Halszkaraptor Strikes Back! – Episodio 3: Una faccetta inaspettata

Nei precedenti episodi di questa serie (Ep.1 ed Ep. 2), ho introdotto tutti gli elementi della diatriba sull'omologia della furcula aviana (e theropodiana). Questi elementi ora vi aiuteranno a comprendere il mio stupore quando, una volta analizzate le scansioni tomografiche delle nuove ossa scoperte nella regione pettorale di Halszkaraptor, vidi questo:

Vista ventrale (superficie esterna) e dorsale (superficie verso la cavità toracica) della furcula e dello sterno di Halszkaraptor ricavate dalle scansioni tomografiche. Le parti con l'esclamazione non si erano mai viste prima in un dinosauro!

Si tratta della scansione della furcula e dello sterno: a sinistra, visti dalla prospettiva ventrale (ovvero, come apparirebbero se osservati da sotto la pancia dell'animale), a destra, visti "dall'interno" della cavità toracica di Halszkaraptor. Si vede chiaramente che la furcula è a forma di “V” (il ramo destro è conservato solo in parte: in generale, la parte destra dell'arto anteriore è conservata peggio di quella sinistra). Nel suo apice posteriore - rivolto verso lo sterno - la furcula si proietta con un processo allungato, una “linguetta” che scorre proprio sotto lo sterno. Questo processo allungato è presente anche in altri theropodi e in molti uccelli odierni, e prende il nome di ipocleido. La particolarità dell'ipocleido di Halszkaraptor è che esso non si limita a proiettarsi verso lo sterno, ma è letteralmente alloggiato tra le due piastre dello sterno. Non solo, ma se osserviamo la furcula dal lato opposto a quello ventrale (ovvero, dall'interno della cavità toracica) vediamo che la regione posteriore dell'osso, incluso l'ipocleido, è scavata da una fossa a forma di cuore (è "bilobata"), posizionata al centro lungo l'asse lungo dell'ipocleido. 

Inizialmente, ritenevo che questa fossa fosse di natura pneumatica, ovvero fossa la prova che Halszkaraptor fosse munito del sacco aereo clavicolare, un diverticolo del sistema respiratorio che negli uccelli moderni (e forse in altri theropodi) pneumatizza la furcula. Quando però visualizziamo contemporaneamente sia la scansione della furcula che quella dello sterno, l'ipotesi “pneumatica” per quella fossa viene smentita: sebbene la piastra sternale destra sia in parte erosa, la sinistra mostra chiaramente che le estremità anteriori delle due piastre dello sterno alloggiano dentro le due metà destra e sinistra della fossa della furcula! La fossa non è un recesso pneumatico bensì una faccetta articolare, il punto di giunzione tra ossa distinte: ovvero, in Halszkaraptor, le due piastre dello sterno si “agganciano” alla furcula a livello dell'ipocleido!

Nessun altro theropode ha la furcula "agganciata" allo sterno! La scoperta era così significativa che abbiamo deciso di preparare ulteriormente il fossile, ovvero di rimuovere meccanicamente parte della matrice rocciosa ancora presente nel blocco, così da esporre la furcula per confermare "dal vivo" quanto appariva dalle scansioni tomografiche. E così è stato (fa davvero una sensazione strana vedere ad occhio nudo elementi di Halszkaraptor che finora avevamo solo "elaborato" digitalmente dalle micro-TAC).

La furcula vede la luce per la prima volta in 75 milioni di anni. E si conferma articolata allo sterno (freccia)! (Foto di T. Hubin)

A questo punto, uno potrebbe fermarsi qui e considerare la furcula di Halszkaraptor come una della sue tante bizzarre specializzazioni. In effetti, è plausibile che la particolare articolazione tra sterno e furcula possa essere legata ai peculiari adattamenti di questo dinosauro, come l'allungamento del collo e l'eventuale uso dell'arto anteriore nel nuoto. Queste spiegazioni adattative sono sicuramente pertinenti per comprendere la particolare morfologia di Halszkaraptor, ma non sono sufficienti. Per comprendere quanto inattesa sia la scoperta di una articolazione tra furcula e sterno in un theropode, occorre fare una comparazione che vada oltre i theropodi. Infatti, il modo con cui furcula e sterno articolano tra loro ci trasmette un messaggio che va ben oltre i dinosauri predatori. Un messaggio che ha implicazioni generali sulla genesi stessa della furcula!

Facciamo un passo indietro, e torniamo al precedente post in cui ho illustrato le varie ipotesi sull'omologia (ed origine) della furcula. Colleghiamo i concetti presentati in quel post con le osservazioni esposte in questo. Se dovessimo descrivere la furcula di Halszkaraptor ignorando per un attimo le altre furcule dei theropodi e degli uccelli, ma basandoci sull'impianto generale del sistema pettorale dei rettili, come interpreteremmo la sua morfologia? Diremmo che la furcula di Halszkaraptor è un osso singolo, mediano, che si biforca per articolare con le due scapole e che si proietta posteriormente tramite un processo mediano che “scorre” ventralmente alla regione anteriore delle piastre sternali, con le quali è in contatto.

Se chiedete ad un biologo esperto in anatomia dei rettili a quale osso corrisponda la definizione in grassetto qui sopra, il biologo non avrebbe dubbi nel commentare che quella è la descrizione dell'interclavicola. L'interclavicola è difatti un osso mediano, che si biforca che contattare le scapole, e che presenta un processo posteriore che si proietta ventralmente alla parte anteriore dello sterno, con cui è in contatto. Ovvero, vista dalla prospettiva più ampia dell'anatomia comparata dei rettili, la furcula di Halszkaraptor è equivalente - sia come posizione che come relazione con le altre ossa - all'interclavicola rettiliana. Ma tale equivalenza, in anatomia comparata, è la base della omologia primaria, il criterio con cui noi stabiliamo che gli organi di due animali differenti sono manifestazioni evolutive della "medesima" struttura anatomica. Le implicazioni generali della scoperta della furcula in Halszkaraptor è che per la prima volta il fossile di un theropode supporta direttamente l'ipotesi che la furcula non sia omologa alle clavicole (come sostenuto dalla maggioranza dei paleontologi negli ultimi decenni) bensì sia omologa all'interclavicola (come sostenuto principalmente dagli studiosi dell'embriogenesi degli uccelli).

Il sistema furcula-sterno di Halszkaraptor combina elementi del sistema "rettiliano" (a sinistra) e di quello aviano (a destra) secondo l'ipotesi interclavicolare per l'omologia della furcula.

Le implicazioni di questa scoperta sono innumerevoli. In un articolo, pubblicato in questi giorni (Cau et al. 2021), descriviamo la regione pettorale di Halszkaraptor e la confrontiamo sia con gli uccelli che con i rettili moderni. Dall'omologia con l'interclavicola, sosteniamo un nuovo scenario per l'origine e l'evoluzione della furcula, ed identifichiamo la “causa adattativa” di questo osso, il processo che ne ha plasmato la forma ben prima dell'origine del volo.

Questo scenario sarà l'oggetto del prossimo post di questa serie.

[Nota: i 4 episodi di questa serie sono pubblicati simultaneamente, in sequenza: Episodio 4]

Bibliografia:

Cau A., Beyrand V., Barsbold R., Tsogtbaatar K., Godefroit P. 2021 - Unusual pectoral apparatus in a predatory dinosaur resolves avian wishbone homology. Scientific Reports DOI: 10.1038/s41598-021-94285-3 www.nature.com/articles/s41598-021-94285-3