Uno studio fornisce nuove informazioni sull’evoluzione delle proboscidi agili negli elefanti ancestrali. Evidenzia la coevoluzione di mandibole e tronchi allungati in risposta ai cambiamenti ambientali, portando alle capacità di alimentazione uniche degli elefanti moderni
Un'analisi di ricerca sullo sviluppo dei gomphotheres dal naso lungo, predecessori degli odierni elefanti, indica che il passaggio al pascolo all'aperto ha contribuito all'evoluzione dei loro tronchi sinuosi e agili. In uno studio pubblicato sulla rivista eLife (1), gli scienziati hanno fornito nuove informazioni su come gli elefanti ancestrali sviluppassero le loro agili proboscidi.
La ricerca integra varie analisi per esplorare le abitudini alimentari degli elefantiformi longirostrini estinti, mammiferi che somigliano agli elefanti, notevoli per le mascelle inferiori e le zanne estese. Secondo gli editori, questo studio è fondamentale per comprendere lo sviluppo della lunga mascella inferiore e dei tronchi in queste creature durante l'epoca del Miocene, circa 11-20 milioni di anni fa. Lo studio presenta argomentazioni convincenti a sostegno della varietà di queste caratteristiche nelle gomphotheres longirostrine e dei loro probabili adattamenti evolutivi ai cambiamenti climatici mondiali.
I risultati potrebbero anche far luce sul motivo per cui gli elefanti moderni sono gli unici animali in grado di nutrirsi utilizzando la proboscide.
Gomphotheres longirostrini e la loro evoluzione
I gomphotheres longirostrini fanno parte della famiglia dei proboscidati, un gruppo di mammiferi che include gli elefanti e noti per i loro tronchi allungati e versatili. I gomphotheres longirostrini sono notevoli in quanto hanno subito una fase evolutiva prolungata caratterizzata da una mascella inferiore, o mandibola, eccezionalmente allungata, che non si trova nei proboscidati successivi. Si pensa che la loro mandibola e il loro tronco allungati possano essersi co-evoluti in questo gruppo, ma questo cambiamento tra i proboscidati primi e tardivi rimane non completamente compreso.
«Durante il Miocene medio-alto, i gomphotheres fiorirono in tutta la Cina settentrionale», afferma l'autrice principale, la dottoressa Chunxiao Li (2), ricercatrice post-dottorato presso l'University of Chinese Academy of Sciences, Beijing, China. «Tra le specie, c’era un’enorme diversità nella struttura della lunga mandibola. Abbiamo cercato di spiegare perché i proboscidati hanno sviluppato la lunga mandibola e perché successivamente è regredita. Volevamo anche esplorare il ruolo del tronco nei comportamenti alimentari di questi animali e il contesto ambientale per la coevoluzione delle loro mandibole e dei loro tronchi».
Metodologia e risultati
Li e colleghi hanno utilizzato indagini comparative funzionali ed eco-morfologiche, nonché un'analisi delle preferenze alimentari, per ricostruire il comportamento alimentare di tre principali famiglie di gomphotheres longirostrini: Amebelodontidae, Choerolophodontidae e Gomphotheriidae.
Per costruire i comportamenti alimentari e determinare la relazione tra mandibola e tronco, il team ha esaminato il cranio e le mascelle inferiori dei tre gruppi, provenienti da tre diversi musei. La struttura della mandibola e delle zanne differiva nei tre gruppi, indicando differenze nei comportamenti alimentari. Le mandibole degli Amebelodontidae erano generalmente simili a pale e le zanne erano piatte e larghe. I Gomphotheriidae avevano zanne inferiori bastonate e una mandibola più stretta, mentre i Choerolophodontidae erano completamente privi di zanne mandibolari e la loro mascella inferiore era lunga e simile a una depressione.
Successivamente, il team ha condotto un'analisi degli isotopi dello smalto degli animali per determinare la distribuzione e le nicchie ecologiche delle tre famiglie. I risultati hanno indicato che Choerolphontidae viveva in un ambiente relativamente chiuso, mentre Platybelodon, un membro della famiglia Amebelodontidae, viveva in un habitat più aperto, come le praterie. I Gomphotheriidae sembravano riempire una nicchia da qualche parte tra questi habitat chiusi e aperti.
Un'analisi agli elementi finiti ha aiutato il team a determinare i vantaggi e gli svantaggi della struttura della mandibola e della zanna in ciascun gruppo. I loro dati indicavano che la mandibola dei Choerolophodontidae era specializzata nel tagliare piante a crescita orizzontale o obliqua, il che potrebbe spiegare l'assenza di zanne mandibolari. La mandibola del Gomphotheriidae si è rivelata ugualmente adatta per tagliare piante che crescono in tutte le direzioni. Platybelodon aveva strutture specializzate per tagliare piante a crescita verticale, come le erbe a stelo morbido, che sarebbero state più comuni negli ambienti aperti.
Evoluzione del tronco e adattamenti ambientali
Le tre famiglie mostravano anche differenze nelle fasi di evoluzione del tronco, che potevano essere dedotte dalla struttura nariale, la regione che circonda le narici. La regione nariale dei Choerolophodontidae suggerisce che avessero un tronco relativamente primitivo e goffo. Nei Gomphotheriidae, la regione nariale era molto simile a quella degli elefanti moderni, suggerendo che avessero un tronco relativamente flessibile. I tronchi di Platybelodons potrebbero essere il primo esempio di tronco proboscidato con la capacità di avvolgersi e afferrarsi. Il livello evolutivo del tronco sembrava essere correlato alla capacità della mandibola di tagliare orizzontalmente, suggerendo fortemente una coevoluzione tra il tronco e la mandibola nei gomphotheres longirostrini.
Durante la transizione climatica del Medio Miocene, che causò l'inaridimento regionale e l'espansione di ecosistemi più aperti, i Choerolophodontidae sperimentarono un'improvvisa estinzione regionale e anche il numero dei Gomphotheriidae diminuì nella Cina settentrionale. Lo studio suggerisce che lo sviluppo del tronco attorcigliato e afferrante nel Platybelodon ha permesso a questo gruppo di sopravvivere in numero maggiore nei loro ambienti aperti. Ciò potrebbe anche spiegare perché altri animali dotati di proboscide, come i tapiri, non hanno mai sviluppato proboscidi così agili come gli elefanti, poiché non si sono mai spostati in terre aperte.
Approccio interdisciplinare e limiti
«Il nostro team interdisciplinare è dedicato all’introduzione di molteplici metodi di ricerca quantitativa per esplorare la paleontologia», afferma il coautore Ji Zhang, professore associato di ingegneria strutturale presso l'University of Science and Technology, Wuhan, China. «La moderna meccanica computazionale e la statistica hanno iniettato nuova vitalità nella tradizionale ricerca sui fossili».
Secondo gli editori di eLife, il limite principale di questo lavoro è la mancanza di discussioni che confrontino i risultati del team con lo sviluppo del gigantismo e degli arti lunghi nei proboscidati dello stesso periodo. Gli autori aggiungono che tale analisi potrebbe contribuire alla nostra comprensione di come il cambiamento dei comportamenti alimentari sia correlato a differenze più ampie nelle forme e dimensioni del corpo degli animali durante questo periodo.
«I nostri risultati dimostrano che molteplici eco-adattamenti hanno contribuito alla diversa struttura mandibolare trovata nei proboscidati», conclude l’autore senior, il dottor Shi-Qi Wang, professore presso il Laboratorio chiave dell’evoluzione dei vertebrati e delle origini umane della Chinese Academy of Sciences. «Inizialmente, la mandibola allungata fungeva da organo di alimentazione primario nei proboscidati ed era un prerequisito per lo sviluppo del tronco estremamente lungo. Il pascolo in terreni aperti ha guidato lo sviluppo delle funzioni di avvolgimento e presa del tronco, che poi è diventato lo strumento principale per l'alimentazione, portando alla graduale perdita della lunga mandibola. In particolare, i Platybelodons potrebbero essere stati i primi proboscidati a sviluppare questo comportamento di pascolo».
Riferimenti:
(1) Longer mandible or nose? Co-evolution of feeding organs in early elephantiforms
(2) Li Chunxiao
Descrizione foto: Uno studio recente fornisce nuove informazioni sull’evoluzione delle proboscidi agili negli elefanti ancestrali. Evidenzia la coevoluzione di mandibole e tronchi allungati in risposta ai cambiamenti ambientali, portando alle capacità di alimentazione uniche degli elefanti moderni. - Credit: SciTechDaily.
Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Ancient Giants Unearthed: The Evolutionary Secrets of Elephant Trunks