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Fossile cambriano sposta indietro l’evoluzione del cervello complesso

Il cervello anatomicamente complesso è più antico del previsto e nel corso dell'evoluzione è andato incontro a ben poche modificazioni

Scritto da Camilla Di Barbora il 12.10.2012

Il cervello anatomicamente complesso è più antico del previsto e nel corso dell’evoluzione è andato incontro a ben poche modificazioni. È quanto sostiene uno studio condotto da un gruppo di ricerca coordinato da Nicholas J. Strausfeld, neurobiologo dell’Università dell’Arizona (UA) e pubblicato su Nature l’11 ottobre 2012. Nel sito di Chengjiang nella Provincia dello Yunnan in Cina, immerso in rocce risalenti a 520 milioni di anni fa, i ricercatori hanno rinvenuto un fossile in cui sono osservabili strutture cerebrali complesse, la cui scoperta potrebbe risolvere un lungo dibattito su come e quando il cervello si sia evoluto. Il reperto – straordinariamente ben conservato grazie alla scarsa presenza di ossigeno che ne ha impedito la distruzione batterica – appartiene a uno tra i primi artropodi apparsi sul nostro Pianeta, il Fuxianhuia protensa, una linea evolutiva ormai estinta che combina una avanzata anatomia del cervello con uno schema corporeo primitivo. 

Crediti: Specimen photo: Xiaoya Ma; Nicholas Strausfeld

 

Il fossile fa luce sulla storia evolutiva degli artropodi, il gruppo tassonomico che comprende crostacei, aracnidi e insetti. “Nessuno si aspettava che un cervello così avanzato si fosse evoluto così presto nella storia degli animali pluricellulari”, ha detto Strausfeld. Paleontologi e biologi evoluzionisti non sono ancora d’accordo su come esattamente si siano evoluti gli artropodi e su quale antenato comune abbia dato origine agli insetti. Alcuni credono che derivino da un antenato che ha dato origine alla classe Malacostraca, di cui fanno parte crostacei, tra cui granchi e gamberi, mentre altri puntano più sulla linea evolutiva di crostacei meno noti, i branchiopodi, che comprendono, ad esempio, le artemie saline. 

Dopo aver studiato il reperto e averne esaminato i neuropili – porzioni del cervello con particolari funzioni (come la raccolta e l’elaborazione degli input provenienti dagli organi sensoriali) e al cui interno vi sono sinapsi, dendriti e assoni che consentono la comunicazione tra le cellule – gli autori ritengono improbabile che i branchiopodi possano essere gli antenati degli insetti. “Ci siamo resi conto che il cervello del fossile di Fuxianhuia protensa ha tre neuropili consecutivi nelle regioni ottiche, che una volta erano probabilmente collegati da fibre nervose in uno schema a croce, come avviene negli insetti e nei malacostraci, ma non nei branchiopodi, dove i neuropili ottici sono solo due e non sono collegati da fibre che si intersecano”. Inoltre, il cervello doveva essere composto da tre segmenti fusi, mentre nei branchiopodi sono fusi solo due segmenti. “In linea di principio, quello di Fuxianhuia è un cervello molto moderno in un animale antico” afferma Strausfeld.

“È notevole come il modello originario del sistema nervoso sia rimasto pressoché lo stesso nel corso di oltre 550 milioni di anni” ha aggiunto Strausfeld. Il fossile supporta l’idea che da quando si è evoluta la struttura di base del cervello dell’artropode, essa sia cambiata poco nel corso del tempo. Laddove invece, i componenti periferici, come gli occhi, le antenne, le altre appendici, gli organi sensoriali, ecc. si sono molto diversificati e specializzati in compiti diversi. Secondo gli autori la sorprendente somiglianza dell’anatomia neurale del fossile con quella degli insetti moderni e di alcuni crostacei suggerisce che il “cervello piuttosto sofisticato” di Fuxianhuia si sia evoluto per riuscire a elaborare informazioni visive sempre più complesse. “Ogni volta che un apparato visivo ha iniziato a evolvere, si è probabilmente verificata una forte pressione selettiva per ottimizzare i sistemi neurali a suo sostegno” osserva Strausfeld. Soltanto lo studio di ulteriori esemplari permetterà di dire se gli artropodi del periodo Cambriano abbiano sviluppato una struttura cerebrale complessa proprio per rispondere alle esigenze di una accresciuta capacità visiva.

 

Xiaoya Ma et alii “Complex brain and optic lobes in an early Cambrian arthropod”. Nature, 10 ottore 2012.

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