L’evoluzione delle piume

Articolo pubblicato originariamente da Steven Novella su Skeptic Blog. Traduzione di Eleonora Gaier.

In seguito al mio post della settimana scorsa sui dinosauri piumati ho ricevuto questa domanda via e-mail:

Innanzitutto, come farebbe una creatura a sviluppare le piume? Immagino ci dovrebbero essere degli stadi intermedi tra l’assenza di piume e il piumaggio completo, ma quali sarebbero eventualmente  questi stadi? Nessun’altra famiglia di specie sembra avere qualcosa di lontanamente simile alle piume. E poi quale sarebbe il vantaggio evolutivo delle piume, specialmente considerando che i dinosauri ritrovati in Cina erano privi di ali e (al meglio delle mie conoscenze) quelli volanti come gli pterodattili erano già sprovvisti di piume? Qualsiasi chiarimento voglia condividere sarà apprezzato.

L’e-mail è stata scritta da qualcuno che accetta l’evoluzione (non da un negazionista) ma che è sinceramente perplesso riguardo alle domande riportate. Questa è un’ottima domanda, che lo stesso Darwin si trovò ad affrontare. Resta inoltre una delle tattiche negazioniste comunemente usate dai creazionisti, nonostante Darwin avesse fornito una risposta molto convincente nell’Origine delle specie.

La domanda più generica sarebbe: come evolvono le caratteristiche complesse verso la loro forma attuale, quando non hanno ancora un grado evolutivo avanzato tale da renderle utili? A che cosa serve metà occhio o metà ala? Negli ultimi anni la domanda è stata riformulata sotto la nozione di “complessità irriducibile“, ma il nocciolo della questione non cambia.

La premessa fondamentale implicita nella domanda è che un tratto deve essersi evoluto direttamente verso il suo uso attuale. Adesso le piume e le ali si usano per volare, perciò si sono evolute direttamente per quello scopo. L’evoluzione, tuttavia, non vede così in là nel futuro. I tratti caratteristici si sono evoluti per essere usati subito. Devono avere un’utilità immediata. L’evoluzione è anche opportunista e caotica: le caratteristiche nate per uno scopo possono anche essere adattate a un altro.

Questo processo fu inizialmente chiamato “preadattamento”, ma il termine cadde in disuso perché implicava una qualche anticipazione dell’uso seguente, risultando fuorviante. Nel 1982 Gould e Vrba proposero come alternativa il termine “exaptation”, in italiano “exattamento”. Esso si può riferire a un tratto che si è evoluto per uno scopo e poi è stato sfruttato per un altro, oppure a una caratteristica che è apparsa a causa di una deriva genetica (senza un adattamento specifico) e poi è stata sfruttata diversamente.

Consentitemi di prendere in prestito da Michael Behe l’esempio ormai famoso del flagello dei batteri, che secondo lui è “irriducibilmente complesso”: se avesse una forma meno complessa di quella attuale non potrebbe funzionare (come flagello, concetto implicito ma non considerato da Behe). Ecco un’ottima lezione di Ken Miller (in inglese) che spiega come le varie parti dei flagelli batterici siano tutte omologhe di proteine e strutture che servono a scopi diversi. Ad esempio, la base del flagello è il sistema secretorio di tipo III usato da alcuni tipi di batteri per iniettare tossine in altre cellule.

E per quanto riguarda le piume? Per prima cosa vorrei occuparmi dell’affermazione contenuta nell’e-mail secondo cui “nessun’altra famiglia di specie sembra avere qualcosa di lontanamente simile alle piume”. Questo non corrisponde a verità: le piume sono un adattamento del tegumento (la pelle); i vertebrati terrestri hanno sviluppato una moltitudine di adattamenti tegumentari diversi. I rettili hanno una varietà di squame, i mammiferi hanno il pelo e la pelliccia. Guardate le squame irsute del serpente Atheris hispida.

Gli uccelli possiedono anche elementi tegumentari diversi dalle piume: ne è un ottimo esempio il tacchino selvatico, con la sua “barba” pelosa e la pelle che cresce in eccesso sul collo; gli uccelli presentano becchi, artigli e adattamenti tegumentari, oltre alle tipiche squame sulle zampe.

Anche i dinosauri non aviari, dalle prove a nostra disposizione, possedevano una varietà di elementi tegumentari. Quindi, anche se concordo che l’adattamento più plateale del tegumento dei vertebrati terrestri possono essere le piume, non è assolutamente l’unico.

Non è ancora stata scoperta l’origine esatta dell’evoluzione delle piume, ma gli scienziati sono a un buon punto nella ricerca. La domanda è: quanto si collocano indietro nella storia dei dinosauri, o forse addirittura dei loro predecessori, le piume o i loro precursori? Questo si scoprirà probabilmente tramite l’analisi genetica.

A che cosa potevano servire le prime piume prima di subire l’adattamento adeguato per il volo? Vi sono varie ipotesi. Non essendoci esempi viventi di dinosauri piumati o creature simili, sarà difficile dimostrare in modo definitivo quale fosse lo scopo delle prime piume. Possiamo solo proporre opzioni plausibili e verificare che siano almeno coerenti con le prove fossili.

Un’ipotesi è che le prime piume lanuginose fossero un adattamento per la termoregolazione. La lanugine è molto isolante e sarebbe stata molto utile per mantenere il calore, specialmente per i dinosauri giovani. In seguito queste piume potrebbero essere state sfruttate e adattate per le esibizioni finalizzate all’accoppiamento. Le piume grandi potrebbero anche essere usate per intrappolare gli insetti di cui nutrirsi; riferendosi più direttamente al volo, le prime piume potrebbero essere state usate per aumentare la portata degli attacchi alle prede e anche per permettere correzioni di rotta durante il volo. Potrebbero anche essere state usate per rallentare e guidare la discesa nel caso di una caduta dall’alto, ad esempio dal ramo di un albero. Questo potrebbe aver portato a un volo planato e infine al volo derivato dallo sbattere delle ali.

Gli esempi riportati non seguono una sequenza lineare precisa, e anche la radiazione adattiva implica che le piume potrebbero aver intrapreso molti percorsi diversi attraverso vari adattamenti e usi, di cui almeno uno (ma probabilmente più di uno) avrebbe infine condotto al volo derivato dallo sbattere delle ali.

Questo spiega almeno come potrebbero essersi evolute le piume prima di essere abbastanza sviluppate da risultare utili nel volo. Ecco allora che mezza ala potrebbe aver avuto molti usi.

12 pensieri riguardo “L’evoluzione delle piume

  • 21 Marzo 2013 in 12:50
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    Chi sa darmi una argomentazioni plausibile usata apropostito del mistero del picchio Rosso ??

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  • 21 Marzo 2013 in 14:41
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    Se di fronte a ogni difficoltà nello spiegare una Teoria, in questo caso quella dell’ Evoluzione, ci sforziamo di trovare una spiegazione che ad essa si adatti, siamo fuori del seminato, come Scienziati. Sarebbe come se, di fronte alla Teoria delle Stringhe, cercassimo di spiegarla e giustificarla ad ogni costo. Invece, se non riusciamo ad adattare la parte sperimentale alla Teoria, è ovvio che dovremo abbandonarla e cercarne una migliore. Idem se siamo Creazionisti e, di fronte ad ogni difficoltà della Teoria dell’ Evoluzione, urliamo di gioia pensando che solo Dio potrebbe aver creato quella particolarità, magari per amore della Varietà o della Bellezza. Abbiamo dei fossili. Punto. Studiamoli. Loro ci danno la Storia e può interessare poco sapere il perché quella particolare specie si sia evoluta in quel modo. Sappiamo che gli Organismi Animali, Vegetali, i Batteri e i Virus tendono a migliorare la loro capacità di sopravvivenza. Punto. Sfruttiamo queste conoscenze per migliorare le nostre capacità di sopravvivenza e quelle dell’ Ambiente. Il sapere se tutto è così per caso o perché c’è un Creatore non serve a nulla, se questo Creatore è lontano da noi e se non abbiamo una Anima Immortale. Per sapere se questo Creatore pretende qualcosa da noi, il che è l’ unica cosa  interessante, non ci resta che studiare i Profeti, ovvero quelli che dicono di vedere le Sue Manifestazioni e di ricevere Sue istruzioni. Ad esempio Gesù Cristo e la Madonna, ma anche altre forme, come appaiono agli Induisti. Se Lui comunica con noi solo tramite i Profeti sono questi che dobbiamo studiare e valutare, non i fossili. E questo può essere fatto scientificamente, specialmente se hanno le Apparizioni a date e orari fissi.

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  • 21 Marzo 2013 in 15:26
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    Andrea, mi hai incuriosita: quale sarebbe il mistero del picchio rosso?

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  • 21 Marzo 2013 in 16:38
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    Aldo son daccordo…….Gavagai. Parlo della  complessità irriducibile come  la lingua del picchio che una lingua lunga 15 centimetri, quanto il suo corpo, con una punta appiccicosa per catturare le larve di insetti nelle gallerie scavate nei tronchi. In posizione di riposo, questa lingua, che non può essere contenuta nella bocca, rimane arrotolata attorno al cranio, in un apposito canale che gira intorno al capo e al collo la lingua parte dal becco all’indietro, gira attorno al cranio e ritorna al becco dalla parte opposta. In una evoluzione della stessa come si é potuta sviluppare in quel modo nel tempo??  É UNA DEGLI ESEMPI anti evoluzionismo molto usati, qualcuno ha una Spiegazione logica o trova un errore di forma in questo fatto?
     

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  • 22 Marzo 2013 in 00:22
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    Grazie ,faccio fatica a leggere l inglese specialmente così specializzato, credo che in parole povere dice che creazionisti omettano e falsificano , un po il reale funzionamento dell apparato .. È che certe tipi di evoluzioni non son presenti in tutti i tipi di picchi.. Altri non presentano specializzazinoi ma mi riesce ancora difficile argomentare…
     

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  • 22 Marzo 2013 in 11:30
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    Andrea, potrebbe darsi che la lingua del picchio sia andata allungandosi progressivamente per raggiungere le larve che, a loro volta, per competizione evolutiva, scavassero gallerie sempre più in profondità. (Corollario: presto i picchi non avranno più spazio per il cervello ma almeno disporranno di una lingua spettacolare!)

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  • 22 Marzo 2013 in 12:37
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    No il problema é che  la lingua gira intorno al cranio in un apposito canale osseo, e i creazionisti affermano che se si seguono le  logiche evulozionistiche avrebbero fatto digiuno per secoli aspettando che facesse il giro :). e argomentare questa evidenza non è facile , ma l articolo svela che non é come dicono i creazioni sti l anatomia e  diversa, ma faccio fatica a capire come….
     

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  • 22 Marzo 2013 in 14:36
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    Pure il canale – ma parlo tanto per parlare – potrebbe essersi evoluto progressivamente, coerentemente con la lingua e le larve sempre più inaccessibili, no? Oppure: perché no?
    E, comunque, solo il cervello di un creazionista può credere che il cervello di un picchio sia tanto lungo da percorrere in periplo 😉

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  • 23 Marzo 2013 in 08:51
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    il problema di fondo con i creazionisti è che purtroppo chi è abituato a studiare non può batterli sulla dialettica, loro (i creazionisti) sono abituati a parlare, parlare e parlare per spiegare il loro credo, uno studioso è abituato appunto a studiare, osservare, riflettere; d’altronde la scienza appunto nasce dal porsi domande ed avere dubbi. Isaac Asimov diceva di non confrontarsi con un creazionista sul piano della dialettica, distruggerebbe uno studioso in pochi minuti. Ma un creazionista non ti spiegherà mai perchè un fossile di dinosauro sia lì, per lui non esiste, la bibbia non ne parla ed allora non esiste, o al massimo è stato assemblato da uno scienziato burlone. Lasciate perdere i creazionisti, i credenti o gli adepti di sette e religioni se non si ha la dialettica, questo l’ho imparato sulla mia pelle

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  • 23 Marzo 2013 in 09:25
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    Lasciarli perdere? Mah… Io, piuttosto, tenderei a trattarli con alterigia. Del resto sono loro che evitano il confronto su un piano di realtà ed onesta intellettuale. Io sono ateo ma se dio esistesse non penso che sarebbe una brava persona. Buon fine settimana a tutti!

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