova
anatomica a suo favore, ma poi propongo un’alternativa anche questa
priva di prove anatomiche a favore.
In realtà, la mia ipotesi ha molte
prove a favore, già verificabili nello scheletro di Spinosaurus
di Ibrahim et al. (2014).
Per dimostrare la mia ipotesi, una
breve digressione negli aviali.
La principale novità anatomica degli
uccelli (in particolare, i pygostiliani, compresi quelli viventi) è
la estrema riduzione della coda. Nei theropodi la coda, oltre a
fungere da ancoraggio per i principali muscoli che muovono la gamba,
è un organo stabilizzatore: essa controbilancia il peso del corpo
posto anteriormente al baricentro. Cosa successe al baricentro degli
uccelli quando ridussero la coda? Ovviamente, se togliete la coda ad
un theropode, il suo baricentro si sposta anteriormente, sbilanciando
l’animale. Negli uccelli, questo sbilanciamento fu controbilanciato
modificando la postura del corpo, che invece di essere
sub-orizzontale come negli altri theropodi è divenuta semieretta.
Tecnicamente, gli uccelli hanno potenziato il sistema muscolare
deputato all’estensione del bacino, così che questo (e la colonna
vertebrale ancorata al bacino) possa essere mantenuto inclinato
anterodorsalmente. Il potenziamento del sistema estensore del bacino
si ottiene modificando dimensione e posizione di alcuni muscoli del
bacino e della gamba, in particolare, il muscolo ileofibulare.
Conseguenza di queste modifiche, negli uccelli abbiamo un femore più
corto e robusto che negli altri theropodi, il quale mostra inoltre
delle robuste aree di attacco per il muscolo ileofibulare. Queste
inserzioni scorrono lungo il margine posterolaterale del femore, e
negli uccelli sono riconoscibili da alcuni processi ossei prossimali
al condilo fibulare. Pertanto, noi possiamo usare questi caratteri
che differenziano il femore degli uccelli da quelli degli altri
theropodi per differenziare theropodi con postura prettamente
orizzontale da quelli con postura semieretta. Un theropode
semiorizzontale ha femore più allungato e meno robusto, e non mostra
robuste inserzioni ileofibulari. Un theropode semieretto ha femore
corto e robusto e mostra marcate inserzioni ileofibulari.
Ibrahim et al. (2014) descrivono il
femore del loro esemplare come più corto della tibia (un carattere
piuttosto anomalo per un theropode non-cursore di quelle
dimensioni!), e molto più robusto dei femori di altri theropodi di
dimensioni comparabili. Questi sono due caratteri da theropode
semieretto. Gli autori inoltre notano l'ipertrofia del quarto
trocantere (origine del muscolo caudofemorale) e propongono che esso
fosse sviluppato per generare la propulsione in acqua tramite le
gambe. Questa ipotesi è poco plausibile. Nei coccodrilli, il quarto
trocantere non è ipertrofico, nonostante che essi generino una
spinta natatoria proprio usando la coda. Devo concludere che
l'ipertrofia del quarto trocantere non è necessaria ad un arcosauro
con coda lunga adattato alla vita in acqua.
Quindi, quale era la funzione del
quarto trocantere di Spinosaurus? Siccome l'animale è
chiaramente non-cursorio, la funzione più probabile per queste
ipetrofie femorali è di natura posturale: il caudofemorale agiva da
estensore supplementare dell'ileo, e non per generare una spinta
locomotoria.
Questo ci riporta quindi all'ipotesi
della postura semi-eretta.
Negli uccelli, che hanno il muscolo
caudofemorale atrofizzato e la coda ridotta, il supporto posturale e
l'estensione dell'ileo sono mantenuti da vari muscoli del bacino, in
particolare il muscolo ileofibulari.
Come sono le inserzioni per il muscolo
ileofibulare in Spinosaurus?
Sia il nuovo esemplare di Ibrahim et
al. (2014), sia “Spinosaurus B” di Stromer (1934) mostrano
chiaramente una robusta cresta lungo il margine posterodistale del
femore, che si estende prossimalmente al condilo laterale. Questa
cresta delimita una distinta depressione che decorre lateralmente al
femore. Questi caratteri non sono presenti in altri grandi theropodi,
ma sono sinapomorfie degli uccelli ornithuromorfi, che hanno ridotto
la coda e sviluppato adattamenti per controbilanciare lo spostamento
anteriore del baricentro, in particolare, un momento estensore per il
muscolo ileofibulare, che decorre dalla lama postacetabolare al
margine posterolaterale del femore e si inserisce sulla testa della
fibula. In analogia con gli uccelli, la combinazione di caratteri nel
femore di Spinosaurus indica uno sviluppo significativo del
muscolo ileofibulare. Analogamente con il quarto trocantere, dato che
Spinosaurus non mostra adattamenti cursori, lo sviluppo di
questo muscolo deve essere legato a ragioni posturali più che
locomotorie. Pertanto, in analogia con gli uccelli, esso era deputato
allo sviluppo di un momento estensorio per il bacino, esattamente
come previsto dalla ipotesi della postura semieretta.
Lo scenario A fa una previsione: il
femore di Spinosaurus deve essere simile a quello degli altri
theropodi di dimensioni comparabili. Ciò è falsificato dalle
bizzarre caratteristiche del femore di questo taxon.
Lo scenario B fa una previsione: il
femore di Spinosaurus deve mostra adattamenti analoghi a
quelli degli uccelli con coda corta, indipendentemente da adattamenti
natatori. Questo scenario è confermato dall'osteologia del femore.
Lo scenario C fa una previsione: il
femore di Spinosaurus deve mostrare adattamenti alla
locomozione in acqua con propulsione generata dalla gamba. Negli
uccelli natatori, il femore presenta una espansione laterale del
condilo fibulare (freccia arancione nella Figura C), ed una cresta
cnemiale ipetrofica. Spinosaurus non mostra alcuno di questi
caratteri. Pertanto, la sua gamba non ha adattamenti per generare una
spinta efficace nell'acqua.
Concludendo: la combinazione di
caratteri visibili nel femore di Spinosaurus indica che questo
theropode aveva tutti requisiti per una postura bipede semieretta, la
quale è un adattamento per controbilanciare lo spostamento anteriore
del baricentro.
Ovvero, non occorre ricorrere alla
postura quadrupede per spiegare Spinosaurus.
A questo punto, nasce una domanda molto
interessante: è possibile che le espansioni alla base delle spine
neurali di Spinosaurus siano degli adattamenti muscolari per
“aiutare” il bacino nel mantenimento di una postura semi-eretta?
Ovvero, il potenziamento della muscolatura della regione epiassiale
toracica potrebbe giocare un ruolo chiave nello sviluppo di una
postura semi-eretta.
Questo spiegherebbe la bizzarra
espansione basale delle spine neurali dorsali. Già altre volte ho
sostenuto che Spinosaurus deve essere spiegato nella sua
totalità, senza forzature ed ipotesi ad-hoc. L'ipotesi semi-eretta
spiega bene le inusuali caratteristiche della gamba di Spinosaurus,
non richiede ipotesi ad-hoc (la postura quadrupede) e fa previsioni
che concordano con l'osservazione (l'espansione delle inserzioni
epiassiali dorsali alla base delle spine neurali).
Bibliografia:
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