Dai rettili ai mammiferi

Articolazione mammaliana, rettiliana. Occlusione dei denti e molte altre curiosità di anatomia comparata dei vertebrati

Stefano Rossignoli 31 maggio 2010

Ritengo che questo sia un argomento estremamente affascinante perchè ci riguarda. Riguarda la nostra storia da vicino, in fin dei conti chi sta leggendo è un mammifero, no? …come un cane, un gatto, un cavallo, un pipistrello, un delfino…

Il mio Gatto 'Scaccabarozzo'!

Sono tante le novità che sono entrate ‘in gioco’ con la comparsa dei mammiferi sul nostro pianeta, ma qui ci occuperemo solamente degli aspetti che ritengo più intriganti e comunque basilari…

Per prima cosa, localiziamo nel tempo questo passaggio: siamo nel Triassico Superiore – Giurassico inferiore tra 220 Ma (milioni di anni fa!) e 200 Ma circa!
I più antichi mammiferi certi sono strati trovati nel Texas e risalgono al Giurassico inferiore. Mi pare ovvio che stiamo parlando di fossili!!!
I rettili che più si avvicinano ai mammiferi anatomicamente parlando compaiono qualche decina di milioni di anni prima, nel Permiano e sono i rettili Sinapsidi.
Ci sono forme che ricordano incredibilmente un mammifero, ma sono ‘ancora’ rettili.
Uno dei più curiosi è Trinaxodon trovato in Antartide e Africa del sud (ricordatevi che nel Permiano si forma Pangea ed Antartide ed Africa del sud erano attaccati.)

Ora vediamo quali caratteri vengono utilizzati per distinguere un rettile da un mammifero…
In teoria un mammifero allatta con le mammelle che sono ghiandole molto simili come origine a quelle annesse ai peli (altra caratteristica da mammifero).
Purtroppo per nostra sfortuna mammelle, peli, pelle sono parti molli ed è improbabile che si conservino fossilizzando e per ora non sono mai stati trovati fossili così antichi con peli, ecc.
Quindi dobbiamo accontentarci di analizzare le modifiche alle parti dure, ovvero a quelle riguardanti le ossa e i denti.

Ci riferiremo quindi soprattutto a due caratteristiche acquisite dai mammiferi:
– La ‘nuova’ dentatura
– L’articolazione mandibolare

Le modificazioni che riguardano i denti passando da rettili a mammiferi sono molteplici.

Le principali: Per prima cosa la perfetta occlusione tra cuspidi di un dente con le fossette di quello opposto.
Già. Non succede in tutti i vertebrati!
Ogni tanto qualcuno mi dice che invidia un pesce, un anfibio o un rettile perchè questi possono sostituire in continuazione i denti che cadono.
Sarà positivo, ma proprio per questo non possono masticare.
La masticazione è un’acquisizione dei mammiferi (…e di alcuni Adrosauri, dinosauri vegetariani che in qualche modo erano riusciti ad ‘ottenere’ la possibilità di masticare…)

L’occlusione era già tipica di alcuni rettili che hanno preceduto i mammiferi sulla loro linea evolutiva, ma la perfetta occlusione si ottenne con la difidonzia tipicamente mammaliana, cioè la possibilità di avere un unico cambio della dentatura nel corso della vita, da quella da latte a quella definitiva…
Eh già. Lo spettacolo che vediamo in un bimbo che cresce e perde i suoi dentini in favore di quelli nuovi e definitivi è una nostra caratteristica antichissima.

Concludendo sui denti, nei mammiferi compaiono anche i denti con più radici

Per quanto riguarda l’articolazione della mandibola, la modificazione scheletrica avvenuta ritengo sia tra le più affascinanti di sempre…ma veniamo al dunque!!!

Si assiste dal suddetto Trinaxodon (permiano) a Morganucodon (il primo vero e sicuro mammifero del Giurassico inferiore!) ad una vera e propria migrazione e sostituzione delle ossa che compongono l’articolazione.

Lo so che è complicato, ma datemi qualche riga…
Nei rettili sinapsidi l’articolazione mandibolare è formata da due ossa: l’articolare che si trova sulla mandibola e Il quadrato che si trova fisso sulla parte di cranio connessa al neurocranio (la parte che contiene e protegge il cervello …o encefalo).

Mandibola Rettile Sinapside - Mammifero primitivo

Nei mammiferi l’articolare e il quadrato invece si spostano superiormente e all’indietro andando a formare niente di meno che martello e incudine che diventeranno responsabili della trasmissione delle onde acustiche sulla membrana timpanica.
L’articolazione della mandibola verrà sostituita da quella tra squamoso e dentale (che compone interamente la mandibola dei mammiferi…)

In un rettile del permiano, molto vicino ai mammiferi (Probainognatus), sia articolare-quadrato, sia dentale-squamoso partecipano all’articolazione che risulta quindi forse un’articolazione intermedia anche se non è chiarissima l’interpretazione.
Sembra comunque che già da prima di questo stadio, l’articolare e il quadrato potessero partecipare nella conduzione delle vibrazioni alla staffa e quindi al timpano…(da uno studio di Allin 1975).

Articolare e quadrato (divenuti martello e incudine) poi si riducono notevolmente di dimensioni consentendo via via una percezione di frequenze sempre più alte rispetto a quelle percepite comunemente dai rettili che conosciamo.

Bibliografia:
Michael J. Benton ‘Paleontologia dei Vertebrati’ (trad. italiana S. Renesto e A. Tintori) che poi è un libro che vi consiglio…
..e un sacco di libri di Anatomia comparata tra cui: Romer and Parson, Kent, Baumont-Cassier e anche qualcosa di più nuovo per fortuna…

La sismica a rifrazione

I rilievi geosismici sono uno dei metodi utilizzati per fare indagini geologiche nel sottosuolo.
Il metodo si basa sulla rifrazione delle onde che passano attraverso vari strati che compongono la crosta terrestre.
Quando un’onda passa da un materiale ad un altro, cambia il suo angolo e la sua velocità.
In parte passa attraverso il nuovo strato e in parte viene riflessa.
Per ottenere un profilo geosismico di ciò che sta sotto quindi bisogna produrre onde al suolo, solitamente con cariche esplosive molto potenti e poi analizzare a che velocità e con che angolo ritornano in superficie.
Analizzando il complesso ‘treno di onde’ che torna in superficie (cosa che oggi viene fatta con potenti software), si può capire come è la successione di strati e la loro posizione nel sottosuolo.

L’origine dei Laghi sub-alpini

Lago Maggiore, Lago di Lugano, Lago di Como, Lago d’Iseo, Lago di Garda… hanno tutti un’origine comune.
Perchè parlare dell’origine di questi laghi?
L’argomento mi affascina perchè permette di comprendere ancor meglio una piccola fetta della storia del nostro pianeta che ci riguarda da vicino…

Stefano Rossignoli 8 aprile 2010

Monte San Giorgio e lago di Lugano dal Monte Generoso

Lago Maggiore, Lago di Lugano, Lago di Como, Lago d’Iseo, Lago di Garda… hanno tutti un’origine comune.
Perchè parlare dell’origine di questi laghi?
L’argomento mi affascina perchè permette di comprendere ancor meglio una piccola fetta della storia del nostro pianeta che ci riguarda da vicino…

Un bel giro sui ‘nostri’ laghi resta sempre qualcosa di affascinante dal punto di vista naturalistico, e anche storico, ma a cosa dobbiamo la loro origine?

In passato, vista la forma ad U del fondale di questi laghi, si pensava che l’origine fosse glaciale.
Infatti, sappiamo che nelle glaciazioni quaternarie avvenute tra almeno  800.000 e 20.000 anni fa circa, queste zone erano ricoperte da ghiacciai spessi anche migliaia di metri che hanno lasciato enormi morene fino all’attuale Pianura Padana.
E dove passano i ghiacciai, data la loro capacità erosiva e il sedimento trasportato alla base, normalmente rimane una vallata che ha una forma di U.
Questo è tutto vero, ma attraverso i rilievi geosismici si è visto che il fondale di questi laghi è occupato da detriti e sedimenti per una profondità di decine e a volte centinaia di metri…
Più sotto poi si trovano le rocce, ma il profilo del fondo roccioso ha rivelato una sorpresa: E’ di forma a V e le vallate che hanno questa forma sono sempre di origine fluviale, cioè sono state scavate da un fiume…
Fin qui tutto a posto. Semplicemente i grandi ghiacciai quaternari sono passati in valli che esistevano già, ma il particolare più curioso è che il livello più basso delle valli fluviali, in corrispondenza dei laghi subalpini si trova più di 400m sotto il livello del mare attuale.

Lago Sub-alpino - Schema semplificato

Qui devo precisare che un fiume (salvo per un breve tratto dopo la sua foce oppure nelle zone continentali depresse, cioè sotto il livello del mare) di solito non può scavare più in basso del livello del mare …quindi???

Il livello del mare è stato più basso dell’attuale…

Se avete parlato qualche volta con un geologo o con un naturalista riguardo il livello del mare globale, vi avranno detto che più o meno 100m è sempre stato quello. …salvo rare eccezioni!!!

Una di queste eccezioni è proprio il Mar Mediterraneo.

Abbiamo già parlato dei movimenti della crosta terrestre e sappiamo che tutto cambia ad ogni istante ed è possibile ricostruire parte di questi movimenti del passato

Circa 7 milioni di anni fa, il Mar Mediterraneo era collegato all’Oceano Atlantico attraverso due stretti (non solo da uno come ora che è collegato all’Atlantico tramite lo Stretto di Gibilterra).
Poi, tra i 7 e i 6 milioni di anni fa circa, nel periodo Messiniano, a causa dei movimenti della crosta terrestre, i due stretti si sono chiusi e il Mar Mediterraneo si è più o meno prosciugato.
Questo è dovuto al fatto che il clima caldo caratteristico del Mar Mediterraneo fa evaporare molta più acqua di quella che viene immessa dai fiumi europei e africani. Se per assurdo si chiudessero ora lo stretto di Gibilterra e il canale di Suez (scavato artificialmente!), il Mar Mediterraneo inizierebbe a prosciugarsi anche oggi!!!
Il Mar Mediterraneo mantiene infatti il suo livello per la continua, anche se variabile, immissione di acqua dall’Oceano Atlantico e dall’Oceano Indiano (attraverso lo stretto di Gibilterra, il Mar Rosso e il Canale di Suez).

Nel Messiniano però si interruppe più volte l’ingresso di acqua atlantica (Il canale di Suez non c’era!!!) e così il livello del Mediterraneo cominciò ad abbassarsi.
Di conseguenza il corso dei fiumi si allungava e questi scavavano anche dove non avevano mai scavato prima formando valli sempre più profonde…

Nel frattempo, mentre l’acqua evaporava, si depositava sul fondo anche una grandissima quantità di sali che erano sciolti nell’acqua, principalmente Salgemma (cioè il sale marino chiamato anche Halite) e Gesso.
Questo strato di sali è stato trovato inizialmente tramite rilievi geosismici e successivamente attraverso le perforazioni ed è una prova ulteriore dell’abbassamento del livello del Mediterraneo per evaporazione.

Quando poi si aprì ‘definitivamente’ lo stretto di Gibilterra, l’acqua occupò nuovamente il bacino del Mediterraneo che ritornò al suo livello abituale.
Iniziò a formarsi la Pianura Padana per l’accumulo dei sedimenti fluviali circa 4 milioni di anni dopo iniziò il Quaternario con le sue grandi glaciazioni che portarono la zona dei laghi subalpini alla situazione attuale che ben conosciamo.

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