Circa 66 milioni di anni fa, alla fine del periodo Cretaceo, un asteroide largo 10 km si schiantò sulla Terra vicino al sito della città di Chicxulub, in quello che oggi è il Messico. L’impatto eliminò circa il 75% delle specie animali e vegetali sulla Terra, compresi interi gruppi come dinosauri non aviari e ammoniti. Nuove ricerche hanno identificato importanti cambiamenti nei genomi degli uccelli innescati da questa estinzione di massa di fine Cretaceo , contribuendo in ultima analisi all’incredibile diversità degli uccelli viventi.
“Studiando il DNA degli uccelli viventi, possiamo provare a rilevare modelli di sequenze genetiche che sono cambiati subito dopo uno degli eventi più importanti nella storia della Terra”, ha affermato il dott. Jake Berv dell’Università del Michigan. “La firma di quegli eventi sembra essersi impressa nei genomi dei sopravvissuti in un modo tale che possiamo rilevarla decine di milioni di anni dopo”. Il genoma di un organismo vivente è composto da quattro molecole di nucleotidi, indicate con le lettere A, T, G e C. L’ordine di questi nucleotidi in un genoma definisce il progetto della vita. Talvolta il codice del DNA può evolversi in modo tale da modificare la composizione complessiva dei nucleotidi del DNA nell’intero genoma. Questi cambiamenti compositivi sono cruciali per determinare quale tipo di variazione genetica è possibile, contribuendo al potenziale evolutivo di un organismo o alla sua capacità di evolversi. Il dott. Berv e i suoi colleghi hanno scoperto che l’evento di estinzione di massa ha innescato cambiamenti nella composizione dei nucleotidi. Hanno anche scoperto che questi cambiamenti sembrano essere collegati al modo in cui gli uccelli si sviluppano da cuccioli, alle loro dimensioni da adulti e al loro metabolismo. Ad esempio, entro un periodo compreso tra 3 e 5 milioni di anni dall’estinzione di massa della fine del Cretaceo, le linee di uccelli sopravvissute tendevano a sviluppare dimensioni corporee più piccole. Hanno anche modificato il modo in cui si sviluppano una volta nati, con un numero sempre maggiore di specie che sono diventate “altriziali”. “Ciò significa che sono ancora in uno stato embrionale quando si schiudono, hanno bisogno che i genitori li nutrano e possono impiegare settimane per involarsi”, ha affermato il dott. Berv. “Gli uccelli che nascono pronti a badare a se stessi, come polli e tacchini, sono chiamati ‘precoci’.” “Abbiamo scoperto che le dimensioni del corpo degli uccelli adulti e i modelli di sviluppo prima della schiusa sono due caratteristiche importanti della biologia degli uccelli che possiamo collegare ai cambiamenti genetici che stiamo rilevando”. “Una delle sfide più significative nella biologia evolutiva e nell’ornitologia è individuare le relazioni tra i principali gruppi di uccelli: è difficile determinare la struttura dell’albero della vita per gli uccelli viventi “. Negli ultimi 15 anni, i ricercatori hanno utilizzato set di dati genomici sempre più grandi per cercare di risolvere il problema. In precedenza, hanno utilizzato dati genomici per studiare l’evoluzione dei genomi degli uccelli utilizzando modelli statistici basati su forti ipotesi. Questi modelli tradizionali consentono ai ricercatori di ricostruire la storia dei cambiamenti genetici, ma in genere presuppongono che la composizione del DNA, ovvero la sua proporzione di nucleotidi A, T, G e C, non cambi nel corso della storia evolutiva. Gli autori dello studio hanno sviluppato uno strumento software per monitorare più da vicino la composizione del DNA nel tempo e nei diversi rami dell’albero della vita.
Grazie a questo strumento, sono riusciti ad allentare l’ipotesi che la composizione del DNA rimanga costante. “Ciò ha permesso al modello dell’evoluzione del DNA di variare lungo l’albero evolutivo e di identificare i punti in cui si è probabilmente verificato un cambiamento nella composizione del DNA”, ha affermato il professor Stephen Smith dell’Università del Michigan. “Per questa nuova ricerca, questi cambiamenti sono stati concentrati nel tempo, entro circa 5 milioni di anni dall’estinzione di massa della fine del Cretaceo”, ha aggiunto il dott. Berv. Questo approccio ha anche permesso al team di stimare quali caratteristiche degli uccelli fossero più strettamente associate a questi cambiamenti nella composizione del DNA. “Si tratta di un importante tipo di cambiamento genetico che pensiamo di poter collegare all’evento di estinzione di massa”, ha affermato il dott. Berv. “Per quanto ne sappiamo, i cambiamenti nella composizione del DNA non erano mai stati associati in modo così chiaro all’estinzione di massa della fine del Cretaceo.” “Sappiamo che gli eventi di estinzione di massa possono avere effetti drammatici sulla biodiversità, l’ecologia e la forma degli organismi”, ha affermato il professor Daniel Field dell’Università di Cambridge. “Il nostro studio sottolinea che questi eventi di estinzione possono in realtà influenzare la biologia degli organismi in modo ancora più profondo, alterando aspetti importanti del modo in cui i genomi si evolvono”. “Questo lavoro amplia la nostra comprensione degli impatti biologici drammatici degli eventi di estinzione di massa e sottolinea che l’estinzione di massa che ha spazzato via i dinosauri giganti è stato uno degli eventi con il maggiore impatto biologico nell’intera storia del nostro pianeta”. Allentando i presupposti tipici della biologia evolutiva, i ricercatori stanno acquisendo una visione più articolata della sequenza di eventi che si sono verificati nella storia primordiale degli uccelli. “In genere non abbiamo considerato il cambiamento nella composizione e nel modello del DNA nell’albero della vita come un cambiamento che indica che qualcosa di interessante è accaduto in un particolare momento e luogo”, ha affermato il professor Smith. “Questo studio dimostra che probabilmente ci è sfuggito qualcosa.”
Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Science Advances .
