Uno studio recente ha fornito nuove prospettive sull’evoluzione dei tronchi abili negli elefanti ancestrali, evidenziando la co-evoluzione di mandibole allungate e tronchi in risposta ai cambiamenti ambientali, che hanno portato alle capacità alimentari uniche degli elefanti moderni.
Un’analisi della ricerca sullo sviluppo dei gomphotheri dal naso lungo, predecessori degli elefanti odierni, indica che il passaggio al pascolo in aree aperte ha contribuito all’evoluzione dei loro tronchi sinuosi e abili.
In uno studio pubblicato sulla rivista eLife, gli scienziati hanno fornito nuove intuizioni su come gli elefanti ancestrali abbiano sviluppato i loro tronchi abili.
La ricerca integra varie analisi per esplorare le abitudini alimentari degli elefantiformi longirostrini estinti, mammiferi simili agli elefanti, notevoli per le loro mandibole inferiori estese e zanne. Secondo gli editori, questo studio è fondamentale per comprendere lo sviluppo della mandibola inferiore lunga e dei tronchi in queste creature durante l’epoca del Miocene, circa 11-20 milioni di anni fa. Lo studio presenta argomenti convincenti per la varietà di queste caratteristiche nei gomphotheri longirostrini e le loro probabili adattamenti evolutivi ai cambiamenti climatici globali.
I risultati possono anche gettare luce sul motivo per cui gli elefanti moderni sono gli unici animali in grado di nutrirsi usando i loro tronchi.
Gomphotheri longirostrini e la loro evoluzione
La famiglia dei proboscidati e le loro caratteristiche
I gomphotheri longirostrini fanno parte della famiglia dei proboscidati, un gruppo di mammiferi che include gli elefanti e noto per i loro tronchi allungati e versatili. I gomphotheri longirostrini sono notevoli in quanto hanno subito una prolungata fase evolutiva caratterizzata da una mandibola inferiore eccezionalmente allungata, che non si trova nei proboscidati successivi. Si pensa che la loro mandibola allungata e il tronco possano essere co-evoluti in questo gruppo, ma questo cambiamento tra i proboscidati precoci e quelli successivi rimane incompletamente compreso.
Metodologia e risultati della ricerca
Li e i suoi colleghi hanno utilizzato indagini funzionali comparative e eco-morfologiche, nonché un’analisi delle preferenze alimentari, per ricostruire il comportamento alimentare di tre principali famiglie di gomphotheri longirostrini: Amebelodontidae, Choerolophodontidae e Gomphotheriidae.
Per costruire i comportamenti alimentari e determinare la relazione tra la mandibola e il tronco, il team ha esaminato i crani e le mandibole inferiori dei tre gruppi, provenienti da tre diversi musei. La struttura della mandibola e delle zanne differiva tra i tre gruppi, indicando differenze nei comportamenti alimentari. Le mandibole degli Amebelodontidae erano generalmente a forma di pala e le zanne erano piatte e larghe. I Gomphotheriidae avevano zanne inferiori a forma di clava e una mandibola più stretta, mentre i Choerolophodontidae mancavano completamente di zanne mandibolari e la loro mandibola inferiore era lunga e a forma di canale.
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 i Choerolphontidae vivevano in un ambiente relativamente chiuso, mentre Platybelodon, un membro della famiglia Amebelodontidae, viveva in un habitat più aperto, come le praterie. I Gomphotheriidae sembravano occupare una nicchia da qualche parte tra questi habitat chiusi e aperti.
Un’analisi degli elementi finiti ha aiutato il team a determinare i vantaggi e gli svantaggi della struttura della mandibola e delle zanne tra ciascun gruppo. I loro dati hanno indicato che la mandibola dei Choerolophodontidae era specializzata per tagliare piante orizzontali o inclinate, il che può spiegare l’assenza di zanne mandibolari. La mandibola dei Gomphotheriidae è stata trovata ugualmente adatta per tagliare piante che crescono in tutte le direzioni. Platybelodon aveva strutture specializzate per tagliare piante verticali in crescita, come erbe a stelo morbido, che sarebbero state più comuni in ambienti aperti.
Evoluzione del tronco e adattamenti ambientali
Differenze nelle fasi evolutive del tronco
Le tre famiglie hanno mostrato anche differenze nelle loro fasi di evoluzione del tronco, che potevano essere dedotte dalla struttura nariale, la regione circostante le narici. La regione nariale nei Choerolophodontidae suggeriva che avevano un tronco relativamente primitivo e goffo. Nei Gomphotheriidae, la regione nariale era più simile a quella degli elefanti moderni, suggerendo che avevano un tronco relativamente flessibile. I tronchi dei Platybelodons potrebbero essere il primo esempio di un tronco proboscidato con la capacità di avvolgersi e afferrare. Il livello evolutivo del tronco sembrava essere correlato alla capacità della mandibola di tagliare orizzontalmente, suggerendo fortemente una co-evoluzione tra il tronco e la mandibola nei gomphotheri longirostrini.
Adattamenti al cambiamento climatico
Durante la transizione climatica del Miocene medio, che ha causato l’asciugamento regionale e l’espansione di ecosistemi più aperti, i Choerolophodontidae hanno subito un’estinzione regionale improvvisa e anche i numeri dei Gomphotheriidae sono diminuiti nel nord della Cina. Lo studio suggerisce che lo sviluppo del tronco avvolgente e afferrante in Platybelodon ha permesso a questo gruppo di sopravvivere in maggior numero nei loro ambienti aperti. Questo può anche spiegare perché altri animali con tronchi, come i tapiri, non hanno mai sviluppato tronchi così abili come gli elefanti, poiché non si sono mai spostati in terre aperte.
Approccio interdisciplinare e limitazioni
“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’Università di Scienze e Tecnologia di Huazhong, Wuhan, Cina. “La meccanica computazionale moderna e le statistiche hanno iniettato nuova vitalità nella ricerca tradizionale sui fossili.”
La principale limitazione di questo lavoro è la mancanza di discussione che confronta i risultati del team con lo sviluppo del gigantismo e degli arti lunghi nei proboscidati dello stesso periodo, secondo gli editori di eLife. Gli autori aggiungono che tale analisi potrebbe aggiungere alla nostra comprensione di come i cambiamenti nei comportamenti alimentari si relazionino a differenze più ampie nelle forme e nelle 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 principale Dr. Shi-Qi Wang, professore presso il Key Laboratory of Vertebrate Evolution and Human Origins della Chinese Academy of Sciences. “Inizialmente, la mandibola allungata serviva come organo alimentare primario nei proboscidati ed era un prerequisito per lo sviluppo del tronco estremamente lungo. Il pascolo in terre aperte ha guidato lo sviluppo delle funzioni di avvolgimento e afferramento del tronco, e il tronco è poi diventato lo strumento primario per l’alimentazione, portando alla graduale perdita della mandibola lunga. In particolare, i Platybelodons potrebbero essere stati i primi proboscidati a evolvere questo comportamento di pascolo.”