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Un team di biologi dell’Università di Stanford ha scoperto una importante novità, in grado di cambiare per sempre le conoscenze acquisite fino a questo momento sugli echinodermi, il gruppo animale a cui le stelle marine fanno riferimento.
Andando infatti a sequenziare e a studiare il codice genetico di diverse specie di stelle marine, tra cui la specie nota come Patiria miniata, gli esperti hanno scoperto che questi animali presentano sì le sequenze genetiche che altri animali associano allo sviluppo della testa ma gli mancano completamente dei geni necessari per sviluppare il tronco e le sezioni della coda, andando così completamente a ribaltare le convinzioni finora sostenute dalla scienza.
All'interno del loro articolo pubblicato su Nature lo scorso 1 novembre, i biologi spiegano che all'inizio loro stessi non erano convinti da quanto scoperto, visto che contrastava qualsiasi informazione fin oggi sostenuta anche all'interno delle classiche lezioni di base di zoologia nei corsi di laurea di biologia e scienze naturali. Andando però ad effettuare molteplici test e sequenziando il DNA di un maggior numero di esemplari, hanno dimostrato che non c'era nessun errore di valutazione nei primi esperimenti e che in effetti gli echinodermi sono solo "delle grandi teste, senza corpo".
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Per secoli i naturalisti di tutto il mondo si sono interrogati sull'origine embrionale e cellulare dei tessuti che formano le stelle marine. A differenza infatti dei vermi o dei pesci, non è chiaro come questi animali distinguano la parte anteriore dell'organismo da quella posteriore, quando sono ancora degli embrioni. La loro struttura corporea, formata spesso da 5 braccia, ha portato molti illustri scienziati – come lo stesso Darwin – a pensare che forse non erano propriamente dotati di un davanti o di una testa.
«Il modo in cui le diverse parti del corpo degli echinodermi si collegano a quelle che vediamo in altri gruppi animali è stato un mistero per gli scienziati – ha affermato il dottor Jeff Thompson, uno dei principali autori della scoperta – Nei loro parenti bilaterali il corpo è infatti diviso in testa, tronco e coda. Ma per quanto riguarda la stella marina è impossibile vedere come queste sezioni si relazionano ai corpi degli animali bilaterali».
Per comprendere meglio questa contraddizione, osservata per la prima volta al livello genetico, gli scienziati hanno quindi utilizzato la scansione micro-CT (tomografia assiale computerizzata) su diversi esemplari di Patiria miniata che presentavano diverse fasi dello sviluppo, così da studiare adeguatamente la forma e la struttura degli animali durante la loro crescita. Poi, proprio per seguire passo passo lo sviluppo degli esemplari, hanno utilizzato la tomografia dell'RNA e l'ibridazione in situ per creare una mappa tridimensionale della loro espressione genetica, per scoprire in particolare dove venivano espressi i singoli geni responsabili della maturazione dell'ectoderma, il foglietto embrionale da cui ha origine il sistema nervoso e la pelle di molti animali.
Anche in questo caso, gli esperti si sono resi conto che c'era qualcosa che non andava. Rispetto infatti al resto dei deuterostomi, ovvero gli organismi il cui sviluppo inizia partendo dalla formazione dell'ano, gli echinodermi mancano nell'ectoderma dei geni responsabili dello sviluppo del tronco.
«Sono stati necessari poche ore per scoprire che le stelle marine erano materialmente incapaci di sviluppare un corpo. Quando abbiamo infatti confrontato l'espressione dei geni in una stella marina con quella di altri gruppi di animali, è emerso che mancavano dell'informazione necessaria per sviluppare una parte cruciale della struttura corporea – ha chiarito il dottor Thompson. – In pratica sembra che l'intero organismo di tutti gli echinodermi sia più o meno equivalente alla testa di altri animali». Un dato che suggerisce come tutti gli echinodermi potrebbero aver evoluto il loro piano corporeo pentaraggiato perdendo la regione del tronco, una informazione a sua volta molto utile per i paleontologi, oggi impegnati a ricercare all'interno dei sedimenti fossili i resti dei loro antenati bilaterali.
Perché gli echinodermi avrebbero dovuto tuttavia perdere la capacità di sviluppare il tronco? Se si va ad osservare la lunga storia evolutiva della vita sulla Terra, sembra che la perdita della capacità di sviluppare un tronco possa essere stato un fenomeno legato ad un adattamento ambientale o un fenomeno assolutamente casuale. Ciò ha però consentito a rendere gli echinodermi meno appetibili per i loro predatori, in quanto la maggioranza delle loro specie presenta dei sistemi difensivi efficaci (le spine dei ricci, la superficie corazzata di determinate stelle marine) nei confronti delle aggressioni.
La nuova tipologia di sviluppo, inoltre, ha permesso agli echinodermi di differenziarsi dalle altre specie e di muoversi e nutrirsi in modo diverso, rispetto agli animali a simmetria bilaterale. Ciò gli ha quindi permesso di trovare una nuova strada evolutiva, per arginare gli elevati livelli di competizione esistente fra gli invertebrati e fra predatori e preda. «La nostra ricerca ci dice che la struttura corporea degli echinodermi si è evoluta in un modo più complesso di quanto si pensasse in precedenza e c'è ancora molto da imparare su queste intriganti creature» ha commentato Thompson. Bisogna tuttavia ricordare che successivamente allo sviluppo degli echinodermi, si svilupparono altri animali in grado di nutrirsi di loro, tra cui i vertebrati gnatostomi che grazie alle loro mascelle riuscirono a frantumare o ad arginare i sistemi difensivi della maggioranza delle prede.
