Roditori, dinosauri e dintorni

[paolo]

RODITORI, DINOSAURI E DINTORNI.

I Roditori sono il più grande ordine della classe dei Mammiferi, con oltre 2000 specie, cioè circa il 40% di tutte le specie di Mammiferi.

L'ordine dei Roditori comprende animali con caratteristiche notevolmente differenti e presenti in tutti i continenti, con l'eccezione dell'Antartide. Ci sono specie che vivono sul terreno e altre scavatrici-sotterranee, simili alle talpe; specie arboricole e persino plananti; specie a vita anfibia, come i castori; specie a pelliccia morbida (il cincillà) o irta di aculei (l'istrice).

I Roditori sono uno dei primi ordini di Mammiferi moderni ad essersi diversificato.

I primi Mammiferi erano animali di piccole dimensioni, grosso modo come un topo, con abitudini notturne per sfuggire alle attenzioni dei grandi Rettili predatori. Secondo la teoria classica, che si ritrova nei testi di zoologia e anatomia comparata, solo dopo l'estinzione dei Dinosauri, avvenuta alla fine del Cretaceo, essi hanno potuto sfruttare con successo tutte le nicchie ecologiche lasciate vacanti.

Le nostre conoscenze sull'evoluzione sono tradizionalmente basate sullo studio dei fossili. Più recentemente è diventata disponibile l'analisi molecolare, mediante lo studio di marcatori e sequenze geniche, che ben si presta a ricostruire la filogenesi. Anzi, la sistematica molecolare ha addirittura rivoluzionato le nostre conoscenze sulla filogenesi dei Mammiferi, e ha consentito di stabilire nuove relazioni tra specie, alcune apparentemente sorprendenti, così come la parentela tra balena e ippopotamo.

Sappiamo che circa 180 milioni di anni fa l'evoluzione dei progenitori degli attuali Mammiferi ha imboccato due strade diverse: una ha dato origine ai quelli che sono i più primitivi Mammiferi oggi esistenti, ovvero Monotremi (come l'ornitorinco) e Marsupiali (il canguro); l'altra ha portato a tutti gli altri ordini di moderni Mammiferi.

Questa seconda strada si è nuovamente biforcata circa 120 milioni di anni fa. Da un ramo si sono evoluti i Roditori propriamente detti (criceti da una parte, e topi e ratti dall'altra); mentre dall'altro, verso i 100 milioni di anni fa, una linea diverge verso le cavie e una verso tutti gli altri Mammiferi, compresi i Primati e l'Uomo (apparso "solo" 20 milioni di anni fa).

I fossili suggeriscono un'ampia diffusione (radiazione) dei Roditori 65-55 milioni di anni fa, cioè all'inizio del Terziario, nel periodo detto Paleocene, in concomitanza con l'improvvisa scomparsa dei fossili di Dinosauro. Per contro, i dati molecolari indicano una datazione compresa tra 125 e 100 milioni di anni fa, spostando quindi sensibilmente all'indietro la loro radiazione.

I Caviomorfi viventi sono ristretti al Sud America, dove essi appaiono improvvisamente in fossili di 38-32 milioni di anni fa, ma ci sono evidenze paleontologiche di un'origine africana delle cavie prima dell'intervallo di tempo considerato.

Che cosa ci insegnano questi dati, riguardo la Cavia e i Roditori in generale?

Direi molte cose.

1.

La cavia è molto più vicina all'uomo di quanto non lo siano le altre specie di Roditori.

2.

Le cavie, così come noi le conosciamo, vivono nell'America meridionale, ma sono originarie del continente africano. La cosa non deve stupire se pensiamo che l'aspetto della Terra era un tempo ben diverso da quello attuale. Durante il Cretaceo esistevano due grandi continenti: quello meridionale (Gondwana) e quello settentrionale (Laurasia), separati da un mare, la Tetide. Più tardi, sempre nel Cretaceo, ma circa 100 milioni di anni fa, si verificò la separazione delle masse terrestri di Africa e Sud America. Evidentemente le cavie si sono trovate bene nel continente americano!

3.

Lo studio molecolare fornisce continuamente nuove informazioni, che vanno ad integrare e talvolta a correggere quelle già in nostro possesso. Sebbene i Cavidi si siano differenziati precocemente dagli altri Roditori, le più recenti evidenze molecolari ne confermano l'appartenenza all'ordine dei Roditori e non ad un ordine apparentato degli Istricomorfi, come ipotizzato solo pochi anni fa in base all'analisi del genoma mitocondriale.

4.

I dati molecolari hanno datato l'inizio della radiazione dei Mammiferi ben prima dell'estinzione dei Dinosauri. I Roditori e i loro antenati sarebbero quindi sorprendentemente antichi e sarebbero inizialmente vissuti fianco a fianco con i Dinosauri stessi.

Ovviamente la contemporanea ingombrante presenza dei Dinosauri avrà limitato l'evoluzione dei Mammiferi di maggiori dimensioni e l'utilizzo di un maggior numero di nicchie ecologiche. A questo proposito è interessante notare che l'espansione dei moderni Mammiferi ha coinciso proprio con la scomparsa dei Dinosauri più piccoli, quelli che molto probabilmente erano in diretta competizione con i nuovi arrivati.

Comunque, molto prima dell'estinzione dei grandi Rettili, nei Mammiferi hanno avuto luogo molte innovazioni a livello della funzione cerebrale, riproduttiva e del metabolismo, che dovevano in seguito rivelarsi vincenti.

Dopo l'estinzione di massa dei Dinosauri, avvenuta 65 milioni di anni fa, i Mammiferi diedero luogo ad una rapida diversificazione di forme e dimensioni, anche se per tutto il Paleocene furono i più piccoli tra loro a continuare a dominare la scena.

5.

Uno dei marcatori più utilizzati nello studio della filogenesi dei Vertebrati è il gene che codifica il Fattore von Willebrand, una proteina che gioca un ruolo fondamentale nell'emostasi, quel processo che consente di arrestare le emorragie per arrivare poi alla riparazione delle ferite.

In presenza di una lesione vasale il Fattore von Willebrand consente alle piastrine del sangue di aggregare tra loro e di aderire alla parete del vaso danneggiato, formando il cosiddetto tappo piastrinico, che sarà poi consolidato da altri fattori della coagulazione del sangue.

Si tratta quindi di una risposta funzionale molto sofisticata, presente nei Vertebrati da 450 milioni di anni. La presenza del gene per il Fattore nei Roditori (e nei Mammiferi in generale), con regioni funzionali altamente conservate, testimonia l'alto livello evolutivo dell'ordine.

Una molecola contenente parte della struttura del Fattore von Willebrand è presente già nella Drosophila, il comune moscerino della frutta, dove però, mancando le piastrine nell'emolinfa, il meccanismo dell'emostasi deve essere notevolmente differente da quello noto nei Mammiferi.

Riferimenti bibliografici.

- Asher RJ. A web-database of mammalian morphology and reanalysis of placental phylogeny. BMC Evol Biol 2007; 7: 108-117.

- Bromham L, Phillips MJ, Penny D. Growing up with dinosaurs: molecular dates and the mammalian radiation. TREE 1999; 14: 113-118.

- Davidson CJ, Tuddenham EG, McVey JH. 450 million years of hemostasis. J Thromb Haemost 2003; 1: 1487-1494.

- Goto A, Kumagai T, Kumagai C, Hirose J, Narita H, Mori H, Kadowaki T, Beck K, Kitagawa Y. A Drosophila haemocyte-specific protein, hemolectin, similar to human von Willebrand factor. Biochem J 2001; 359: 99-108.

- Huchon D, Catzeflis FM, Douzery EJP. Molecular evolution of the nuclear von Willebrand factor gene in mammals and the phylogeny of rodents. Mol Biol Evol 1999; 16: 577-589.

- Huchon D, Madsen O, Sibbald MJJB, Ament K, Stanhope MJ, Catzeflis F, de Jong WW, Douzery EJP. Rodent phylogeny and a timescale for the evolution of glires: evidence from an extensive taxon sampling using three nuclear genes. Mol Biol Evol 2002; 19: 1053-1065.

- Murphy WJ, Eizirik E, Johnson WE, Zhang YP, Ryder OA, O'Brien SJ. Molecular phylogenetics and the origins of placental mammals. Nature 2001; 409: 614-618.

- Perutelli P, Biglino P, Mori PG. von Willebrand factor: biological function and molecular defects. Pediatr Hematol Oncol 1997; 14: 499-512.

- Porter CA, Goodman M, Stanhope MJ. Evidence on mammalian phylogeny from sequences of exon 28 of the von Willebrand factor gene.  Mol Phylogenet Evol 1996; 5: 89-101.

- Wildman DE, Uddin M, Opazo JC, Liu G, Lefort V, Guindon S, Gascuel O, Grossman LI, Romero R, Goodman M. Genomics, biogeography, and the diversification of placental mammals. Proc Natl Acad Sci USA 2007; 104: 14395-14400.