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Evoluzione dei cetacei

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Albero evolutivo dei Cetacei

Secondo le più recenti teorie sull'evoluzione dei cetacei, questi animali si sono evoluti da progenitori terrestri e sono poi ritornati alla vita acquatica. Le loro origini terrestri sono indicate dal fatto che essi respirano aria dalla superficie dell'acqua; dal fatto che le ossa delle loro pinne pettorali sono omologhe a quelle dei mammiferi terrestri; dal fatto, infine, che i movimenti della loro spina dorsale sono verticali e caratteristici di un animale adattato alla corsa sulla terra, più che ai movimenti orizzontali dei pesci.

La questione su come questi animali si siano evoluti per la vita completamente acquatica è stata senza risposta per molto tempo, a causa della mancanza di reperti fossili. Ad ogni modo, scoperte relativamente recenti effettuate in Pakistan, hanno contribuito a risolvere molti misteri ed è adesso possibile conoscere diversi stadi nella transizione dalla vita terrestre a quella acquatica di questi animali.

Indice

I primi antenati

La teoria tradizionale dell'evoluzione dei cetacei era che questi animali fossero correlati con i Mesonychidae, un ordine estinto di ungulati carnivori, simili a lupi e affini agli artiodattili. Questi animali possedevano degli insoliti denti triangolari, simili a quelli delle balene fossili. Per questo motivo, i ricercatori hanno per lungo tempo creduto che i cetacei si fossero evoluti da un mesonichide.

Dai primi anni novanta analisi molecolari su un grande numero di proteine e sequenze di DNA, hanno messo in dubbio questa teoria, asserendo che i cetacei fossero più strettamente imparentati con gli artiodattili, molto probabilmente con gli ippopotamidi. Questo ha portato molti scienziati alla proposta dell'istituzione del taxon Cetartiodactyla, che racchiude al suo interno sia gli artiodattili sia i Cetacei.[1]

La scoperta del Pakicetus, la prima protobalena, supporta i dati molecolari. Lo scheletro del pakiceto dimostra che i cetacei non derivano direttamente dai mesonichidi. Invece, essi sono una forma di artiodattili che tornarono in acqua dopo che questi si separarono dai mesonichidi. In altre parole, le protobalene erano artiodattili primitivi che mantennero degli aspetti dei loro antenati mesonichidi, come i denti triangolari, che invece i moderni artiodattili hanno perso. Un'interessante conseguenza di ciò è che i primi antenati dei moderni artiodattili erano probabilmente almeno parzialmente carnivori, mentre oggi tutti gli artiodattili sono erbivori. I Cetacei, a causa della maggiore disponibilità di prede animali rispetto ai vegetali in acqua, mantennero la dieta carnivora dei mesonichidi.

Pakicetidi, i primi cetacei

Ricostruzione di Pakicetus, il primo cetaceo

I pakicetidi erano ungulati classificati come i primi cetacei.[2] Vissero nell'Eocene, circa 53 milioni di anni fa. Erano simili a cani con zampe dotate di zoccoli e lunghe e spesse code. Sono state collegate ai cetacei per le orecchie: la struttura della bolla timpanica è costituita solo dall'osso ectotimpanico che circonda il timpano. La forma della regione auricolare del pakicetus è altamente insolita e ricorda solo quella del teschio delle balene, in cui questo carattere è diagnostico. Inizialmente si era pensato che le orecchie dei pakicetidi fossero adattate per riuscire ad udire sott'acqua, ma questi animali invece erano in grado di sentire solo sulla terraferma. La capacità di sentire sott'acqua posseduta dai Cetacei si deve quindi essere evoluta successivamente.[3] Secondo il Dr. Thewissen, i denti del pakiceto ricordano quelli delle balene fossili, essendo simili ai denti di uno squalo, con una forma triangolare.[4]

Ricostruzione di Indohyus

Thewissen ha poi ritrovato la stessa struttura dell'orecchio posseduta dal pakiceto, nei fossili di una piccolo animale simile ad un daino, l'Indohyus, che visse circa 48 milioni di anni fa in Kashmir.[5] Delle dimensioni di un gatto domestico, questo erbivoro condivideva alcune delle caratteristiche dei Cetacei e mostrava segni di adattamento alla vita acquatica, come la presenza di uno spesso e pesante rivestimento attorno alle ossa simile a quello posseduto dalle ossa di alcune creature moderne, come gli ippopotami.[6]

Ambulocetidi e remingtonocetidi

Ricostruzione di Kutchicetus
Ricostruzione di Ambulocetus

Le più rimarchevoli delle recenti scoperte in Pakistan riguardano l'Ambulocetus, che somigliava un coccodrillo mammifero lungo circa 3 metri.

Questo animale era chiaramente anfibio, come dimostrano le sue zampe posteriori più adatte al nuoto che ai movimenti terrestri. In ogni caso, è probabile che questo animale nuotasse muovendo la coda verticalmente, come fanno tutti i mammiferi acquatici moderni. È stato ipotizzato che gli ambuloceti cacciassero come i coccodrilli, aspettando la preda nascosti sotto l'acqua.

Un cugino più piccolo dell'ambuloceto fu il remingtoceto, che era meglio adattato per la vita acquatica e che probabilmente cacciava come le odierne lontre marine.

Protocetidi

Ricostruzione di Protocetus
Ricostruzione di Rhodocetus

I Protocetidae formano una diversa ed eterogenea famiglia che viveva in Asia, Europa, Africa e nord America. Vi appartenevano diversi generi e alcuni di essi, come Rodhocetus, sono molto ben conosciuti. Avevano grandi arti anteriori e posteriori che potevano supportare il peso del corpo sulla terraferma ed è probabile che fossero anfibi. Non è chiaro ancora se possedessero una pinna caudale simile a quella degli odierni Cetacei.

Basilosauridi e durontidi, cetacei completamente marini

Ricostruzione di Basilosaurus

Basilosaurus, scoperto nel 1840 e scambiato per un rettile, e Dorudon vissero circa 38 milioni di anni fa, avevano una forma del tutto simile a quella di una balena e vivevano interamente negli oceani. Il Basilosaurus era lungo fino a 18 m, mentre il durodonte aveva dimensioni paragonabili a quelle di un moderno delfino, circa 5 m.

Ricostruzione di Dorudon

Sebbene fossero molto simili ai moderni cetacei, questi animali erano privi del melone, che permette ai cetacei moderni, soprattutto agli Odontoceti, di usare l'Ecolocalizzazione. Possedevano due minuscoli arti posteriori usati probabilmente durante l'accoppiamento, anche se non è escluso che fossero solo vestigiali.

Comparsa dell'ecolocalizzazione

Ricostruzione di Squalodon

Il cranio di Squalodon mostra delle evidenze per la prima comparsa dell'ecolocalizzazione. Questi animali vissero dall'Oligocene al Miocene, circa 33-14 milioni di anni fa. Il cranio era ben compresso e il rostro telescopico, dando a questi animali le sembianze dei moderni odontoceti. Ad ogni modo, si pensa sia improbabile che questi animali avessero a che fare con gli antenati dei moderni delfini.

Primi Misticeti

Ricostruzione di Cetotherium

Il primo misticeto fece la sua comparsa nel Miocene. La radiazione adattativa di questi animali potrebbe essere iniziata a causa dei profondi cambiamenti nelle correnti e nelle temperature degli oceani. Si pensa che le 4 famiglie dei misticeti si siano originate dai Cetotheridae.

Ricostruzione di Kentriodon

Primi Odontoceti

Durante il Miocene, l'ecolocalizzazione si è sviluppata nella sua forma attuale, e in questo periodo comparvero diverse famiglie di animali simili a delfini.

I primi Odontoceti includono Kentriodon e Hadrodelphis. Questi possedevano crani simmetrici e probabilmente sono gli antenati delle specie moderne di odontoceti. vissero dal tardo Oligocene al tardo Miocene. Si nutrivano di piccoli pesci ed altri organismi nectonici. Si pensa usassero l'ecolocalizzazione e che vivessero in branchi.

Evoluzione dello scheletro

Oggi gli arti posteriori dei cetacei sono scomparsi e rimangono solo delle ossa vestigiali nascoste all'interno del corpo. Esse sono usate come ancora per i muscoli dei genitali.


Mentre i primi cetacei come il Pakicetus possedevano le aperture nasali all'estremità del muso, nelle specie successive, come il Rodhocetus, le aperture sono "scivolate"" sulla sommità del capo.

Le narici dei cetacei moderni si sono modificate in sfiatatoi. Le orecchie cominciarono ad approfondirsi sempre più, e nel basilosauro, l'orecchio medio cominciò a ricevere le vibrazioni dalla mandibola. I moderni Odontoceti usano il melone per la produzione dei suoni usati per l'ecolocalizzazione.


Note

  1. ^ University Of California, Berkeley. «French Scientists Find Missing Link Between The Whale And Its Closest Relative, The Hippo». ScienceDaily, 07-02-2005. URL consultato in data 31-05-2008.
  2. ^ Gingerich P.D., Russell D.E. (1981). Pakicetus inachus, a new archaeocete (Mammalia, Cetacea) from the early-middle Eocene Kuldana Formation of Kohat (Pakistan) . Univ. Mich. Contr. Mus. Paleont 25: 235–246.
  3. ^ Thewissen J.G.M., et al (2001). Skeletons of terrestrial cetaceans and the relationship of whales to artiodactyls . Nature 413: 277–281. DOI::10.1038/35095005.
  4. ^ J.C.M. Thewissen. Pakicetidae in Whale origin. The Thewissen Lab. URL consultato il 31-05-2008.
  5. ^ Northeastern Ohio Universities Colleges of Medicine and Pharmacy. «Whales Descended From Tiny Deer-like Ancestors». ScienceDaily, 21-12-2007. URL consultato in data 30-05-2007.
  6. ^ University Of Michigan. «New Fossils Suggest Whales And Hippos Are Close Kin». ScienceDaily20-09-2001. URL consultato in data 31-05-2008.

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