Buona evoluzione genitoriale più volte nel muschio

immagine: I briozoi sono un gruppo incredibilmente antico, con fossili che risalgono a prima dell’evoluzione della vita sulla terraferma. I ricercatori hanno recentemente pubblicato il più grande studio genetico sui briozoi, mettendo in evidenza le loro relazioni e l’importante ruolo svolto dalle cure parentali nella loro sopravvivenza e diversità. Questa immagine è di un cheilostomo incrostante, Membranipora membranacea, raccolto nella Columbia Britannica.
Visualizza di più

Credito: foto di zoologia degli invertebrati del Florida Museum

I filamenti sottili e le colonie simili a coralli dell’antico phylum di animali marini noti come briozoi probabilmente non sono la prima cosa che viene in mente quando si immagina un’assistenza all’infanzia sicura e protettiva.

Ma un nuovo studio sui 600 milioni di anni di storia di questi animali oscuri mette in evidenza l’importante ruolo svolto da una buona genitorialità nel loro successo duraturo. In una delle più grandi analisi genetiche di organismi marini invertebrati fino ad oggi, i ricercatori hanno sequenziato il DNA di centinaia di campioni conservati in alcol conservati in più di 20 musei in tutto il mondo.

“Ci sono circa 7.000 specie conosciute di briozoi viventi e la loro effettiva diversità è probabilmente di decine di migliaia”, ha affermato Gustav Paulay, coautore dello studio e curatore di zoologia degli invertebrati presso il Museo di storia naturale della Florida. “Sono vicini ai vertebrati in termini di diversità, eppure non sappiamo quasi nulla di loro. Questo è il primo grande studio filogenetico del gruppo”.

I ricercatori, guidati da un team dell’Università di Oslo in Norvegia, hanno utilizzato sequenze di DNA per mappare le relazioni tra le specie e risalire agli eventi chiave accaduti nel corso della storia evolutiva dei briozoi. I loro risultati indicano che le specie dell’ordine Cheilostomatida, che oggi costituiscono circa l’80% della diversità dei briozoi, hanno sviluppato cellule vivaistiche specializzate in almeno cinque diverse occasioni.

I cheilostomi sono città vive e in movimento

I vivai in questione si presentano in una varietà di forme, da ovicelle a forma di baccello che ricoprono la superficie superiore dell’organismo a sacche da cova, dove gli embrioni vengono forniti di sostanze nutritive in camere interne dalle pareti spesse. Ma ognuno di questi asili nido non è solo una cellula.

I briozoi sono organismi che formano colonie composte da singoli animali chiamati zooidi. Per ogni data colonia a forma di piastra che incrosta la superficie di un fondale oceanico o di un frammento di alga, possono esserci fino a migliaia di singoli zooidi, tutti fusi insieme in modo cooperativo in un corpo chimerico che perlustra le correnti in cerca di cibo.

La maggior parte delle colonie di briozoi non cheilostomi sono costituite da zooidi che si nutrono normalmente, spesso piccoli tubi da cui un grappolo retrattile di tentacoli può estendersi per attirare bocconcini di cibo. Questi animali trovano forza nei numeri, combinandosi per formare intricati motivi ramificati o delicate allacciature che danno loro il nome di animali muschiati. Ma c’è ben poco in termini di variazione o divisione del lavoro, le loro colonie sono paragonabili a piccoli villaggi di contadini.

I cheilostemi sono decisamente meno ostinati. Se altre colonie di briozoi sono villaggi, i cheilostomi formano città diverse. Hanno il complemento regolare di nutrire gli zooidi che raccolgono cibo, ma questi sono solo un tipo tra una varietà di strutture specializzate. Ci sono specie con un sistema di pulizia e locomozione integrato fatte di animali con un lungo pelo sporgente chiamati vibracula che permettono alla colonia di “camminare” attraverso movimenti coordinati.

Molti cheilostomi sfoggiano una serie di appendici a tenaglia che ricordano i becchi di uccelli disincarnati che reprimono i predatori predoni. “Gli organismi sessili sono soggetti a tutto ciò che vuole venire e mangiarli”, ha detto Paulay. “Ma i cheilostomi sono i maestri della difesa, che hanno sperimentato in molti modi diversi.”

Anche gli zooidi che si nutrono sono specializzati, con coperchi incernierati e membrane calcificate che aiutano nella protezione.

La buona genitorialità si presenta ancora e ancora

Tutti questi tratti hanno reso i cheilostomi un gruppo di organismi incredibilmente resistente e hanno permesso loro di irradiarsi negli habitat marini dal Tropico del Cancro al Circolo Polare Artico e dalle secche delle pianure intertidali alle profondità senza luce delle comunità di acque profonde.

Tra le loro varie specialità, molti cheilostomi creano camere di cova per nutrire i loro piccoli, il che secondo studi precedenti potrebbe aver portato a un forte aumento della loro diversità.

I briozoi privi di vivai specializzati iniziano la loro vita come plancton alla deriva, che viene trasportato per lunghe distanze per mesi prima di stabilirsi in un nuovo ambiente e trasformarsi in uno zooide chiamato ancestrula, creando copie di se stesso per formare una nuova colonia. Di conseguenza, molte di queste specie hanno gamme estese, a volte globali.

Al contrario, molti embrioni cheilostomici trascorrono la maggior parte del loro sviluppo larvale riparandosi all’interno dei confini degli ovicoli. Le larve sono prive di intestino e dipendono interamente dalla colonia madre per la nutrizione e la protezione. Quando alla fine si mettono in proprio, tendono a rimanere relativamente vicini alla colonia madre, l’equivalente di aprire un nuovo sobborgo nelle vicinanze. “A volte si stabiliscono a pochi centimetri dal genitore”, ha detto Paulay.

Con un minor flusso genico tra residenti distanti, le colonie in aree geografiche separate sono isolate l’una dall’altra e si evolvono lungo percorsi divergenti, ha spiegato Paulay. “La differenziazione dall’isolamento diventa enorme, consentendo loro di creare rapidamente diversità”.

Non è chiaro se questa tendenza a rimanere in giro abbia portato a un’elevata diversità di specie nei cheilostomi. I ricercatori non hanno trovato prove evidenti del fatto che i cheilostomi in cova avessero tassi di diversificazione più elevati rispetto a quelli privi di strutture per l’asilo nido.

Ciò che è chiaro è che gli zooidi covanti conferiscono un evidente beneficio ai briozoi che li producono. ai loro risultati, almeno cinque cheilostomi hanno sviluppato gruppi e camere di cova indipendentemente l’uno dall’altro. Inoltre, non ci sono stati casi di inversione evolutiva, il che significa che una volta che un gruppo ha sviluppato asili nido, non ha mai smesso di produrli.

Zooidi specializzati hanno reso i cheilostomi eccezionalmente efficaci e diversificati, anche se confrontati con altri organismi marini. Per ogni specie di corallo negli oceani del mondo, ci sono 10 volte più specie di briozoi che filtrano alacremente gli ambienti acquatici, la maggior parte dei quali sono cheilostomi. Dato quanto poco sappiamo attualmente sulla biologia di base dei briozoi, l’autore senior Lee Hsiang Liow, professore al Museo di storia naturale dell’Università di Oslo, spera che questo studio fornirà una piattaforma da cui gli scienziati possono avviare indagini future.

“Ora che sappiamo come sono correlate queste specie, siamo in grado di studiare meglio perché alcune specie prosperano meglio di altre”, ha detto. “È perché alcuni avevano più camere di cova o perché sono concorrenti migliori? O entrambi? I cheilostomi sono ottimi sistemi modello perché si conservano bene e i loro metodi riproduttivi sono documentati direttamente nella documentazione fossile”.

Lo studio è stato pubblicato sulla rivista La scienza avanza.


Disclaimer: AAAS e EurekAlert! non sono responsabili dell’accuratezza dei comunicati stampa pubblicati su EurekAlert! da istituzioni contribuenti o per l’utilizzo di qualsiasi informazione attraverso il sistema EurekAlert.

Leave a Comment