31/05/2018
Sulla copertina di Nature “la madre di tutte le lucertole”
Una nuova ricerca internazionale riscrive la storia dei rettili a partire da un fossile rinvenuto nelle Dolomiti.
I Nostri Campus - Fisica
L’origine di lucertole e serpenti va retrodatata di circa 75 milioni di anni, ed è documentata da un piccolo rettile, Megachirella wachtleri, rinvenuto quasi 20 anni fa nelle Dolomiti e oggi riscoperto grazie a tecniche all’avanguardia nel campo dell’analisi 3D e della ricostruzione delle parentele evolutive. Lo dimostra una ricerca paleontologica internazionale cui ha partecipato il MUSE – Museo delle Scienze di Trento, in collaborazione con il Centro Internazionale di Fisica Teorica Abdus Salam di Trieste, il Centro Fermi di Roma ed Elettra Sincrotrone Trieste. I risultati sono stati pubblicati sulla prestigiosa rivista scientifica Nature, che dedica alla ricerca anche l’immagine di copertina.
Il team internazionale ha identificato in Megachirella wachtleri – un piccolo rettile vissuto circa 240 milioni di anni fa nelle attuali Dolomiti – la lucertola più antica al mondo fornendo informazioni chiave sull’evoluzione di lucertole e serpenti moderni.
I dati – ottenuti tramite tecniche di ricostruzione tridimensionale (3D) e analisi delle sequenze di DNA – suggeriscono che l’origine degli “squamati” ovvero il gruppo comprendente lucertole e serpenti, sia ancora più antica, da collocarsi oltre 250 milioni di anni fa, prima della più profonda estinzione di massa della storia.
“L’esemplare è 75 milioni di anni più vecchio di quelle che pensavamo fossero le più antiche lucertole fossili al mondo”, ha spiegato Tiago Simões, dell’Università di Alberta, Canada, primo autore della ricerca, “e fornisce informazioni preziose per comprendere l’evoluzione di tutti gli squamati, viventi ed estinti”.
“La mole di dati elaborati è tale da non lasciare dubbio circa l’affidabilità del risultato ottenuto – sottolinea Massimo Bernardi, paleontologo del MUSE di Trento. “Questo piccolo rettile, che credo possa a buon titolo essere considerato tra i più importanti resti fossili mai rinvenuti nel nostro Paese, sarà da oggi un riferimento per i paleontologi e per tutti coloro i quali studieranno o racconteranno l’evoluzione dei rettili. Megachirella è una sorta di Stele di Rosetta, una chiave per la comprensione di una vicenda evolutiva che ha condizionato per sempre la storia della vita su questo pianeta”.
Oggi il nostro pianeta è abitato da circa 10.000 specie di lucertole e serpenti, quasi il doppio delle specie di mammiferi. Nonostante questa diversità, fino a ora, l’origine e le prime fasi dell’evoluzione di questi rettili erano rimaste avvolte nel mistero.
Rinvenuta nei primi anni 2000 nelle Dolomiti del Trentino–Alto Adige, Megachirella era stata interpretata come un enigmatico rettile simile a una lucertola. L’impossibilità di estrarre il reperto dalla roccia che lo contiene e la scarsità di materiale di confronto, non aveva tuttavia consentito di ricostruire con precisione le sue parentele evolutive rispetto agli altri rettili.
Per comprenderne meglio l’anatomia, Megachirella è stata analizzata mediante microtomografia computerizzata a raggi X (microCT) presso il Laboratorio Multidisciplinare dell’Abdus Salam International Centre for Theoretical Physics (ICTP) in collaborazione con Elettra Sincrotrone Trieste. La tecnica di microCT è simile ai sistemi TAC ospedalieri ma con un dettaglio di gran lunga maggiore e consente di produrre un modello 3D virtuale delle parti esterne e interne dei campioni analizzati con risoluzione micrometrica. Permette inoltre di separare virtualmente componenti diverse, come ad esempio un fossile dalla sua matrice rocciosa.
“Quando i colleghi del MUSE hanno portato ad Elettra il fossile di Megachirella ero entusiasta per questa opportunità e al tempo stesso consapevole delle difficoltà tecniche che un’analisi mediante microCT poteva comportare” – racconta Lucia Mancini, ricercatore presso Centro di ricerca internazionale Elettra. “Grazie alla collaborazione con l’ICTP e applicando opportuni strumenti di analisi delle immagini 3D, siamo però riusciti a separare virtualmente lo scheletro dalla roccia”. “Appena abbiamo visualizzato i risultati dell’analisi, ci siamo resi conto che eravamo i primi, dopo milioni di anni, a poter osservare la faccia ancora nascosta di Megachirella, ossia quella inglobata nella roccia: una grande emozione” aggiunge Federico Bernardini, ricercatore dell’ICTP e del Centro Fermi.
I dati ottenuti grazie all’imaging virtuale sono stati integrati nel più grande dataset mai compilato comprendente lucertole, serpenti e loro stretti parenti e analizzati grazie a metodi all’avanguardia capaci di ricostruire le relazioni di parentela tra le specie. E così il piccolo rettile, fino ad oggi enigmatico, è stato con precisione collocato sull’albero della vita, risultando essere il più antico squamato conosciuto.
Grazie alla spettacolare ricostruzione di Megachirella in vita – realizzata dal pluripremiato paleoartista milanese Davide Bonadonna – la ricerca ha inoltre conquistato la copertina della rivista, che da vent’anni non dedicava ad un fossile italiano la propria prestigiosa immagine di apertura.
L’articolo:
“The origin of squamates revealed by a Middle Triassic lizard from the Italian Alps” by Tiago Simões, Michael Caldwell, Mateusz Tałanda, Massimo Bernardi, Alessandro Palci, Oksana Vernygora, Federico Bernardini, Lucia Mancini & Randall Nydam. Nature, http://dx.doi.org/10.1038/s41586-018-0093-3
Media
Img. Megachirella si avventura tra la lussureggiante vegetazione che circa 240 milioni di anni fa ornava le spiagge dolomitiche. © Davide Bonadonna
Video in italiano: https://www.youtube.com/watch?v=QxK2v0m02wc
Video in inglese: https://www.youtube.com/watch?v=XP2r_sUtBF8
Contatti
Per il contesto, le analisi paleontologiche e le conclusioni:
Massimo Bernardi – MUSE
Per le analisi a raggi X
Federico Bernardini – ICTP/Centro Fermi
Lucia Mancini – Elettra
Uffici stampa
Ufficio stampa MUSE:
Chiara Veronesi – chiara.veronesi@muse.it
Ufficio stampa di Elettra / Area Science Park:
Leo Brattoli – leo.brattoli@areasciencepark.it
Ufficio stampa ICTP:
Mary Ann Williams – mwilliams@ictp.it
APPROFONDIMENTO MUSE – MUSEO DELLE SCIENZE
Da oltre tre decenni la sezione di Geologia e Paleontologia del MUSE si dedica allo studio della diversità geo-paleontologica dell’area dolomitica. I recenti progetti di ricerca sugli effetti dei grandi cambiamenti ambientali avvenuti nella storia del pianeta Terra hanno condotto alla rianalisi di successioni rocciose e reperti fossili che sono stati integrati in analisi a scala globale, dimostrando la rilevanza del patrimonio geo-paleontologico delle Dolomiti e fornendo nuove chiavi di lettura del nostro passato più remoto.
Lo studio oggi pubblicato su Nature è il risultato di anni di osservazioni e analisi, avviate grazie alla collaborazione con Evelyn Kustatscher del Museo di Scienze Naturali dell’Alto Adige e Silvio Renesto dell’Università dell’Insubria, che si sono sviluppate nell’elaborazione di un complesso protocollo di analisi e lo sviluppo di un nuovo modello di interpretazione delle grandi crisi globali, in particolare della più profonda estinzione di massa della storia, avvenuta 252 milioni di anni fa. Un evento che segnò la fine per molti gruppi di organismi ma che, come dimostra anche questo studio, costituì un’opportunità per altri.
Lo studio è parte del progetto “The end-Permian mass extinction in the Southern and Eastern Alps: extinction rates vs. taphonomic biases in different depositional environments” finanziato dall’Euregio Science Fund.
APPROFONDIMENTO CENTRO INTERNAZIONALE DI FISICA TEORICA “ABDUS SALAM” (ICTP) DI TRIESTE ED ELETTRA SINCROTRONE TRIESTE
www.ictp.it , www.elettra.trieste.it
I ricercatori di Elettra Sincrotrone Trieste e del Centro Internazionale di Fisica Teorica “Abdus Salam” (ICTP) di Trieste hanno contribuito a questo studio con un’indagine accurata e non invasiva del fossile, volta a salvaguardarne l’integrità e, allo stesso tempo, in grado di svelarne dettagli nascosti. Sono state utilizzate tecnologie all’avanguardia e, in particolare, quelle disponibili presso il Laboratorio Multidisciplinare (MLab) dell’ICTP dedicate specificamente al patrimonio culturale e all’archeologia e frutto di una collaborazione tra i due centri. Il laboratorio, co-finanziato dal Centro Fermi di Roma, ha a disposizione una serie di strumenti analitici portatili per radiografia a raggi X, microtomografia, fluorescenza e diffrazione utilizzati sia per attività di ricerca che per la formazione di studenti e scienziati dei Paesi in via di sviluppo.
Il Laboratorio Multidisciplinare dell’ICTP
Il Laboratorio Multidisciplinare (MLab) dell’ICTP ospita attività che promuovono esperimenti interdisciplinari e la fisica applicata. Tra le attività scientifiche di eccellenza realizzate dal laboratorio ci sono la progettazione di circuiti digitali integrati e lo sviluppo di tecnologie innovative che consentono di analizzare ai raggi X la materia, dalle rocce ai beni storici e archeologici, senza danneggiarli.
Il Laboratorio collabora con numerosi istituti di ricerca scientifica, sia locali che internazionali, per offrire agli scienziati provenienti dai Paesi in via di sviluppo una formazione concreta, che traduca gli studi teorici in applicazioni pratiche.
ICTP
Da oltre 50 anni l’ICTP rappresenta una forza trainante nell’ambito degli sforzi compiuti a livello globale per l’avanzamento scientifico dei Paesi in via di sviluppo. Fondato nel 1964 dal premio Nobel Abdus Salam, l’ICTP persegue il suo mandato assicurando agli scienziati dei Paesi in via di sviluppo un aggiornamento costante e mettendoli in grado di avere una carriera lunga e produttiva. Dall’Afghanistan allo Zimbabwe, passando per decine di paesi intermedi, scienziati sia giovani sia maturi, provenienti in particolar modo dal Sud del mondo, definiscono l’ICTP come un punto d’incontro per condividere le loro teorie e per imparare gli uni dagli altri per poi ritornare a continuare la ricerca e ’insegnamento nei paesi di origine. Dall’anno della fondazione, oltre 130.000 scienziati provenienti da 188 Paesi sono venuti all’ICTP per discutere delle teorie più recenti nei propri settori di ricerca. Da molto tempo l’ICTP viene apprezzato come un istituto al quale confluisce una grande ricchezza scientifica e culturale.
Elettra Sincrotrone Trieste
La sorgente Italiana di luce di sincrotrone di terza generazione Elettra è al servizio della comunità scientifica e industriale nazionale e internazionale dal 1993. Attiva nel parco scientifico di Trieste Area Science Park, attrae ricercatori da tutto il mondo. Oltre 1200 scienziati ed ingegneri provenienti da Europa, Asia ed America utilizzano ogni anno l’infrastruttura. Il fascio di elettroni, che circola nell’anello di accumulazione di Elettra a velocità prossime a quelle della luce produce una radiazione di altissima intensità e brillanza, a frequenze che vanno dall’infrarosso ai raggi X molto penetranti. Presso le stazioni sperimentali sono disponibili diverse tecniche di indagine analitica e di trattamento dei materiali consentendo ad un ampio spettro di utenti appartenenti ad istituzioni accademiche ed industriali di poter far uso di avanzate tecniche di ricerca e di condurre esperimenti allo stato dell’arte in fisica, chimica, biologia, scienze della vita, science dell’ambiente, medicina, scienze forensi e di conservazione del patrimonio culturale.
All’interno di Elettra, il gruppo SYRMEP si occupa da oltre 20 anni di sviluppare tecniche di imaging a raggi X e protocolli di analisi di immagine innovativi per applicazioni che vanno dalla medicina alla biologia, dalla scienza dei materiali alla geologia ed allo studio dei beni culturali. I ricercatori di Elettra coinvolti nel “Cultural Heritage Project” hanno a disposizione tecnologie all’avanguardia per le loro indagini, basate sia sulla luce di sincrotrone che su strumentazione da laboratorio come quella impiegata in questo studio, frutto di una collaborazione tra Elettra e ICTP.