Daniele Tona 22 dicembre 2012

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Daniele Tona

I risultati degli ultimi anni di ricerche paleontologiche sono continuamente da aggiornare, complici i nuovi ritrovamenti di fossili e le nuove metodologie di indagine.

Non è certo sfuggita questa nuova mole di dati al nostro esperto di Dinosauri.

Daniele Tona, con la sua scrittura chiara e come sempre accattivante, ci aggiorna sugli ultimi ritrovamenti riguardanti i dinosauri che si trovano nei pressi della linea evolutiva che ha portato agli uccelli.

Godiamoci quindi questo ricco aggiornamento ai due articoli precedenti di Daniele.

Buona lettura! (S.R.)


Un paio di anni fa sulle pagine di questo blog parlammo (in due articoli) del legame tra i dinosauri e gli uccelli, e di come nel corso dell’evoluzione dei dinosauri, e in particolare del gruppo dei Theropoda, siano comparse e si siano sviluppate le caratteristiche che osserviamo nei volatili odierni.

Ecco i due articoli:

Dai dinosauri agli uccelli (Parte 1)

Dai dinosauri agli uccelli (Parte 2)

Da allora la paleontologia ha fatto molti progressi in questo campo, e le nostre conoscenze sui dinosauri piumati e sull’origine ed evoluzione delle piume sono cambiate anche in modo sorprendente. Vale quindi la pena di tornare sull’argomento e di dare un’occhiata a tre nuovi dinosauri scoperti negli ultimi mesi che hanno gettato una nuova luce sull’enigma della comparsa delle piume…

Rauhut et al. (2012) descrivono Sciurumimus albersdoerferi, il cui nome significa “imitatore dello scoiattolo di Albersdöfer”, dalla combinazione di Sciurus, il nome scientifico dello scoiattolo, e mimos, parola greca che significa appunto “imitatore”; il nome della specie è un riconoscimento a Raimund Albersdöfer, che ha finanziato lo scavo che ha permesso di rinvenire l’animale.

Sciurumimus è un cucciolo di teropode lungo circa 70 cm scoperto presso Painten, nella regione tedesca della Baviera. L’esemplare era conservato in un calcare micritico laminato corrispondente alla parte superiore della Rögling Formation, depostasi durante il tardo piano Kimmeridgiano del Giurassico Superiore, all’incirca 152 milioni di anni fa.

Si tratta di un esemplare rimarchevole dal punto di vista della conservazione, essendo praticamente completo e in connessione anatomica. Ma oltre a una così eccezionale preservazione dello scheletro, Sciurumimus ha anche la particolarità di presentare tracce delle parti molli identificate come strutture tegumentarie, con la possibile eccezione di una traccia lungo il margine posteriore della tibia che gli autori suggeriscono possa costituire un residuo di tessuto muscolare.

I tessuti molli meglio preservati si trovano sulla coda, con grandi porzioni di pelle associate a filamenti lunghi e sottili dall’aspetto simile a peli, la cui lunghezza arriva fino a due volte e mezza l’altezza delle vertebre caudali sottostanti. Filamenti più corti si osservano sul lato ventrale della coda, sopra alle vertebre dorsali e sul ventre. Queste strutture filamentose sono state interpretate come piume di tipo 1, ossia come dei monofilamenti con un diametro massimo di 0,2 mm, dei quali non è stato però possibile stabilire se fossero internamente cavi. In taluni casi i filamenti sono associati a strutture cutanee a forma di U o di Y, ritenute dei possibili follicoli comparabili a quelli associati alle penne degli uccelli.

Le analisi filogenetiche condotte dagli autori collocano Sciurumimus tra i tetanuri basali; più precisamente lo inseriscono in Megalosauroidea come un megalosauride basale; apparterrebbe quindi a un gruppo più basale rispetto a tutti gli altri teropodi piumati finora conosciuti, che sono dei celurosauri. Gli stessi autori, tuttavia, sottolineano come tale risultato sia da prendere con le dovute cautele, poiché l’esemplare è ad uno stadio di sviluppo molto precoce. Diversi caratteri anatomici come le generali proporzioni corporee, la testa grande rispetto al resto del corpo, l’assenza di fusione di vari elementi ossei e il pattern di sviluppo dei denti molto regolare (segno che i denti non erano ancora stati sostituiti) sono chiare indicazioni che si tratta di un animale ancora molto giovane. Vista la stretta parentela con gli uccelli e il piumaggio che lo ricopriva, potremmo quasi dire che Sciurumimus era ancora un pulcino.

Se la sua collocazione sistematica dovesse dimostrarsi solida la scoperta di Sciurumimus dimostrerebbe che anche i tetanuri basali sviluppavano una copertura di piume almeno allo stadio giovanile. Se dovesse essere smentita da futuri ritrovamenti, e Sciurumimus si rivelasse come un dinosauro più derivato, la sua importanza come fossile non ne sarebbe comunque intaccata, poiché si tratta di uno dei dinosauri meglio conservati al mondo, e uno dei pochi “pulcini” di teropode noti. Il paragone con il celeberrimo Scipionyx – Ciro per i non addetti ai lavori – è immediato, e sebbene Sciurumimus manchi degli organi interni che invece si osservano in Scipionyx, a differenza di quest’ultimo mostra traccia della copertura del corpo di cui difetta il teropode italiano.

In ogni caso, la sua scoperta aiuta a colmare il divario tra i monofilamenti osservati in alcuni dinosauri ornitischi (come Psittacosaurus e Tianyulong ) e le strutture più complesse esibite dai celurosauri più derivati. Gli autori sostengono che il ritrovamento di tracce di pelle coperta da squame in fossili di alcuni gruppi di dinosauri non escluderebbe forme piumate nell’abito di tali gruppi, in quanto squame e piume potevano tranquillamente coesistere (basta guardare le squame che coprono i piedi delle galline per avere un’idea); in alternativa, è possibile che i dinosauri più grandi perdessero le piume una volta raggiunto lo stadio adulto; o ancora, l’assenza di tracce di piumaggio potrebbe semplicemente derivare dalla conservazione in sedimenti grossolani sui quali strutture più grandi e resistenti come le squame potrebbero aver lasciato un’impressione al contrario delle piume più delicate e sottili.

Xu et al. (2012) descrivono Yutyrannus huali, un grosso teropode proveniente dalla Cina, più precisamente dalla zona di Batuyingzi, nella provincia di Liaoning; è stato rinvenuto in rocce della Formazione Yixian databili a circa 125 milioni di anni fa, durante il piano Aptiano del Cretaceo Inferiore. Il nome scientifico di questo animale significa “tiranno piumato” e deriva dalla combinazione del termine cinese yu (piuma) e del latino tyrannus (tiranno), mentre il nome specifico huali si traduce dal cinese in “bello”, in riferimento all’eccellente stato di conservazione del piumaggio.

Dal suo nome si può già intuire la parentela di Yutyrannus. Esso infatti è stato inserito nei Tyrannosauroidea, e si colloca in una posizione basale rispetto alla famiglia Tyrannosauridae a cui appartiene, fra gli altri, Tyrannosaurus rex. Yutyrannus è uno dei quattro taxa di tirannosauroidi noti dal Cretaceo Inferiore cinese, la cui diversità dal punto di vista morfologico testimonia un’importante radiazione avvenuta nel corso della storia evolutiva di un gruppo noto dal Giurassico Medio sino alla fine del Cretaceo e che non annoverava tanto predatori colossali vissuti alla fine dell’era Mesozoica quanto animali di taglia relativamente piccola.

Di certo, Yutyrannus può essere di diritto inserito tra i pesi massimi del gruppo: uno dei tre esemplari oggetto dello studio, pressoché completi dal punto di vista della preservazione, è un adulto la cui massa corporea è stata calcolata attorno ai 1400 kg per un lunghezza stimata di quasi 9 metri, mentre gli altri due sono esemplari più giovani il cui peso in vita si aggirava attorno ai 500 kg. Con la sua stazza non indifferente, Yutyrannus ha dimostrato che durante il Cretaceo Inferiore i tirannosauroidi erano i predatori dominanti nel nordest della Cina, sessanta milioni di anni prima che T. rex e gli altri tirannosauridi facessero altrettanto in Nordamerica e in Asia.

La vera particolarità di Yutyrannus non sta però nelle sue dimensioni, bensì nei resti fossilizzati del piumaggio osservati sui resti fossili. Tutti e tre gli esemplari mostrano strutture tegumentarie filamentose lunghe tra i 15 e i 20 cm, osservate lungo la coda e il dorso, dove sono disposte parallele fra di loro e inclinate di circa 30° rispetto all’asse del corpo, sul collo e anche lungo gli omeri. Purtroppo le strutture sono troppo fittamente addensate per capire se si tratti di sottili filamenti singoli (piume di tipo 1) oppure di strutture composite di tipo 2. In ogni caso, le tracce osservate sono una chiara indicazione della presenza di un tegumento piumato distribuito in modo estensivo sulla superficie del corpo.

La scoperta di Yutyrannus è importante non tanto per il fatto di essere un tirannosauroide piumato (erano già note tracce di piumaggio in altri esponenti cinesi del gruppo, come Dilong), quanto per aver dimostrato che le piume si sviluppavano anche su dinosauri piumati di grandi dimensioni. Alla luce di ciò, Xu et al. hanno elaborato due ipotesi sulla possibile presenza di piume nei tirannosauroidi giganti. La prima sostiene che le piume erano presenti anche nei tirannosauroidi giganti come Tyrannosaurus e Tarbosaurus, che non le avrebbero quindi perse in conseguenza del loro gigantismo. Secondo questo scenario, T.rex avrebbe sì avuto le piume, ma noi non le abbiamo trovate semplicemente perché non si sono conservate, e differirebbe così da quel che si osserva nei grandi mammiferi attuali come l’elefante e il rinoceronte che hanno perso gran parte della loro copertura di peli per evitare che un tegumento termoisolante qual è la pelliccia impedisca loro di disperdere adeguatamente il calore corporeo.

La seconda ipotesi sostiene invece che le piume di Yutyrannus fossero un adattamento a un clima insolitamente freddo. Studi sul clima del Cretaceo Inferiore condotti da Amiot et al. (2011) suggerirebbero infatti che tra il Barremiano e l’inizio dell’Albiano (i piani rispettivamente prima e dopo l’Aptiano in cui visse Yutyrannus) si ebbe una fase fredda in cui la temperatura dell’aria nell’area oggi corrispondente alla provincia di Liaoning era mediamente di 10°C. Per contro il clima alla fine del Cretaceo, quando vissero T. rex e gli altri tirannosauroidi giganti, era più caldo, e quindi quegli animali avrebbero effettivamente perso le piume nel corso della loro evoluzione in modo simile ai pachidermi africani di oggi. In questo caso, il piumaggio di Yutyrannus sarebbe una risposta a un clima freddo, e costituirebbe l’eccezione nel novero dei tirannosauroidi giganti.

In realtà, gli autori fanno anche notare che il piumaggio di Yutyrannus è stato osservato solo su alcune parti del corpo, e quindi non escludono che potesse essere confinato a determinate aree; la sua funzione principale avrebbe potuto essere perciò quella di display, ancor prima che di isolante termico.

Zelenitsky et al. (2012) descrivono tre esemplari di Ornithomimus edmontonicus rinvenuti in antichi depositi di canale fluviale nella regione canadese dell’Alberta; due di essi provengono dall’unità 1 della Horseshoe Canyon Formation, mentre il terzo è stato trovato alla base della Dinosaur Park Formation. I fossili sono datati al piano Campaniano del Cretaceo Superiore, e quindi a un’età di 70-75 milioni di anni.

A differenza dei precedenti dinosauri, in questo caso si trattava di un genere già noto, i cui esemplari oggetto dello studio erano conservati presso il Royal Tyrrell Museum di Drumheller, nell’Alberta. Ornithomimus è membro degli Ornithomimosauria, il gruppo di dinosauri soprannominati “dinosauri-struzzo” per via del loro aspetto, che richiamava per l’appunto quello di uno struzzo senza piume. O almeno questo è ciò che si pensava fino allo studio dei suddetti esemplari: ciò che contraddistingue questi tre esemplari sono infatti evidenze di piumaggio, fino ad ora mai osservate tra gli ornitomimosauri.

Due esemplari preservano strutture filamentose interpretate come piume filamentose di tipo 1 o 2. Il primo è lo scheletro parziale di un giovane di circa un anno di vita (età dedotta dalla taglia ridotta – circa 1,5 m di lunghezza – e dall’assenza di linee di crescita nelle sezioni delle ossa lunghe) che conserva tracce di filamenti nella sottile pellicola ferruginosa (spessa circa 2mm) che ricopre l’esemplare; i filamenti che corrono lungo la colonna vertebrale sono lunghi fino a 50 mm e hanno un diametro di 0,5 mm; le strutture associate alla porzione distale dell’arto anteriore sono invece più corte, e in corrispondenza della mano mostrano un riempimento calcitico che indicherebbe che tali strutture avevano un nucleo cavo che è stato in un secondo momento riempito dalla calcite.

Il secondo esemplare, proveniente dalla stessa unità del primo, è un adulto incompleto, le cui tracce di piumaggio sono ravvisabili in deboli residui carboniosi di piume filamentose osservabili lungo il collo, il dorso e la parte anteriore del torace. I filamenti sono lunghi circa 50 mm per un diametro di circa 0,5 mm.

Il terzo esemplare è un adulto completo lungo 3,6 m, i cui arti anteriori preservano una settantina di tracce carboniose visibili sulla superficie di radio e ulna, lunghe fino a 6,5 mm e larghe fino a 1,5 mm. Gli autori le interpretano come i residui impressi sulle ossa del braccio dai calami di penne copritrici, il che indicherebbe la presenza di strutture di tipo 3 o più derivate.

La scoperta di Zelenitsky et al. è estremamente importante per diversi motivi. Innanzitutto è, come già detto, la prima testimonianza nota di piume su fossili di ornitomimosauri, l’unico gruppo tra i celurosauri a non aver fino ad ora fornito evidenze dirette della presenza del piumaggio. In aggiunta a ciò, si tratta anche del primo caso documentato di piume di dinosauri non aviani in un residuo ferruginoso all’interno di un’arenaria. Questo dimostra che le tracce del piumaggio possono conservarsi anche in sedimenti fluviali più grossolani e quindi meno suscettibili di conservare dettagli rispetto ai fini sedimenti lacustri dai quali provengono i molti dinosauri piumati della Cina. Gli autori suggeriscono in tal senso che prima d’ora non sono stati fatti ritrovamenti analoghi semplicemente perché non ci si aspettava di trovarli, e quindi molte altre testimonianze potrebbero in realtà essere state involontariamente distrutte durante la preparazione.

Ma c’è di più. Al di là delle implicazioni tafonomiche e filogenetiche, i tre Ornithomimus piumati mettono in luce anche nuovi aspetti sull’origine e lo sviluppo delle ali. Laddove il piumaggio giovanile consisteva di sole piume filamentose, gli adulti possedevano anche strutture più complesse organizzate in un pennibrachium, ossia un apparato simile a un’ala composto da penne allungate ma privo delle caratteristiche e della struttura necessari per consentire il volo. La presenza di un pennibrachium in un gruppo di erbivori chiaramente incapaci di volare quali gli ornitomimosauri indicherebbe che la comparsa di strutture simili ad ali è avvenuta in uno stadio più basale rispetto ai maniraptori, finora considerati i primi a sviluppare una vera e propria ala, escludendone quindi l’evoluzione come strumento per la caccia o il volo. Il fatto che il pennibrachium sia presente solo negli esemplari adulti può significare che si è originato come un carattere sessuale secondario con funzione di display, e che solo in un secondo momento sia stato cooptato, secondo il meccanismo detto di exaptation, per altri scopi, non ultimo quello del volo.

Cladogramma Celurosauri aggiornato - autori vari

Cladogramma Celurosauri aggiornato – autori vari (clicca per ingrandire)


Se andiamo a vedere il cladogramma dei teropodi e lo confrontiamo con quello allegato ai precedenti articoli, notiamo come la posizione della prima comparsa dei diversi tipi di piuma si sia spostata verso animali più basali, a indicare come le ulteriori conoscenze acquisite con le recenti scoperte abbiano cambiato la nostra percezione dei teropodi. Un cambiamento così rapido è un chiaro segno di come la paleontologia, per quanto studi animali estinti da tempo, sia una scienza viva, in perenne mutamento…potremmo quasi dire in continua evoluzione.

E’ ormai un dato di fatto che molti, se non tutti, i dinosauri carnivori erano in qualche misura piumati, e l’immagine del velociraptor o del tirannosauro come “terribili lucertole” presto lascerà il posto a una nuova concezione di questi animali, più simili a uccelli rapaci che a coccodrilli o varani.

Un ringraziamento a Gaia Bazzi per la consulenza

Bibliografia:

  • Rauhut, O. W. M.; Foth, C.; Tischlinger, H.; Norell, M. A. (2012). “Exceptionally preserved juvenile megalosauroid theropod dinosaur with filamentous integument from the Late Jurassic of Germany”. Proceedings of the National Academy of Sciences 109 (29): 11746.

  • Amiot, R. et al. (2011). “Oxygen isotopes of east Asian dinosaurs reveal exceptionally cold Early Cretaceous Climates”. Proc. Natl Acad. Sci. USA 108, 5179–5183.

  • Zelenitsky, D. K.; Therrien, F.; Erickson, G. M.; Debuhr, C. L.; Kobayashi, Y.; Eberth, D. A.; Hadfield, F. (2012). “Feathered Non-Avian Dinosaurs from North America Provide Insight into Wing Origins”. Science 338 (6106): 510.