Con così tante creature elusive che occupano gli angoli dimenticati della Terra, gli scienziati sono sempre immersi nei misteri che formano il tessuto del regno animale. Una grande parte del puzzle è capire come certi animali abbiano sviluppato caratteristiche distintive dai loro antenati che vivevano centinaia di millenni fa; per un gruppo di animali, gli Ecdysozoa, il dibattito sull’antica evoluzione dei loro sistemi nervosi è ora risolto grazie a un nuovo studio pubblicato su Science Advances.
Cosa sono gli Ecdysozoa?
Ecdysozoa è un gruppo di animali che include artropodi (insetti, crostacei), nematodi e altri organismi simili a vermi. Uno dei tratti distintivi degli animali ecdysozoani è l’ecdysis, il processo di muta o perdita del loro esoscheletro, una sorta di armatura protettiva che copre il loro corpo. Ultimamente, però, gli scienziati sono stati più preoccupati per la struttura interna degli Ecdysozoa, in particolare riguardo alle origini poco chiare dei loro sistemi nervosi. Il nuovo studio risolve questioni pressanti su questo mistero.
In precedenza, gli scienziati non erano sicuri di come esattamente si fosse sviluppato il cordone nervoso ventrale (un componente vitale del sistema nervoso centrale degli invertebrati) negli ecdysozoani. Tuttavia, un attento esame dei fossili del Cambriano (da 541 milioni a 485 milioni di anni fa) di Scalidophora, un sottogruppo di Ecdysozoa trovato in ambienti marini, ha rivelato l’origine della struttura del sistema nervoso di questi animali.
Il Dilemma del Sistema Nervoso
I sistemi nervosi centrali degli ecdysozoani, che includono il cervello e il cordone nervoso ventrale, hanno sconcertato gli scienziati in passato. Questo perché alcuni phyla all’interno del gruppo contengono diverse disposizioni dei cordoni nervosi ventrali; questo è evidente negli animali di Scalidophora, che includono vermi priapulidi, loriciferi e kinorinchi. I priapulidi hanno solo un singolo cordone nervoso ventrale, mentre i loriciferi e i kinorinchi hanno cordoni nervosi accoppiati. Questo solleva la domanda: l’antenato di tutti gli animali ecdysozoani aveva un cordone nervoso ventrale singolo o accoppiato? I ricercatori erano anche interessati a sapere perché i loriciferi e i kinorinchi condividono un design del sistema nervoso simile agli artropodi nonostante abbiano seguito linee evolutive diverse a un certo punto.
Connessioni a un Antenato Comune
L’indagine sui fossili ha fornito ai ricercatori le risposte che cercavano. Hanno studiato fossili rappresentanti Scalidophorani ancestrali del Kuanchuanpu Biota e del Chengjiang Biota del primo Cambriano, così come Ottoia prolifica (un antico verme simile ai priapulidi); i ricercatori hanno trovato strutture che correvano lungo il lato ventrale di questi organismi, allineandosi strettamente con i cordoni nervosi ventrali singoli visti nei priapulidi moderni.
Basandosi su questa scoperta, i nematoidi e i panartropodi, che includono artropodi, tardigradi (orsi d’acqua) e onicofori (vermi di velluto), si sono evoluti anche loro da un antenato comune che probabilmente aveva un singolo cordone nervoso. “Questo ci porta a proporre che l’antenato comune di tutti gli ecdysozoani possedesse un singolo cordone nervoso ventrale,” ha detto Chema Martin-Durán, un biologo della Queen Mary University di Londra, in un comunicato stampa. “I cordoni nervosi accoppiati osservati negli artropodi, loriciferi e kinorinchi probabilmente si sono evoluti indipendentemente, rappresentando tratti derivati.”
I Vantaggi di un Corpo Segmentato
Un altro tratto importante condiviso da alcuni ecdysozoani è un corpo segmentato, trovato nei loriciferi, kinorinchi e panartropodi. Questo piano corporeo fornisce grandi vantaggi a questi animali; uno studio del 2019 sulla segmentazione negli artropodi ha descritto il tratto come una “specializzazione simile a un ‘coltellino svizzero’ delle appendici” che permette agli artropodi di svolgere una varietà di funzioni che alla fine aiutano la loro sopravvivenza in molti ambienti. I ricercatori del nuovo studio affermano che questa struttura potrebbe essersi co-evoluta con le modifiche del sistema nervoso.
“L’emergere di cordoni nervosi accoppiati probabilmente ha facilitato una maggiore coordinazione del movimento, in particolare negli animali segmentati,” ha detto María Herranz, una biologa marina dell’Università Rey Juan Carlos di Madrid, Spagna, nel comunicato. “Durante la transizione Precambriano-Cambriano, i cambiamenti nei sistemi nervoso e muscolare erano probabilmente legati allo sviluppo delle appendici, permettendo una locomozione più complessa.”
Con questa prospettiva aggiornata sugli ecdysozoani, gli scienziati ora hanno una comprensione più chiara della storia evolutiva di questi animali, in particolare riguardo a come i loro sistemi nervosi si siano originati prima che le varie linee evolutive si separassero.