Rivaleggiare con l’evoluzione di piume di dinosauri, una delle più straordinarie trasformazioni nella storia della vita è l’evoluzione di fanoni—righe di flessibile capelli-come le piastre che le balene blu, megattere e altri mammiferi marini utilizzare per filtrare relativamente piccola preda da sorsi di acqua dell’oceano. L’insolita struttura consente alle creature più grandi del mondo di consumare diverse tonnellate di cibo ogni giorno, senza mai masticare o mordere. Ora, gli scienziati Smithsonian hanno scoperto un importante anello intermedio nell’evoluzione di questa innovativa strategia di alimentazione: un’antica balena che non aveva né denti né fanoni.
Nel Nov. 29 numero della rivista Current Biology, scienziati del Museo Nazionale di Storia Naturale dello Smithsonian e colleghi descrivono per la prima volta Maiabalaena nesbitae, una balena che visse circa 33 milioni di anni fa. L’utilizzo di nuovi metodi per analizzare molto tempo fa scoperto fossili ospitato nella nazionale Smithsonian di raccolta, per il team, che comprende scienziati presso la George Mason University, in Texas, Un&M University e del Burke, del Museo di Storia Naturale e la Cultura a Seattle (un Smithsonian di Affiliazione), ha determinato che questo sdentato, 15-piede balena probabilmente non aveva i fanoni, mostrando una sorprendente fase intermedia tra le balenottere che oggi vivono e la loro dentata antenati.
“Quando parliamo di evoluzione delle balene, i libri di testo tendono a concentrarsi sulle prime fasi, quando le balene passavano dalla terra al mare”, ha detto Nicholas Pyenson, curatore dei mammiferi marini fossili del Museo Nazionale di Storia Naturale. “Maiabalaena mostra che la seconda fase dell’evoluzione delle balene è altrettanto importante per l’evoluzione su grandi scale. Per la prima volta, ora possiamo definire l’origine dell’alimentazione del filtro, che è una delle principali innovazioni nella storia delle balene.”
Quando le balene si sono evolute per la prima volta, hanno usato i denti per masticare il loro cibo, proprio come i loro antenati terrestri. Col passare del tempo, molti discendenti di queste prime balene hanno continuato a masticare il loro cibo, ereditando questa caratteristica dai loro predecessori. Ma come gli oceani intorno a loro cambiato e gli animali si sono evoluti, completamente nuove strategie di alimentazione sorsero, tra cui alimentazione filtro fanoni, dice Museo Nazionale di Storia Naturale predottorato fellow Carlos Mauricio Peredo, l’autore principale dello studio che ha analizzato i fossili Maiabalaena.
Le balene sono stati i primi mammiferi ad evolvere fanoni, e nessun altro mammifero utilizza alcuna struttura anatomica nemmeno lontanamente simile ad esso per consumare la sua preda. Ma frustrante, il fanino, la cui composizione chimica è più simile a quella dei capelli o delle unghie che dell’osso, non si conserva bene. Si trova raramente nei reperti fossili, lasciando i paleontologi senza prove dirette del suo passato o delle sue origini. Invece, gli scienziati hanno dovuto fare affidamento su inferenze da fossili e studi di sviluppo fetale-balena nel grembo materno per mettere insieme indizi su come fanoni evoluto.
Di conseguenza, non è stato chiaro se, man mano che si evolvevano, le prime balene fanoni mantenessero i denti dei loro antenati fino a quando non fosse stato stabilito un sistema di alimentazione del filtro. Una prima ipotesi iniziale, ha detto Peredo, era che i mammiferi oceanici dovevano avere bisogno di denti o fanoni per mangiare, ma diverse balene viventi contraddicono questa idea. I capodogli hanno denti nella mascella inferiore, ma nessuno sulla parte superiore, quindi non possono mordere o masticare. Gli unici denti dei narvali sono le loro lunghe zanne, che non usano per l’alimentazione. E alcune specie di balene dal becco, nonostante siano classificate come balene dentate, non hanno affatto denti.
A causa della sua età, ha detto Peredo, i paleontologi sospettavano che Maiabalaena potesse contenere importanti indizi sull’evoluzione di baleen. Il fossile proviene da un periodo di massiccio cambiamento geologico durante la seconda fase principale dell’evoluzione delle balene, intorno al periodo dell’Eocene era la transizione verso l’Oligocene. Con i continenti che si spostano e si separano, le correnti oceaniche vorticavano intorno all’Antartide per la prima volta, raffreddando significativamente le acque. I reperti fossili indicano che gli stili di alimentazione delle balene divergevano rapidamente durante questo lasso di tempo, con un gruppo che portava alle balene che alimentavano i filtri di oggi e l’altro che portava a quelli ecolocalizzanti.
Di conseguenza, Maiabalaena aveva ricevuto un sacco di controllo dalla sua scoperta in Oregon nel 1970, ma la matrice rocciosa e il materiale che il fossile è stato raccolto in ancora oscurato molte delle sue caratteristiche. Non è stato fino a quando Peredo finalmente pulito il fossile e poi esaminato con state-of-the-art tecnologia di scansione CT che le sue caratteristiche più sorprendenti è diventato chiaro. La mancanza di denti di Maiabalaena era facilmente evidente dall’osso conservato, ma le scansioni TC, che hanno rivelato l’anatomia interna del fossile, hanno detto agli scienziati qualcosa di nuovo: La mascella superiore di Maiabalaena era sottile e stretta, rendendola una superficie inadeguata da cui sospendere i fanoni.
“Un baleen balena vivente ha un grande, ampio tetto nella sua bocca, ed è anche addensato per creare siti di attacco per il fanone,” ha detto Peredo. “Maiabalaena no. Possiamo dire in modo abbastanza conclusivo che questa specie fossile non aveva denti, ed è più probabile che non abbia nemmeno i fanoni.”
Mentre Maiabalaena non sarebbe stata in grado di masticare o di filtrare l’alimentazione, gli attaccamenti muscolari sulle ossa della gola indicano che probabilmente aveva guance forti e una lingua retrattile. Questi tratti gli avrebbero permesso di succhiare acqua in bocca, prendendo pesci e piccoli calamari nel processo. La capacità di aspirazione dei mangimi avrebbe reso inutili i denti, il cui sviluppo richiede molta energia per crescere. La perdita dei denti, quindi, sembra aver impostato lo stadio evolutivo per i fanoni, che gli scienziati stimano sorsero circa 5-7 milioni di anni dopo.
Peredo e Pyenson vedono lo studio dell’evoluzione delle balene come la chiave per comprendere la loro sopravvivenza negli oceani in rapida evoluzione di oggi. Come l’emergere di fanoni, la perdita dei denti nelle balene è la prova di adattabilità, suggerendo che le balene potrebbero essere in grado di adattarsi alle sfide poste nell’oceano oggi. Tuttavia, avverte Peredo, il cambiamento evolutivo può essere lento per le balene più grandi, che hanno lunghe durate di vita e richiedono molto tempo per riprodursi.
“Data la scala e il tasso di cambiamenti nell’oceano oggi, non sappiamo esattamente cosa significherà per tutte le diverse specie di balene che alimentano i filtri”, ha detto. “Sappiamo che sono cambiati in passato. È solo una questione di se possono tenere il passo con qualsiasi cosa stiano facendo gli oceani-e stiamo cambiando gli oceani abbastanza rapidamente in questo momento.”
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