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Nella lunga storia dell'evoluzione della vita, l'evoluzione delle spugne è sempre stata un mistero affascinante ma difficile da risolvere. Le spugne sono considerate uno dei primi animali multicellulari sulla terra e costituiscono un importante ponte tra organismi unicellulari e animali complessi. Tuttavia, c’è stato un enorme divario cognitivo nella comunità scientifica per quanto riguarda l’origine e la prima evoluzione delle spugne.

Fino a poco tempo fa, gli scienziati cinesi avevano fatto un’importante scoperta che forniva un indizio chiave per risolvere questo mistero. Un team internazionale guidato dal ricercatore Yuan Xunlai dell'Istituto di geologia e paleontologia di Nanchino, Accademia cinese delle scienze, ha scoperto un fossile di spugna circa 550 milioni di anni fa a Yichang, nella provincia di Hubei. È stata chiamata la "spugna a griglia a spirale".

Questa scoperta non solo colma un’importante lacuna nell’evoluzione iniziale delle spugne, ma ci fornisce anche una nuova prospettiva per riesaminare l’intera evoluzione della vita.

Immagine di restauro della spugna con griglia a spirale (fonte immagine: riferimento 2)

Spugne: fossili viventi sull'albero evolutivo della vita

Le spugne, questo gruppo di organismi apparentemente semplice ma misterioso, occupano una posizione unica nel regno animale.

Le spugne hanno una struttura corporea semplice e nessun sistema di organi evidente, ma hanno sorprendenti capacità di sopravvivenza. I loro corpi agiscono come un filtro gigante, assorbendo ed espellendo l'acqua per ottenere sostanze nutritive e ossigeno. Questo modo di sopravvivenza semplice ed efficiente ha permesso agli animali spugne di prosperare sulla terra per centinaia di milioni di anni.

Negli oceani moderni esistono molti tipi di spugne con forme diverse. Alcune spugne assomigliano a vasi delicati, altre a secchi o ventagli giganti. Sono disponibili anche in un'ampia varietà di colori, con tutto il necessario. Queste spugne colorate non solo aggiungono colori brillanti al mondo sottomarino, ma danno anche un contributo importante all'equilibrio dell'ecosistema marino.

Vari animali di spugna (Fonte immagine: Wikipedia)

Un mistero difficile: gli “anni perduti” di Sponges

Sebbene le spugne moderne siano così comuni, sono "mancate" da molto tempo nella storia geologica. Questo fenomeno ha sconcertato gli scienziati, come un puzzle irrisolvibile.

Immagina di essere un paleontologo alla ricerca degli antenati delle spugne. Hai scavato con entusiasmo in formazioni rocciose di varie epoche geologiche, solo per scoprire che prima del periodo Cambriano, che risale a circa 539 milioni di anni fa, la documentazione fossile delle spugne era quasi vuota. È come una fitta storia familiare a cui mancano tutte le pagine dei primi capitoli.

Gli scienziati ipotizzano attraverso la ricerca sulla biologia molecolare e gli orologi molecolari che le spugne avrebbero dovuto avere origine circa 700 milioni di anni fa. Tuttavia, nella documentazione fossile attuale, i fossili di spugna confermati non sono apparsi in gran numero fino al Cambriano. Ciò significa che c'è un enorme divario di 160 milioni di anni nella documentazione fossile degli animali spugne. Questo periodo è vividamente chiamato dagli scienziati gli "anni perduti" nella prima evoluzione delle spugne.

Perché c'è una situazione del genere? Gli scienziati hanno proposto due ipotesi principali:

La prima ipotesi è che l'antenato comune delle spugne possa aver avuto spicole mineralizzate (la struttura portante della spugna). Tuttavia, l’ambiente pre-Cambriano potrebbe non essere favorevole alla conservazione di queste spicole ossee, rendendo difficile per noi trovare i loro fossili.

La seconda ipotesi suggerisce che le prime spugne potrebbero non avere affatto spicole mineralizzate, ma erano invece composte da tessuto dal corpo molle. Ciò li rende più facili da distruggere durante il processo di fossilizzazione e più difficile da identificare. È come dipingere su una roccia con l'acqua. Evapora rapidamente e non lascia tracce durature.

Questo mistero ha lasciato perplessi gli scienziati fino a questo recente studio, che fornisce un indizio chiave per risolverlo.

Vari tipi di spicole delle moderne spugne di calce (Fonte immagine: Wikipedia)

Spugne con griglia a spirale: la "Stele di Rosetta" che svela i misteri dell'evoluzione della spugna

A Yichang, Hubei, gli scienziati hanno scoperto un nuovo entusiasmante fossile nel biota Shibantan che risale a circa 550 milioni di anni fa. Il fossile si chiama "Spiral Grid Sponge". La sua scoperta è come trovare un punto di collegamento nella vasta storia, colmando il divario nella prima evoluzione degli animali spugna.

La spugna a griglia a spirale ha caratteristiche morfologiche sorprendenti. Il suo corpo presenta un'elegante forma a cono e sul fondo è presente una struttura a forma di disco, che può essere utilizzata per ancorarla al fondale marino. La cosa più sorprendente è che la sua struttura superficiale è costituita da quadrati regolari, che possono essere suddivisi in quadrati più piccoli per formare una struttura reticolare complessa e ordinata.

Foto del fossile di spugna con griglia a spirale (a) e mappa di elevazione con scansione laser (b) (Fonte immagine: Chongqing

La struttura ricorda le moderne spugne esagonali, ma con una differenza fondamentale: la rete della spugna a spirale è composta da materia organica anziché da spicole mineralizzate.

Questa scoperta fornisce una nuova prospettiva sull’evoluzione iniziale delle spugne. Ci racconta che nel lontano periodo tardo Ediacarano esistevano già spugne prive di spicole mineralizzate. È come se avessimo scoperto una "versione primitiva" di una spugna che non ha ancora sviluppato spicole dure, ma possiede già le caratteristiche base delle spugne.

Gli scienziati hanno condotto ricerche e analisi dettagliate sulla spugna a rete a spirale. Hanno confrontato il fossile con una varietà di animali viventi e altri fossili, hanno costruito una complessa matrice di dati e hanno condotto rigorose analisi filogenetiche. I risultati mostrano che la spugna con griglia a spirale appartiene alla spugna del gruppo corona ed è strettamente correlata alla spugna di sei piedi. Questa scoperta conferma ulteriormente l'importante posizione della spugna a griglia a spirale nell'evoluzione degli animali spugna.

Un certo tipo di animale a sei spugne. Questo animale ha spicole silicee. Alcune spicole possono aggregarsi in uno scheletro a rete. Non c'è sostanza spugnosa nelle ossa. Pertanto, questa classe è anche chiamata spugna di vetro. (Fonte immagine: Wikipedia)

La scoperta della spugna a griglia a spirale fornisce informazioni chiave per la nostra comprensione dell’evoluzione iniziale degli animali. Ci dice che quando cerchiamo fossili di spugne precambriane, non possiamo usare semplicemente le spugne moderne come standard. Le prime spugne potrebbero non avere spicole mineralizzate e potrebbero non avere alcune delle caratteristiche a noi familiari. Questa scoperta amplia i nostri orizzonti e indica nuove direzioni per la ricerca futura.

Le spugne e l'esplosione della vita: riesaminare il processo di evoluzione della vita

La scoperta delle spugne con griglia a spirale ci fornisce anche una nuova prospettiva sull'intera evoluzione della vita. Gli scienziati credono da tempo che i biomi del Precambriano e del Cambriano fossero molto diversi.

Il periodo Ediacarano è considerato un'era dominata da creature dalle forme strane e affinità sconosciute. Nel periodo Cambriano apparvero improvvisamente in gran numero varie categorie di animali moderni. Questa è la famosa "esplosione del Cambriano". Questa visione è come descrivere due mondi completamente diversi: uno è un mondo antico pieno di creature misteriose e l'altro è il prototipo del moderno ecosistema marino a noi familiare.

Tuttavia, la scoperta della spugna con griglia a spirale ha creato un ponte tra questi due mondi apparentemente separati. Ci dice che nel tardo periodo Ediacarano esistevano già creature direttamente imparentate dal punto di vista evolutivo agli animali moderni. In altre parole, nell'antica storia familiare, è stata trovata una foto chiave che collega antenati antichi e discendenti moderni.

Questa scoperta ci fa anche ripensare alla natura dell '"esplosione del Cambriano". Forse l'evoluzione della vita non è una "esplosione" improvvisa, ma un processo graduale. È possibile che vari phyla animali abbiano iniziato a diversificarsi prima del Cambriano, ma non avevano sviluppato gusci o ossa duri ed erano quindi difficili da preservare nella documentazione fossile.

Questa nuova scoperta ci pone anche altre domande: prima della spugna con griglia a spirale, esistevano prima gli animali spugna? In che modo gli antenati delle spugne hanno acquisito la capacità di mineralizzare le spicole ossee? Le risposte a queste domande potrebbero essere nascoste in antiche formazioni rocciose, in attesa di essere scoperte dai futuri scienziati.

Relazioni evolutive tra spugne con griglia a spirale e altri animali (Fonte immagine: riferimento 2)

Conclusione

L'evoluzione delle spugne è come un'epopea che dura centinaia di milioni di anni. Dall'iniziale struttura corporea morbida al successivo sviluppo di complesse spicole ossee mineralizzate, ogni passo registra il mistero dell'evoluzione della vita. La scoperta della spugna con griglia a spirale aggiunge un tocco ricco a questa epopea, permettendoci di intravedere il volto misterioso dell'antico oceano.

In futuro, con il progresso della tecnologia e l’applicazione di nuovi metodi, potremmo essere in grado di scoprire più fossili di animali primitivi e migliorare ulteriormente il quadro dell’evoluzione della vita. Le storie delle spugne continueranno a ispirarci a pensare alla natura della vita, a incoraggiarci a esplorare aree sconosciute e a perseguire i misteri dell'evoluzione della vita.

Riferimenti:

1. Xiaopeng Wang, Alexander G. Liu, Zhe Chen, Chengxi Wu, Yarong Liu, Bin Wan, Ke Pang, Chuanming Zhou, Xunlai Yuan e Shuhai Xiao, un animale di spugna del gruppo della corona del tardo Ediacarano

Prodotto da: Popular Science Cina

Autore: Li Jinjuan (Università Waseda)

Produttore: China Popular Science Expo