La triste sorte dell’uovo del Cretaceo che non vide mai la luce



Circa 115 milioni di anni fa, nell’attuale Cina nord-occidentale, un esemplare femmina di uccello era in procinto di deporre. Ma per qualche ragione, la vita di questo antico animale, che viveva sulle sponde di un lago, prese una piega triste e imprevista: una complicazione della gravidanza causò la morte dell’uovo che si stava formando al suo interno, e forse persino la sua.

Questo esemplare risalente al Cretaceo inferiore è adesso considerato una pietra miliare della paleontologia: battezzata Avimaia schweitzerae, la nuova specie rappresenta il primo uccello fossile noto alla scienza contenente un uovo non deposto al suo interno.

“Non ci aspettavamo nulla di interessante, ma ciò che avevamo di fronte si è rivelato invece essere il primo uccello fossile mai scoperto contenente un uovo all’interno del corpo”, spiega Alida Bailleul, ricercatrice post-doc all’Institute of Vertebrate Paleontology and Paleoanthropology (IVPP) di Pechino, responsabile dello studio. “È questa la cosa più incredibile”.

Il reperto, descritto in

uno studio pubblicato di recente su Nature Communications, potrebbe far luce sulle disfunzioni dell’apparato riproduttivo negli antichi uccelli. Inoltre, nel caso in cui i pigmenti dell’uovo si siano preservati, il fossile potrebbe fornire maggiori informazioni sulle tecniche di nidificazione degli antichi volatili. Studi condotti in passato hanno dimostrato come le caratteristiche dei pigmenti presenti sui gusci delle uova di dinosauro possano cambiare in relazione al comportamento di nidificazione adottato da questi animali, che si può basare sul sotterramento delle uova o sulla cova. Tali caratteristiche si ritrovano negli unici dinosauri che non si sono estinti: gli uccelli.

La scoperta si aggiunge a una serie crescente di straordinari uccelli fossili scoperti negli ultimi mesi. Nel gennaio scorso, un gruppo di ricerca guidato dalla paleontologa Jingmai O’Connor – supervisore di Bailleul e fra gli autori del nuovo studio – ha portato alla luce un piede di un uccello risalente a 99 milioni di anni fa perfettamente conservato, inglobato nell’ambra. Quasi tre mesi prima, il team guidato dalla paleontologa Julia Clarke aveva documentato la scoperta di un nuovo uccello fossile preservato in modo così eccellente da rendere ancora visibili i pigmenti presenti sulle piume.

E ancora, nel dicembre scorso, O’Connor ha portato alla luce il fossile di un altro antico uccello probabilmente dotato di una particolare struttura chiamata osso midollare, un tipo di tessuto osseo osservato unicamente negli esemplari femmina di uccello durante il ciclo riproduttivo, che funge da serbatoio di calcio per la produzione dei gusci delle uova. Analizzando un frammento di femore di Avimaia, i ricercatori hanno ipotizzato proprio la presenza di osso midollare. Se ciò fosse confermato, si tratterebbe del primo fossile mai scoperto caratterizzato dalla compresenza di questo tipo di struttura e di un uovo, fornendo un esempio unico della relazione fra osso midollare e riproduzione degli uccelli.

Questo filone di ricerca risale a più di un decennio fa, e per la precisione alla pubblicazione, nel 2005, di uno studio pionieristico da parte della paleontologa Mary Schweitzer, che individuò tracce di osso midollare in Tyrannosaurus rex. Il nome della specie del nuovo fossile – schweitzerae – è proprio un omaggio di Bailleul a Schweitzer, per il contributo fornito alla paleontologia.

“Non è la cosa più straordinaria che possa capitare? Ero così sorpresa, e al contempo mi sentivo incredibilmente onorata”, afferma Schweitzer.

Fossili ritrovati

C’è voluto più di un decennio perché Avimaia finisse sotto i riflettori. Nella metà degli anni Duemila, i paleontologi dell’Institute of Vertebrate Paleontology and Paleoanthropology portarono alla luce una serie di fossili dalla formazione geologica di Xiagou, nella provincia cinese del Gansu, nota per la grande quantità di ossa riconducibili a un gruppo di uccelli estinti chiamati enantiorniti. All’epoca, alcuni studiosi, fra cui O’Connor, notarono che uno dei reperti era caratterizzato da un’insolita struttura simile a una membrana. Ma il gruppo di ricerca finì poi per dedicarsi ad altri studi, mettendo da parte il fossile.

Nel 2018, Bailleul giunse all’IVPP ed era alla ricerca del suo primo progetto. In virtù della sua specializzazione in conservazione dei tessuti molli, assieme a O’Connor iniziò a perlustrare il deposito dell’istituto alla ricerca di esemplari non ancora studiati.

“Stavamo ispezionando una serie di scatole, quando O’Connor ha detto: ‘guarda, ricordo questo fossile'”, racconta Bailleul. La ricercatrice e il collega Shukang Zhang iniziarono dunque a campionare il fossile che, per la gioia del team, si rivelò essere un guscio d’uovo e non un tessuto molle come immaginato.

“Non riuscivo neppure a dormire la notte: non potevo crederci, si trattava proprio di un uovo”, dichiara Bailleul.

Alcune parti dell’uovo erano costituite persino da sei strati, cosa che potrebbe suggerire il modo in cui si verificò la morte della madre. Negli uccelli attuali, le condizioni di forte stress possono ritardare la deposizione delle uova nella femmina, condizione che determina un ispessimento del guscio, che risulta così composto da più strati. La conseguente compressione dell’uovo non solo soffoca l’embrione in via di sviluppo – che i ricercatori non hanno rinvenuto nel fossile – ma, nei casi più estremi, può anche provocare la morte della madre.


Piccole, grandi, scoperte

Le sezioni trasversali dell’osso di Avimaia potrebbero inoltre mostrare come avvenne la formazione dell’uovo all’interno del corpo della madre. Negli attuali uccelli, durante il ciclo riproduttivo, si forma un serbatoio di calcio nella cavità midollare, chiamato osso midollare, che contribuisce alla formazione dei gusci delle uova. Oltre allo studio su T. rex sopra menzionato, ricerche precedenti hanno evidenziato la presenza di un tessuto simile all’osso midollare in fossili di pterosauro. Ma non è semplice riuscire a individuare l’osso midollare nei fossili; si tratta infatti di una struttura temporanea, senza contare che le malattie ossee possono produrre tessuti dall’aspetto simile. Tali caratteristiche rendono, a loro volta, complessa l’associazione fra una struttura simile all’osso midollare presente in antichi fossili e la riproduzione.

In Avimaia, i ricercatori guidati da Bailleul hanno osservato la possibile presenza di strati ossei simili all’osso midollare, nello specifico nei punti in cui ci si aspettava la presenza di osso midollare e dove le superfici ossee non sembravano essere state colpite da patologie. E, aspetto ancora più importante, la presenza dell’uovo costituisce la prova che il volatile stava attraversando una delle fasi del ciclo riproduttivo.

Secondo Schweitzer, la tesi di Bailleul è convincente: “A questo punto, di cos’altro potrebbe trattarsi?”, si domanda. “Mi piacerebbe osservare anche le analisi chimiche: forse solo allora sarà possibile avere risposte certe. Ma dalla maggior parte delle evidenze si evince che si tratta proprio di osso midollare”.

Effettuando analisi biomolecolari sul guscio dell’uovo di Avimaia, sarà forse possibile ottenere ulteriori informazioni su questa specie, aggiunge Jasmina Wiemann, paleontologa, che svolge un dottorato di ricerca a Yale. Per esempio, la disposizione dei minuscoli cristalli sulla superficie del guscio potrebbe aver conferito all’uovo una particolare lucentezza come quella che caratterizza le uova degli odierni tinamidi, prosegue.

Al di là di questo aspetto, le analisi chimiche potrebbero inoltre svelare il tipo di pigmentazione. Nel suo studio precedente, Wiemann ha ricostruito i colori e le macchie presenti sulle uova di dinosauri, probabilmente associate a specifiche strategie di nidificazione. Se l’uovo di Avimaia conservasse effettivamente i pigmenti, le analisi potrebbero rivelare le tecniche di nidificazione dell’uccello e persino come avvenne la formazione dell’uovo.

“Si tratta di un fossile eccezionale, dotato di grande potenziale per i prossimi studi nell’ambito della paleobiologia. Sarei felice di dedicarmi all’analisi dei pigmenti presenti sul guscio”, conclude Wiemann.

Il suono ha massa? La carica degli scettici



La scorsa settimana National Geographic ha riferito la notizia di un lavoro di alcuni fisici italiani che sulla scorta delle loro ricerche sono giunti alla conclusione che il suono possa essere dotato di massa gravitazionale. Un’affermazione talmente in contrasto con le conoscenze consolidate della fisica classica da aver inevitabilmente  scatenato dubbi e perplessità nella comunità scientifica, così come tra i nostri lettori che in diversi commenti pubblicati sul sito o sulla nostra pagina Facebook hanno espresso tutto il loro scetticismo.

Che si tratti di un argomento destinato ad appassionare e dividere lo conferma ora anche al massimo livello un articolo scritto da due fisici russi, Dmitry Gulevich e Fedor Kusmartsev, comparso su ArXiv, una piattaforma open access che raccoglie lavori di diversi campi scientifici fondata dalla Cornell University, dalla Simons Foundation e da altre istituzioni. Pur non essendo una rivista scientifica nel senso tradizionale del termine, ArXiv è diretto da

uno Scientific Advisory Board  e i lavori inviati vengono esaminati da esperti del settore per verificare che si tratti di contributi scientifici di interesse e rilevanza per la disciplina.

In questo contributo Gulevich e Kusmartsev spiegano di aver sentito la necessità di ribattere alle conclusioni dello studio coordinato da Alberto Nicolis e Nicola Penco e di voler intervenire nella discussione per fornire un’interpretazione corretta, a loro giudizio, dei risultati dei colleghi ed “evitare una crescente confusione nella comunità scientifica” .

Secondo quanto scrivono gli autori della contestata ricerca, l’affermazione classica che le onde sonore non trasportino massa non è definitiva e nel loro lavoro si sforzano di metterla in discussione. Per farlo dimostrano che i fononi (quasi particelle, associate alle onde sonore in analogia ai fotoni, i quanti di luce associati alle onde elettromagnetiche) interagiscono con la forza di gravità. Tale interazione a loro avviso corrisponde a quella che si otterrebbe tra la massa della Terra e una massa negativa e per questo, affermano, se si osservasse un fonone immerso nel campo gravitazionale della Terra, le due masse si respingerebbero e la traiettoria del fonone devierebbe verso l’alto. I loro calcoli li inducono quindi ad affermare che “la (piccola) massa efficace gravitazionale del fonone genera un (piccolo) campo gravitazionale. La sorgente di questo campo gravitazionale viaggia con il fonone. Così in un senso molto fisico, il fonone trasporta una massa (negativa)”.

Arrivano a concludere infine che le onde sonore, grazie alla massa efficace dei fononi, non solo “vengono influenzate dalla gravità, ma sono esse stesse sorgenti di gravità”.

Per provare questa ipotesi suggeriscono infine alcuni esperimenti, più o meno fattibili, su gas molecolari o atomici ultrafreddi, sui fenomeni sismici, sulle stelle di neutroni o semplicemente in laboratorio su due onde sonore che viaggiano parallelamente, misurando la deviazione dalle traiettorie parallele per effetto della loro attrazione gravitazionale.

Il ragionamento di Gulevich e Kusmartsev arriva invece a conclusioni contrarie. Secondo loro, “la massa gravitazionale non può essere assegnata alle onde acustiche in senso letterale, cioè, come se esse fossero sorgenti del campo gravitazionale”. Il motivo per cui non ritengono possibile assegnare una massa alle onde sonore è dovuto al conflitto che si verrebbe a creare con la Relatività Generale.

Per illustrare le ragioni della loro affermazione, essi considerano una sfera solida e che al centro di questa sia posto un nucleo esplosivo. Immaginando che in un certo istante il nucleo esploda e produca onde di pressione che si propagano verso l’esterno, queste provocherebbero oscillazioni nella superficie della sfera. Si pone dunque il problema se un osservatore esterno alla sfera possa rilevare qualche cambiamento nel campo gravitazionale dovuto alle onde di pressione.

Se si prende l’articolo di Nicolis e Penco alla lettera, cioè se le onde sonore sono dotate di massa negativa, si dovrebbe rilevare una diminuzione della forza di gravità. Questa conclusione, tuttavia, è in contrasto con il teorema di Birkhoff, che afferma che, indipendentemente dai cambiamenti che si verificano in un sistema chiuso e simmetrico sfericamente, la metrica esterna al sistema (cioè la distanza tra due punti vicini) rimane quella di Schwarzschild, prevista dalla relatività generale per il nostro spazio-tempo.

Va ricordato che, in assenza di masse gravitazionali, la distanza tra due punti è data da una linea retta che li unisce, mentre in presenza di masse gravitazionali la trama spazio-temporale viene distorta e la distanza diventa una linea curva. Se le onde di pressione generassero un campo gravitazionale, questo determinerebbe una variazione della metrica di Schwarzschild e quindi si entrerebbe in conflitto con il teorema di Birkhoff e con la relatività generale. Per questo motivo non è possibile assegnare una massa alle onde acustiche.

Qual è allora il significato del lavoro di Nicolis e degli altri fisici secondo i colleghi russi? Al loro avviso la massa non può essere interpretata come massa gravitazionale, ma rappresenta solo una certa quantità matematica (detta carica topologica) di un’eccitazione sonora che si propaga nel mezzo considerato e che si conserva. Lo spostamento di massa è abbastanza normale nei fenomeni non lineari. Alle eccitazioni non lineari come i solitoni è spesso associato un trasferimento di materia con quantità positive e negative: alcuni degli esempi noti di trasferimento includono i solitoni di Langmuir nel plasma e i solitoni scuri sulla superficie dell’acqua.

Gulevich e Kusmartsev concludono il loro intervento affermando che, a loro parere, il risultato di Nicolis e degli altri sia stato quello di aver trovato un altro esempio nella varietà dei fenomeni interessanti che si verificano nei mezzi non lineari.

I batteri patogeni viaggiano tra i continenti attaccati alIa plastica



I batteri del colera e dell’escherichia coli possono viaggiare per migliaia di chilometri via mare senza rischiare di essere uccisi dai raggi solari o mangiati da altri microbi. Per raggiungere la costa di un altro paese – e a volte di un altro continente – in perfetta salute scroccano un passaggio dai miliardi di minuscole particelle di plastica che l’uomo ha disseminato nel mondo. Sulla superficie di questo materiale, pensato proprio per resistere agli agenti atmosferici e per molto tempo, questi ospiti creano un biofilm nel quale riescono a convivere insieme a tante altre comunità microbiche.
 
Le conclusioni sono il risultato di uno studio condotto dall’Università scozzese di Stirling e pubblicate sulla rivista scientifica Marine Pollution Bulletin.

I ricercatori hanno analizzato i minuscoli detriti di plastica in cinque spiagge della Scozia scoprendo che il 45% di questi era contaminato dal batterio E coli e il 90% dal Vibrione. Entrambi possono causare problemi intestinali nell’uomo, con conseguenze più gravi sulle fasce più deboli, come bambini e anziani.
 
Il

fatto che due batteri siano stati ritrovati in sole cinque spiagge della Scozia non deve però illudere. Richard Quilliam, primo autore dello studio e ricercatore nella facoltà di Scienze naturali nell’ateneo di Stirling, allarga il campo: “L’ipotesi è che le nostre conclusioni si possano estendere ad altre aree costiere del mondo. Ci sono inoltre molte evidenze del fatto che la plastica possa ospitare comunità di svariati tipi di batteri”, spiega via email a National Geographic Italia. Insomma, per ora i ricercatori hanno cercato solo due batteri ma l’impressione – che dovrà essere confermata da prove – è che si sarebbero potuti trovare diversi altri organismi.
 
Belli ma pericolosi
La ricerca aggiunge un nuovo elemento di preoccupazione per la salute dei nostri mari e dell’ambiente in generale, ma gli studiosi scozzesi si sono concentrati su un particolare detrito: il pellet di plastica. Gli inglesi le chiamano “nurdles“, per noi sono quelle minuscole perline di tanti colori che troviamo in tutte le spiagge, soprattutto in inverno quando non vengono pulite ogni mattina.
 
Queste perline sono i “mattoncini” di base con i quali l’industria realizza tanti oggetti di plastica, ad esempio le bottiglie e i recipienti di detersivi, bibite o vernici. Hanno la forma di minuscoli granuli per poter essere trasportati più facilmente in container dai quali, a volte, fuoriescono contaminando l’ambiente marino e costiero. Il fatto che siano così colorati e attraenti pone un altro pericolo: i bambini tendono a metterli in bocca. E alla luce dello studio appena pubblicato, per i genitori questo è un ulteriore motivo di preoccupazione. Le perline di plastica finiscono inoltre anche nello stomaco di molte specie marine.
 
L’incontro. “I batteri arrivano in mare in tanti modi: dagli scarichi agricoli che contengono i liquami degli animali da allevamento, oppure dagli scarichi delle nostre fogne, soprattutto in caso di forti piogge – spiega ancora Quilliam – nei paesi meno sviluppati questi batteri possono proliferare a causa di reti fognarie insufficienti. Una volta raggiunti i fiumi e, da qui, il mare, questi agenti patogeni possono entrare in contatto con i detriti plastici e legarsi a loro”.
 
Il ricercatore aggiunge che non è ancora possibile calcolare per quanto tempo questi batteri riescano a sopravvivere in acqua a contatto con la plastica, né per quanti chilometri possano viaggiare senza essere intaccati dal sole. Ma un progetto chiamato Plastic Vectors, finanziato dal Natural Environment Research Council e diretto dallo stesso Quilliam si è prefissato proprio l’obiettivo di scoprirlo.
 
Colpa del clima?
Non è facile valutare in che modo il cambiamento climatico abbia influito sulla scoperta fatta dai ricercatori scozzesi. Quilliam ammette di non averne idea, ma che il fenomeno potrebbe essere “esacerbato” dalla possibilità che la temperatura del mare continui ad aumentare: “Questo scenario potrebbe portare a una maggior diffusione di alcune nuove malattie nell’ambiente marino e delle alghe tossiche”, precisa. Non solo: fenomeni estremi come le inondazioni costiere, che portano sulle nostre spiagge grandi quantità di rifiuti plastici, stanno diventando sempre più frequenti. E la colpa è del clima impazzito.

Scoperto il segreto degli iceberg verdi



Le foto degli iceberg ce li mostrano solitamente di colore bianco o azzurro. La natura è capace però anche di creare meravigliosi iceberg verdi, caratteristica che è possibile ammirare solo in Antartide.

Anche se la letteratura scientifica da un secolo a questa parte è piena di relazioni su questi blocchi di ghiaccio color smeraldo, nessuno sinora aveva ancora spiegato in maniera adeguata da dove provenivano. Ora un gruppo di ricercatori ha finalmente risolto il caso.

In base al loro lavoro l’insolita tonalità sembra essere il risultato di due distinti processi. Innanzitutto bisogna che si formino degli iceberg privi di bolle d’aria alla base delle piattaforme di ghiaccio che si sporgono in mare. Allo stesso tempo la polvere di roccia giallo-rossastra antartica si deve depositare sulla superficie.

“E’ un po’ la versione antartica di quando mischiamo la vernice gialla con quella blu per fare il verde”, dice James Lea, glaciologo della University of Liverpool che non ha preso parte allo studio.

Il ghiaccio dei ghiacciai tende ad avere una tinta azzurrognola in quanto assorbe i raggi di luce

rossa dalla lunghezza d’onda più lunga, facendo riflettere verso i nostri occhi i raggi blu con una lunghezza d’onda più corta 

Se il ghiaccio presenta delle bolle d’aria, la luce che lo attraversa sarà costretta però a cambiare continuamente direzione, rendendo più probabile il suo ricomparire in superficie dopo un breve tragitto. Ciò ne riduce l’assorbimento e porta ad un effetto di sbiancamento. Al contrario, in alcune zone dell’Antartide il ghiaccio è così compresso che è totalmente privo di bolle d’aria. Ciò obbliga la luce ad un percorso più lungo all’interno del ghiaccio e pertanto ai nostri occhi ci appare incredibilmente limpida e di un azzurro brillante.


Un iceberg verde emerge nella neve vicino a un gruppo di pinguini imperatori. Fotografia di Peter Layt / Australian Antarctic Division

In molti resoconti gli iceberg verdi vengono descritti come translucidi e ciò ha suggerito ai ricercatori che al loro interno siano privi di bolle, il che ci fornisce un’indicazione sulla loro origine.

L’acqua di mare a volte si può congelare sotto la parte inferiore della piattaforma di ghiaccio. Quando accade si crea uno spesso strato di ciò che è conosciuto come ghiaccio marino. A differenza del ghiaccio presente in superficie, che intrappola l’aria, quello marino si forma sotto una maggiore pressione, dove l’aria è più solubile e pertanto tende ad essere privo di bolle. 

Questi iceberg trasparenti di color verde intenso devono quindi essere forgiati dal ghiaccio marino. Ciò era già stato accertato negli anni ’80 grazie a dei campioni raccolti da Steve Warren e dai suoi colleghi sulla piattaforma di ghiaccio Amery. La colorazione verde, tuttavia, rimaneva incomprensibile.

Il gruppo di Warren sospettava che fosse dovuta al carbonio organico disciolto, microscopici residui di vita marina. Questo materiale ha un colore giallastro e mescolandosi con l’azzurro intenso avrebbe senz’altro creato una sfumatura verde. A quel tempo non si era in grado di quantificare la quantità di carbonio organico disciolto pesente nei campioni di ghiaccio. Usarono però delle tecniche per renderlo fluorescente per confermarne l’esistenza.

Il risultato del loro lavoro del 1993 fu ampiamente ripreso al tempo, ma il loro successo fu di breve durata. Nel 1996, durante la seconda spedizione di Warren nell’ambito dell’Australian Antarctic Program, il suo gruppo scoprì molti altri blocchi di ghiaccio tinto di verde. Questa volta poterono campionare in modo appropriato il carbonio organico disciolto, verificando che le loro quantità nei ghiacci azzurri erano simili a quelle presenti nei ghiacci verdi e per di più troppo esigua per poter influire sul colore del ghiaccio.

Nel 2016 uno studio condotto dall’oceanografa Laura Herraiz-Borreguero, allora dipendente della University of Tasmania e ora passata alla  University of Southampton ha scoperto casualmente le parti mancanti del puzzle. All’interno di diverse carote di ghiaccio della piattaforma di Amery il ghiaccio marino conteneva fino ad un numero di elementi di ferro 500 volte maggiori rispetto al ghiaccio in superficie.

Gli ossidi di ferro sono componenti comuni del terreno e delle rocce e questo studio suggerisce che vengano erosi mano a mano che il ghiaccio scivola inevitabilmente lungo le rocce dell’Antartide Orientale. 

Sinistra: Un “iceberg di giada” galleggia come una nave aliena nelle acque dell’Antartide. Destra: Bande di ghiaccio verde e bianco conferiscono a questo “iceberg di giada” un aspetto insolito. Fotografie di Stephen Nicol

Il sedimento polverso che ne risulta, chiamato anche “farina di roccia”, arriva quindi infine sino in mare dove la sostanza occasionalmente si congela alla base delle piattaforme di ghiaccio, saldandosi al ghiaccio marino che rompendosi va a formare gli iceberg. Quando ciò succede gli ossidi di ferro tendono ad avere colore giallo o rosso.  

“Il ghiaccio filtra la luce rossa e gli ossidi di ferro quella blu, quindi l’unica luce solare che può attraversare il ghiaccio e che viene rifratta dall’iceberg è quella verde”, spiega Warren.

Nel suo ultimo studio pubblicato su Journal of Geophysical Research: Oceans, il suo gruppo di ricercatori ha calcolato di quanto ferro c’è bisogno affinché il colore del ghiaccio cambi da blu a verde, scoprendo che la quantità trovata nel ghiaccio marino di Amery è sufficiente.

Anche se si tratta di una spiegazione basata su prove indirette e occorreranno dunque ulteriori ricerche sul campo per consolidare questo modello, Lea ammette che questo meccanismo “è una soluzione davvero elegante in grado di spiegare le osservazioni fatte”.
 

Dal Dna sorprendenti scoperte sulle origini degli spagnoli



Sin dall’inizio delle migrazioni umane, la Penisola Iberica è stato un luogo dove sono confluite le culture di Africa, Europa e Mediterraneo.

In un nuovo studio pubblicato su Science, un gruppo di 111 archeologi e genetisti delle popolazioni ha classificato 8 mila anni di genetica della regione. Il quadro che ne emerge mostra una grande complessità genetica ma suggerisce anche l’avvento di una specifica misteriosa invasione avvenuta circa 4.500 anni fa che ha completamente rimescolato il DNA degli antichi iberici.
 
Il gruppo ha analizzato il DNA in cerca di indizi su come e quando le diverse popolazioni hanno iniziato a contribuire al patrimonio genetico della Penisola Iberica. Ha sequenziato i genomi di 271 antichi iberici, poi ha incrociato queste informazioni con dati già disponibili su altri 132 antichi abitanti della penisola.

I risultati sono stati più complessi di quanto i ricercatori si aspettassero.

A partire dall’Età del bronzo, l’insieme genetico dell’area è cambiato drasticamente. Dal 2.500 a.C. circa i geni associati alle popolazioni delle steppe vicine al Mar Nero

e al Mar Caspio possono essere trovati anche nel patrimonio genetico iberico. E a partire dallo stesso momento buona parte del DNA della popolazione è stato rimpiazzato con quello delle genti delle steppe.

In base alla cosiddetta “ipotesi delle steppe” questo gruppo di popolazione si è espansa contemporaneamente verso est in Asia e verso ovest in Europa e lo studio mostra che si sono spinti fino alla Pensiola Iberica. Anche se il 60% del DNA totale della regione è rimasto uguale, i cromosomi Y degli abitanti furono quasi interamente sostituiti entro il 2000 a.C. Ciò suggerisce un massiccio influsso di uomini delle steppe, dato che solo i maschi possiedono i cromosomi Y.

“Pare che l’influenza fosse dominata dai maschi”, dice Miguel Vilar, un antropologo genetista impegnato con la National Geographic Society.

Chi erano questi uomini? Vennero in pace? Vilar, che non ha preso parte allo studio, ipotizza che gli uomini delle steppe possano essere arrivati a cavallo armati di armi di bronzo, annunciando appunto l’arrivo dell’Età del bronzo anche in questa parte del mondo. Vilar compara quindi questa migrazione a quella che le popolazioni indigene del Nord e Sud America hanno dovuto fronteggiare con l’arrivo degli europei alla fine del XV secolo. 

“Dimostra come si potessero avere migrazioni attraverso l’intero continente europeo in grado di esercitare una forte influenza fino ai confini più lontani”, dice.

Il bronzo è effettivamente entrato in uso nella Penisola Iberica in quel periodo circa, ma non è stata trovata nessuna altra traccia specifica della cultura delle steppe. Lo studio mostra come l’attuale popolazione basca, l’unica a parlare una lingua non indoeuropea nell’Europa occidentale, sia dotata di marker genetici legati strettamente a quelli dei popoli delle steppe. E a differenza degli spagnoli moderni, i baschi di oggi non mostrano la stessa quantità di mescolanza genetica che si è verificata nelle Penisola nel corso dei secoli. 

Ma il gruppo ha anche scoperto un singolo individuo con DNA nordafricano in un sito nel centro della Penisola Iberica. Le sue ossa risalgono al 2.500 a. C. circa. 

“All’inizio pensavo fosse un errore”, dice Iñigo Olalde, genetista della popolazione che ha coordinato lo studio.

Ma quando ha replicato il lavoro ha avuto la conferma. La presenza di quell’africano solitario suggerisce un antico, singolo, scambio tra la Penisola Iberica e il Nordafrica, spiegando anche le scoperte archeologiche di avorio africano negli scavi di siti iberici risalenti all’Età del bronzo. Il gruppo di ricerca ritiene comunque che la presenza degli antenati del Nordafrica nella Penisola Iberica si fece estensiva negli ultimi 2000 anni.
 
Lo studio offre un quadro complesso della storia genetica della Spagna, confermato da un’altra ricerca pubblicata su Current Biology. In questo lavoro studiosi di Spagna e Germania hanno scoperto che i cacciatori raccoglitori che vivevano nella Penisola Iberica erano anche maggiormente diversi geneticamente da quanto ritenuto in precedenza. Hanno individuato poi prove che le diverse culture dei cacciatori raccoglitori si sono mescolate in questa area calda divenuta un riparo dall’era glaciale circa 19 mila anni fa. Nuovi agricoltori si mischiarono sucessivamente con i cacciatori raccoglitori.


Questi scheletri di antichi cacciatori-raccoglitori, gemelli, hanno aiutato i ricercatori a scoprire un quadro genetico sorprendentemente complesso della penisola iberica, che comprende Spagna e Portogallo. Fotografia di Julio Manuel Vidal Encinas

“Il DNA è stato una sorpresa”, dice la studentessa di dottorato Vanessa Villalba-Mouco, una archeogenetista che ha condotto la ricerca per conto dell’Istituto del Max Planck per la Scienza della storia umana in Germania e per l’università di Saragozza, in Spagna. “Indizi di cosa accadde in quel momento ci aiutano a capire l’evoluzione del periodo successivo. Dobbiamo raccogliere un maggior numero di campioni di individui per conoscere la loro storia in maniera più accurata”.

Lavorare su DNA antico “ci sta aiutando a smontare l’idea che esistano specifiche popolazioni distinte definibili come africane, asiatiche o europee”, dice Vilar. “Non solo le persone che vivono in aree come la Penisola Iberica sono eterogenee, ma sono il risultato esse stesse di diverse migrazioni”.

Per Olalde, questo lavoro è stato una possibilità senza precedenti di esplorare la storia genetica di un luogo che definisce casa. Inoltre poter lavorare con un grande quantitativo di campioni – possibilità rara negli studi che devono fare affidamento sul DNA estratto da ossa vecchie di migliaia di anni – è stato particolarmente eccitante per Olade che lavora presso il David Reich Lab della Harvard Medical School. “Poter analizzare quasi 400 individui diversi è pazzesco. Grazie a loro abbiamo ora una fotografia molto più dettagliata delle diverse popolazioni che hanno abitato la Penisola Iberica e come queste hanno plasmato le attuali popolazioni”.

“Il suono è dotato di massa”, la nuova ipotesi di due fisici italiani



Secondo le leggi della fisica classica, il suono è una perturbazione che si propaga in un mezzo materiale. Nel caso in cui il mezzo sia un gas, la perturbazione è rappresentata da una serie di rarefazioni e compressioni delle particelle del gas, che permettono la propagazione della perturbazione da una zona all’altra, senza che vi sia alcun trasporto di massa perché le particelle oscillano intorno alle loro posizioni di equilibrio senza spostarsi complessivamente nella direzione del moto (un po’ come la ola fatta dai tifosi in cui l’onda si propaga all’interno dello stadio ma gli spettatori si limitano solo ad alzare le braccia ed alzarsi in piedi, senza allontanarsi dal loro posto).

A formulare una teoria alternativa a quella classica, per cui le onde sonore sarebbero in realtà dotate di massa, sono stati due ricercatori italiani, Alberto Nicolis e Nicola Penco, che hanno compiuto studi su questo fenomeno già due anni fa analizzando il suono in un superfluido a temperatura zero. Ora lo stesso Nicolis, assieme ad Angelo Esposito e a Rafael Krichevsky, tutti della Columbia University, in un articolo dal titolo “The gravitational mass carried by sound waves“,

pubblicato pochi giorni fa sulla rivista Physical Review Letters, hanno dimostrato che anche nei materiali più ordinari, come i solidi e i fluidi, il suono interagisce con la gravità in un modo che può essere compreso avanzando appunto l’ipotesi che esso possieda una massa.

E per il momento si tratta di una semplice ipotesi, in quanto i ricercatori sono molto lontani dall’aver raggiunto una spiegazione esaustiva del fenomeno. La situazione inoltre è complicata ancora di più dal fatto che la massa nelle loro osservazioni non ha il solito valore positivo, ma si presenta come una quantità negativa. Questo significa, tra le altre cose, che le onde sonore e il campo gravitazionale della Terra non si attraggono, ma si respingono e quindi la musica e il suono in generale per effetto della gravità tende ad alzarsi verso l’alto.

Il fenomeno ha diverse conseguenze. Le più dirette sono che lo stesso suono, oltre ad essere deviato dal campo gravitazionale terrestre è, a sua volta, sorgente di un debole campo gravitazionale. Per cui, se si considerano due onde sonore che avanzano parallelamente lungo la stessa direzione, dal momento che hanno entrambe la massa negativa, si attraggono e, alla lunga, si avvicinano lentamente l’una all’altra.
Quanto ipotizzato non è dovuto però alla formula elaborata da Einstein di equivalenza tra massa ed energia prevista dalla relatività (secondo la quale, dal momento che l’onda possiede una certa energia, ad essa corrisponde necessariamente una determinata quantità di massa), perché l’effetto si presenta anche nei limiti non relativistici. Né si tratta di un effetto quantistico, perché il risultato continua a valere anche per le onde classiche.

Gli autori hanno dimostrato che si tratta di un fenomeno non lineare e questo potrebbe spiegare perché non sia mai stato preso in considerazione prima, dal momento che vengono analizzati più spesso fenomeni lineari.

La grandezza della massa associata alle onde sonore ha un valore molto basso, dipendente dalla sua energia moltiplicata per un fattore collegato allo stato del mezzo in cui l’onda si propaga. Ad esempio, un’onda sonora dotata dell’energia di 1 Joule (l’energia necessaria per sollevare di un metro una massa di circa 100 grammi), che si propaga nell’acqua, ha una massa di appena 0,1 millesimo di grammi.
Per ottenere prove sperimentali e dimostrare la veridicità della loro teoria, gli autori hanno individuato alcuni fenomeni che, potenzialmente, si prestano ad una maggiore facilità di esecuzione.

Una possibilità è data dall’uso di gas atomico o molecolare freddissimo come mezzo di propagazione. In questi sistemi si possono raggiungere piccolissime velocità del suono e ottenere così un’amplificazione dell’effetto.

Un’altra possibilità è rappresentata dai terremoti, perché sarebbero in grado di generare onde dotate di masse molto elevate. In un terremoto di magnitudine 9, ad esempio, si genera un’onda di massa pari a 100 miliardi di Kg. L’interazione tra questa massa e la gravità terrestre determina una piccolissima variazione nell’accelerazione di gravità, dell’entità di un decimillesimo di nanometri al secondo quadrato. Gli orologi atomici e i rilevatori quantistici di gravità sono in grado di valutare frazioni di nanometri al s2, quindi si tratta di misure ai limiti degli attuali misuratori.

Infine, vi possono essere effetti rilevanti nella dinamica delle stelle di neutroni, oppure si potrebbe tentare di misurare le traiettorie di due onde sonore che viaggiano parallelamente per verificare se, come previsto dalla teoria, vi sono deviazioni e, in particolare, se, al passare del tempo, si avvicinano per effetto della loro attrazione gravitazionale.

Se l’ipotesi venisse confermata si tratterebbe di una “rivoluzione culturale”, ma quanto alle possibili applicazioni della loro teoria gli autori per il momento non si sbilanciano.

Dinosauri all’apice della biodiversità quando cadde l’asteroide



Un giorno di 66 milioni di anni fa, la vita si arrestò improvvisamente e in modo catastrofico, quando il violento impatto di un asteroide sulla Terra segnò la conclusione dell’era dei dinosauri. Gli uccelli sono gli unici membri dell’albero evolutivo di questi animali che sopravvissero alla catastrofe, e l’apertura di nicchie ecologiche occupate prima da altre specie diede loro e ai nostri antichi antenati mammiferi la possibilità di proliferare.
 
Ma cosa sarebbe successo se questa catastrofe non avesse colpito i dinosauri? Sarebbero comunque usciti di scena, anche se in modo meno violento?
 
Probabilmente no, secondo un nuovo studio che afferma che i dinosauri non stavano già attraversando una fase di declino che avrebbe poi condotto all’estinzione di massa che si verificò alla fine del Cretaceo. La scoperta – avvenuta grazie all’uso di simulazioni all’avanguardia nell’ambito della paleontologia – segna una svolta definitiva nel dibattito sulla scomparsa dei dinosauri: secondo lo studio, i dinosauri, quando si verificò la catastrofe,  erano all’apice della loro biodiversità e non risentivano negativamente dei cambiamenti climatici prolungati che si susseguivano da milioni di anni nel Cretaceo superiore.
 
Inoltre, l’approccio innovativo dello studio potrebbe aiutarci a studiare in modo più approfondito gli sconvolgimenti ambientali avvenuti nel passato, oltre a conoscere in modo più preciso le conseguenze dei cambiamenti climatici in corso.
 
“I risultati dello studio, che fanno luce sui fattori che condussero all’estinzione dei dinosauri, sono molto importanti. Ma lo è anche l’aver ideato e applicato nuovi metodi”, afferma il paleontologo Alfio Alessandro Chiarenza, ricercatore dell’Imperial College London responsabile dello studio, pubblicato su Nature Communications.
 
La fine dei dinosauri
 
Basta guardare Fantasia, il film d’animazione Disney del 1940, per rendersi conto di come i paleontologi un tempo immaginassero l’estinzione dei dinosauri. Nel film, si vedono specie note prosperare in rigogliose paludi, e alla fine scomparire a causa del caldo infernale. Questo quadro mutò negli anni Ottanta, quando Walter e Luis Alvarez sostennero che i dinosauri non si estinsero a causa dei cambiamenti climatici: una combinazione di evidenze geologiche e fossili suggerivano che il loro regno si concluse a causa dell’impatto fatale di un asteroide.
 
Negli anni successivi, gli scienziati hanno trovato la “pistola fumante”: i resti del cratere provocato dalla caduta dell’asteroide, scoperti al largo della costa del Messico. Da allora, la maggior parte dei paleontologi è stato concorde nell’attribuire al meteorite la scomparsa dei dinosauri.
 
Adesso, i paleontologi discutono su cosa sarebbe accaduto se l’asteroide non si fosse mai schiantato sulla Terra. Fornire una risposta è difficile a causa della natura frammentaria delle testimonianze fossili. Si devono verificare determinate condizioni ambientali perché un organismo venga sepolto e resti isolato abbastanza a lungo da diventare fossile. Ecco perché raccontare la storia della vita attraverso i fossili è come ricostruire la trama di un poema epico avendo a disposizione solo un brandello dell’unica trascrizione rimasta intatta. Ma cosa succederebbe se le pagine si sgretolassero o l’inchiostro sbiadisse?
 
Nell’annoverare le specie antiche, i paleontologi devono dunque tenere conto delle distorsioni presenti nel record fossile, che è per natura un record incompleto. Contando il numero di specie, infatti, l’impressione è che nella parte occidentale del Nord America, il numero di specie negli ultimi 17 milioni di anni del Cretaceo sia in declino. Ciò suggerirebbe che questi animali fossero in declino quando l’asteroide colpì la Terra.
 
Ma il periodo più vicino all’estinzione di massa, il cosiddetto Maastrichtiano, non ha prodotto fossili a sufficienza da riuscire a ottenere informazioni precise. Molti studi hanno tentato di colmare questo vuoto e, quando ci hanno provato, hanno scoperto che la biodiversità dei dinosauri della parte occidentale del Nord America era stabile o persino in aumento fino al periodo precedente alla loro scomparsa. In questo contesto, i dinosauri vivevano in una condizione di prosperità, che si interruppe improvvisamente.
 
Questa opinione dominante ha subìto un duro colpo nel 2016, quando Manabu Sakamoto, biologo dell’Università di Reading, ha pubblicato uno studio in cui affermava che, decine di milioni di anni prima rispetto all’estinzione di massa, alcune specie di dinosauri stavano scomparendo più velocemente rispetto all’emersione di nuovi gruppi. Secondo il quadro delineato da questa prospettiva, basata su alcuni risultati che tengono conto dell’albero evolutivo dei dinosauri, il periodo di massimo splendore per alcuni gruppi di dinosauri era terminato molto tempo prima che si verificasse l’impatto catastrofico dell’asteroide.
 
Da qui, la novità che si aggiunge nel nuovo studio: “Tenendo conto di vari fattori che mitigano questo dato incompleto, possiamo invece ricostruire e quantificare a quanto ammontasse l’informazione ‘perduta’ da questi bias del record fossile, e ricostruire un trend che in realtà non è in declino fino al cataclisma finale”, dichiara Chiarenza.
 
Lo studio di Sakamoto non è esattamente paragonabile ad altre ricerche, poiché prende in considerazione un lasso di tempo più lungo. Tuttavia, il suo lavoro ha avuto l’effetto di accendere ancora una volta il dibattito.
 
L’importanza dei dati
 
Per affrontare questioni complesse, è utile avere a disposizione ampi database; non a caso per decenni i paleontologi hanno costruito enormi banche dati pubbliche contenenti dati sui fossili. Ora, una nuova generazione di paleontologi, esperti di informatica, è in grado di analizzare in modo più dettagliato il passato come mai fatto prima d’ora, permettendo l’acquisizione di nuove conoscenze a livello globale.
 
“Viviamo nell’era dei big data e della scienza dei dati, no?”, afferma Sakamoto. “Per realizzare studi elaborati e poter formulare delle ipotesi, sono necessari i big data per corroborarle, e dunque i database sono fondamentali”.
 
Sarebbe un grave errore immaginare la paleontologia basata sui database come una combinazione fra Jurassic Park e The Matrix. È un lavoro tutt’altro che entusiasmante quello di esaminare e riesaminare attentamente i database, che possono contenere centinaia di migliaia di dati.
 
“Passiamo anni svolgendo tali compiti e assistiamo costantemente a modelli che non funzionano, software non eseguiti correttamente, pulizia dei dati ed errori di spelling che ci fanno andare fuori di testa”, afferma la paleontologa Emma Dunne, ricercatrice dell’Università di Birmingham, che utilizza modelli climatici per studiare l’evoluzione dei dinosauri. “Ma ne vale davvero la pena, è così emozionante”.
 
Anche Chiarenza ha seguito un percorso simile. Il suo obiettivo era quello di studiare i dinosauri, ma per farlo ha dovuto acquisire conoscenze approfondite che riguardano, ad esempio, i modelli del sistema Terra e una nuova concezione, innovativa, di ecologia. Per condurre il nuovo studio, il paleontologo ha innanzitutto combinato modelli ad alta risoluzione dell’antico suolo terrestre con gli attuali modelli climatici, gli stessi che gli scienziati usano per comprendere l’impatto dell’uomo sul clima. Con la collaborazione dei colleghi ha poi individuato il luogo di ritrovamento dei fossili di dinosauro, concentrandosi su tre gruppi: i tirannosauri, i ceratopsiani – come Triceratops – e gli adrosauri, noti anche come dinosauri “dal becco d’anatra”.
 
I ricercatori hanno programmato algoritmi sull’esteso dataset preso in esame al fine di associare un determinato gruppo di dinosauri con un tipo specifico di topografia e di clima. Con tali modelli di habitat a disposizione, il gruppo guidato da Chiarenza ha potuto estendere l’analisi a tutto il Nord America e ipotizzare quali regioni fossero ipoteticamente adatte ai dinosauri. Il loro modello mostra che verso la fine del Cretaceo, in gran parte del Nord America, le condizioni sarebbero state favorevoli alla loro presenza.
 
Contestualmente i ricercatori hanno mostrato in quali punti di quest’area fosse più probabile la formazione di fossili di dinosauro. Gli studiosi hanno simulato il trasporto di sedimenti provenienti dalle proto-Montagne Rocciose in un corso d’acqua che un tempo ricopriva parti della zona occidentale del Nord America. Alla fine del Cretaceo, questo corso d’acqua si ridusse, così come il volume di sedimenti necessari a preservare i fossili.
 
Sulla base dei risultati del nuovo studio, Chiarenza e i suoi colleghi sostengono che il declino dei dinosauri nella zona occidentale del Nord America non sia il risultato dell’evoluzione, ma, piuttosto, della geologia.
 
Studiare i cambiamenti climatici
 
Anche se il dibattito è destinato a proseguire, il lavoro di Chiarenza è coerente con altri studi che non riescono tuttavia a fare chiarezza sul declino dei dinosauri. Nel 2018, uno studio guidato dalla ricercatrice Klara Nordén suggerì un’alta biodiversità dei dinosauri erbivori del Cretaceo superiore, basandosi sull’analisi dei denti di questi animali.
 
“È coerente con ciò che emerge dalle testimonianze fossili”, spiega.
 
E poiché i modelli elaborati da Chiarenza simulano la risposta dei dinosauri al clima, il suo lavoro potrebbe consentire ai ricercatori di scoprire cosa ne abbia esattamente provocato la scomparsa; gli scienziati potrebbero simulare la caduta di un asteroide o l’esplosione di un vulcano e misurare gli effetti sull’habitat. Ed è proprio quello su cui sta attualmente lavorando Chiarenza. Allo stesso modo, i ricercatori potrebbero servirsi del modello per studiare altre variazioni climatiche avvenute in passato, per scoprire quale fu la risposta degli habitat, ma anche cosa potrebbe accadere oggi a causa degli attuali cambiamenti climatici.
 
“Questa tecnica potrebbe essere molto utile a fornire un punto di partenza per capire i cambiamenti che potremmo dover affrontare a causa del riscaldamento globale antropogenico”, afferma Paul Barrett, paleontologo del Natural History Museum di Londra non coinvolto nello studio.
 
Secondo Steve Brusatte, paleontologo dell’Università di Edimburgo, lo studio indica chiaramente l’asteroide come la causa dell’estinzione dei dinosauri. Ma fornisce inoltre indizi – nota lo studioso – su cosa sarebbe potuto accadere se l’improvvisa catastrofe non fosse avvenuta.
 
“La parte più interessante dello studio riguarda la chiara presenza di molte nicchie ecologiche che i dinosauri avrebbero potenzialmente potuto occupare; è solo che questi animali erano già scomparsi, annientati dall’asteroide”, conclude.
 

Estinzione dei dinosauri, quale ruolo ebbero i vulcani del Deccan?



Se provate a chiedere a qualcuno come si estinsero i dinosauri, con buone probabilità vi risponderà che accadde quando un enorme asteroide, 66 milioni di anni fa, colpì la Terra provocando un inverno nucleare. Tale evento è testimoniato da tracce geologiche, ma anche dal grande cratere di Chicxulub, nella penisola dello Yucatan.

Sin dagli anni Ottanta, però, i ricercatori hanno cominciato a chiedersi se gli episodi di vulcanismo che si verificarono nell’attuale India prima dell’impatto abbiano giocato un ruolo primario o marginale nell’estinzione di massa.

Adesso, due gruppi di ricerca indipendenti hanno ricostruito, come mai era stato fatto finora, la sequenza temporale di queste attività vulcaniche. Seppur facendo ricorso a diversi metodi di datazione, i due studi – pubblicati di recente su Science – concordano in

generale sulla collocazione temporale di queste antiche eruzioni, aiutando a chiarire come queste ultime contribuirono alla scomparsa dinosauri non aviani.

“Sono più i punti in comune che di disaccordo, e questa è una conclusione davvero importante”, afferma Courtney Sprain, ricercatrice post-doc all’Università di Liverpool, a capo di uno degli studi e parte del team dell’Università della California, Berkeley.

Secondo i due gruppi di ricerca, gli enormi vulcani noti come Trappi del Deccan, in India, iniziarono a eruttare circa 400 mila anni prima dell’impatto di Chicxulub, entrando in uno stato di quiescenza circa 600 mila anni dopo la fine del Cretaceo. E almeno metà della quantità totale di lava eruttata da questi vulcani fuoriuscì dopo l’impatto.

“Sono stati compiuti grandi passi avanti rispetto a 20 o persino 15 anni fa, quando le due teorie avevano pochi punti in comune, con i risultati delle datazioni che differivano di milioni di anni” afferma Blair Schoene, esperto di geocronologia dell’Università di Princeton, responsabile dell’altro studio. “Il grado di corrispondenza tra gli studi è piuttosto notevole”.

Tuttavia, gli studi sono in disaccordo sulla precisa collocazione temporale e sulla durata delle eruzioni, fondamentali per risalire alle cause dell’estinzione di massa. Il primo dei due studi afferma che i Trappi del Deccan intensificarono considerevolmente l’attività eruttiva nei 100 mila anni precedenti all’impatto dell’asteroide, stravolgendo forse alcuni ecosistemi prima del colpo finale sferrato dall’asteroide. L’altro studio sostiene invece che gran parte delle eruzioni vulcaniche sarebbero occorse solo in seguito all’impatto, suggerendo che l’attività vulcanica abbia avuto un ruolo minore nell’estinzione di massa.

Il ruolo dei vulcani

I Trappi del Deccan erano vulcani incredibilmente potenti per gli standard attuali, e furono in grado di espellere oltre 562mila chilometri cubi di lava in oltre un milione di anni, una quantità di lava sufficiente ad avvolgere la Terra con una cintura rocciosa larga più di otto chilometri e alta un chilometro e mezzo.

Si sospetta che questi super vulcani siano stati responsabili di altre estinzioni di massa. Per esempio, i grandi vulcani dell’attuale Siberia giocarono probabilmente un ruolo chiave nella peggiore estinzione di massa avvenuta nella Terra a cavallo fra il Permiano e il Triassico, circa 252 milioni di anni fa. Ma solo risalendo alla precisa collocazione temporale è possibile comprendere in che modo i Trappi del Deccan contribuirono alla scomparsa dei dinosauri.

Per cercare di dare una risposta, i gruppi di ricerca di Berkeley e di Princeton hanno avviato due spedizioni indipendenti l’una dall’altra nei Ghati occidentali, in India, regione in cui un tempo i Trappi del Deccan erano in attività. Le valli suggestive della regione si sono formate a partire da ciò che resta di questi immensi vulcani. In alcuni punti, gli strati rocciosi che si sono formati grazie al raffreddamento della lava sono spessi più di un chilometro e mezzo.

“Per chi ama osservare le rocce, rappresenta uno dei pochi posti in cui qualsiasi cosa si guardi è causata dallo stesso evento”, spiega Sprain. “È semplicemente un luogo fantastico”.

Il team guidato da Sprain è riuscito a risalire al momento in cui i minerali presenti nella lava si sono raffreddati raggiungendo la temperatura di un centinaio di gradi Celsius, informazione fondamentale per risalire a quando la lava fuoriuscì e si raffreddò. Il gruppo di Schoene, invece, ha effettuato la datazione di cristalli noti come zirconi rinvenuti nei sedimenti presenti fra gli strati di lava. Questi cristalli si formarono in vulcani situati in zone distanti, giungendo nei luoghi studiati dai ricercatori uniti alla cenere trasportata dal vento. Basandosi sulla datazione degli zirconi all’interno di un dato strato di sedimento, il gruppo di Schoene è stato in grado di stimare con precisione quando la lava si è depositata su di esso.

Anche se in linea di massima sono coerenti, le due linee temporali differiscono nei dettagli. Il team di Schoene ha rinvenuto tracce di quattro diverse esplosioni ed eruzioni che hanno coinvolto i Trappi del Deccan, e la più grande si sarebbe verificata circa 100mila anni prima dell’impatto. Ciò suggerisce che i vulcani giocarono un ruolo più importante nell’estinzione: le eruzioni potrebbero aver sprigionato enormi quantità di gas serra e polveri nell’atmosfera, modificando radicalmente il clima del Pianeta, e stravolgendo la vita nel Cretaceo superiore. Poi si è compiuto l’uno-due letale, quando l’inverno nucleare causato dall’impatto avrebbe raffreddato improvvisamente la Terra e causato il collasso degli ecosistemi.

Il gruppo di Sprain, invece, non ha notato tracce di esplosione, sostenendo che il 75% della lava dei Trappi del Deccan fuoriuscì dopo l’impatto, suggerendo che non avrebbe potuto svolgere un ruolo decisivo nell’evento di estinzione di massa. Inoltre, a giudicare dal rapido ripopolamento successivo all’estinzione di massa, le eruzioni non ostacolarono così profondamente la ripresa. Piuttosto, le piccole eruzioni pre-impatto potrebbero essere state estremamente gassose, causando il riscaldamento e il raffreddamento osservati nei 300mila anni precedenti all’impatto.

I dati di Sprain suggeriscono perfino che l’impatto potrebbe aver causato eruzioni dei Trappi del Deccan ancora più potenti. Sprain e Paul Renne, esperto di geocronologia dell’Università della California, Berkeley, fra gli autori dello studio, aveva già avanzato questa ipotesi in alcuni studi precedenti.

Un’unica teoria

Le differenze esistenti tra i due studi derivano soprattutto dalla difficoltà nel ricostruire il passato della Terra. La tecnologia è migliorata, a tal punto che oggi gli scienziati possono datare la formazione di alcune rocce con un margine di errore ridotto a poche decine di migliaia di anni. Nell’ottica della lunga prospettiva, ciò significa che sono molto precisi: se la storia della Terra, lunga 4,54 miliardi di anni, fosse compressa in un anno, ora potremmo datare gli eventi geologici con un margine di errore di pochi minuti. E i team che hanno realizzato i nuovi studi sono considerati i migliori al mondo nel campo della datazione delle rocce.

“È una prova evidente dei progressi della scienza”, afferma Seth Burgess, esperta di geocronologia allo U.S. Geological Survey, che ha commentato entrambi gli studi in un articolo di accompagnamento pubblicato su Science. “Grazie a tecniche più avanzate e a un lavoro sul campo più esteso, siamo in grado di osservare molto più da vicino ciò che è accaduto in un determinato momento, aggiungendo dettagli e complessità a un dato evento”.

Il problema è che l’impatto di Chicxulub è durato un solo un giorno e dunque quando si cerca di datare le rocce che si sono formate appena prima o subito dopo, la sequenza esatta degli eventi può restare ostinatamente indefinita. Nel caso specifico, si prenda in considerazione la Formazione Poladpur, costituita da uno strato di lava dei Trappi di Deccan esaminato da entrambi i team, che ricopre un’importanza fondamentale ai fini della ricerca. Se i dati di Sprain suggeriscono che Poladpur si sia formata durante o dopo l’impatto, i modelli di Schoene indicano invece che la sua formazione risale ai 100mila anni precedenti all’impatto.

Sapere se la lava della Poladpur sia fuoriuscita prima o dopo l’impatto è molto importante. La formazione è costituita infatti da 145mila chilometri cubi di lava, circa un quarto del volume totale dei Trappi di Deccan. La domanda da porsi, dunque, è: l’eruzione che condusse alla Formazione di Poladpur ebbe un ruolo nell’estinzione di massa o si verificò solo in seguito a questo evento?

“Trovo difficile immaginare in che modo riusciremo a porre fine a questa discussione”, afferma Paul Wignall, paleontologo dell’Università di Leeds, non coinvolto negli studi. “Con il perfezionarsi delle tecniche di datazione, la questione è diventata ancora più controversa, perché è stato messo in evidenza che i fenomeni del vulcanismo e dell’impatto furono molto vicini tra loro nel tempo, rendendo molto complessa la risoluzione del rompicapo”.

Tuttavia, i ricercatori stanno già discutendo su come testare le diverse teorie sul campo. L’analisi di Schoene, ad esempio, prevede che i Trappi del Deccan siano entrati in un relativo stato di quiescenza per un massimo di 300 mila anni, un lasso di tempo sufficiente perché si verificasse l’erosione della lava raffreddata sulla superficie. Se il gruppo di ricerca di Schoene avesse ragione, i segni di questa antica erosione dovrebbero essere impressi negli strati dei Trappi di Deccan.

Entrambi i team si sono impegnati a lavorare insieme; un segno di unità, questo, dopo decenni di disaccordo. Berkeley era considerata la casa di Luis e Walter Alvarez, due ricercatori, padre e figlio, che com’è noto sostenevano il modello che si basa sull’impatto dell’asteroide. Princeton, invece, è la casa di Gerta Keller, coautrice del paper di Schoene che ha sostenuto per decenni che i Trappi di Deccan, da soli, abbiano causato l’estinzione dinosauri.

“Ci stiamo avvicinando a una risposta sulla quale speriamo che tutti i gruppi di ricerca trovino un accordo”, conclude Sprain.
 

L’estinzione del megalodonte forse causata dal grande squalo bianco



Le spiagge erano deserte vicino a Santa Cruz, in California, il 23 dicembre 2007. La temperatura era bassa per gli standard californiani, e un vento fastidioso soffiava attraverso la distesa di sabbia.

Ma ciò non ha impedito al paleontologo Robert Boessenecker di setacciare accuratamente le fredde sponde del mare. All’epoca ricercatore senior della Montana State University, Boessenecker era alla ricerca di fossili e ben presto ottenne i primi risultati: un dente verde petrolio della grandezza di una mano, “dalle dimensioni davvero sorprendenti”, afferma, affacciandosi dalla scogliera.

Questo incredibile dente apparteneva a Otodus megalodon, il più grande squalo ad aver abitato negli oceani della Terra. Sebbene i film continuino ad alimentare la credenza che questi enormi animali lunghi circa 18 metri si nascondano ancora oggi nelle profondità del mare, il megalodonte è indubbiamente estinto. La scoperta di Boessenecker avvenuta in un giorno d’inverno ha dato il via a uno studio durato un decennio volto a capire esattamente quando questi squali giganti si estinsero.

GUARDA L’INTERATTIVO: SQUALI, I SIGNORI DEL MARE

Adesso, finalmente, abbiamo la risposta: il megalodonte si è estinto intorno a 3,6 milioni di anni fa, circa un milione di anni prima rispetto a quanto stimato in precedenza. La nuova datazione – rivelata di recente su Peer J – coincide con l’ascesa del grande squalo bianco, suggerendo che questi sconvolgimenti nella “gerarchia” marina potrebbero aver condotto l’imponente megalodonte all’estinzione.

Caccia al megalodonte
Per risolvere il caso, Boessenecker  – che adesso è professore aggiunto al College of Charleston, in Carolina del Sud – e i suoi colleghi si sono messi alla ricerca di nuove tracce del megalodonte in California, rinvenendo, nell’area costiera, una serie di reperti. Gli studiosi hanno in breve tempo esteso lo studio ad altre regioni, per avere un quadro più completo sulla scomparsa di questo antico animale.

I fossili da analizzare – il cui numero aumentava progressivamente – non comprendevano sono quelli rinvenuti dai ricercatori, ma anche quelli già citati nella letteratura scientifica o presenti nelle collezioni di musei e studiati di recente. Nel corso dello studio, il gruppo di ricerca ha tentato di pubblicare un articolo scientifico in merito e nonostante le revisioni fossero generalmente positive – spiega Boesenecker – sembrava esserci sempre una ragione per rifiutarlo, comprese le preoccupazioni rispetto alla lunghezza del paper (la versione finale è di 47 pagine, senza considerare l’appendice).

Tuttavia, non erano gli unici ricercatori sulle tracce di fossili di megalodonte. Nel 2014, Catalina Pimiento dell’Università della Florida e Christopher Clements dell’Università di Zurigo hanno pubblicato, sulla base dei fossili disponibili, uno studio sull’estinzione del megalodonte. Il gruppo di ricerca era arrivato alla conclusione che queste creature si sarebbero estinte circa 2,6 milioni di anni fa, circa mezzo milione di anni prima rispetto alla comparsa dei nostri antichi parenti Homo erectus.

Un intenso lavoro investigativo
Nel nuovo studio, Boessenecker e colleghi hanno incrociato i loro indizi con i dati dello studio condotto nel 2014. Ma alcuni dei denti e delle vertebre descritti più di recente non li convincevano: alcuni campioni erano infatti danneggiati o alterati chimicamente dal fosforo e, per tale ragione, non erano stati datati correttamente, apparendo più recenti di quanto non fossero. Altri fossili sembravano avere origini incerte, rendendo impossibile datarli con precisione. Altri ancora dovevano essere ridatati, tenendo conto di analisi più recenti degli stessi campioni.


Anche se i film continuano ad alimentare la credenza che questi animali lunghi più di 18 metri si nascondono ancora oggi nelle profondità dell’oceano, il megalodonte è indubbiamente estinto. Gli scienziati stanno adesso cercando di capire quando si verificò l’estinzione e quale sia stata la causa. Fernando G. Baptista, Daisy Chung, Ryan T. Williams, Chiqui Esteban and Jaime Hritsik, NG Staff; Fanna Gebreyesus

Boessenecker stima di aver escluso dal 10 al 15 percento dei campioni che non potevano esattamente essere collocati nello spazio e nel tempo. E mentre i ricercatori passavano in rassegna i fossili restanti, iniziò a delinearsi un quadro plausibile.

“Il nostro lavoro non è stato simile a quello svolto da Woodward e Bernstein nella Biblioteca del Congresso, raccontato da Tutti gli uomini del presidente“, afferma. “Piuttosto si è trattato di un classico, intenso, lavoro investigativo”. Alla fine, i risultati erano chiari: è probabile che il megalodonte si estinse 3,6 milioni di anni fa, con margini di errore che indicano che possa essere scomparso in un lasso di tempo compreso fra i 4,1 e i 3,2 milioni di anni fa.

“Queste conclusioni sono molto più verosimili e maggiormente supportate dai dati”, afferma Tom Deméré, curatore del San Diego Natural History Museum, che in precedenza ha lavorato insieme a Boessenecker e che ha revisionato lo studio di Pimiento e Clement pubblicato nel 2014.

“È importante che siano state condotte ulteriori ricerche su questa specie”, afferma Pimiento. La studiosa è d’accordo sull’esclusione di alcuni dei campioni, in particolare quelli che hanno cambiato posizione nel tempo e quelli di origini incerte, ma non è convinta riguardo all’esclusione di campioni la cui età non è chiara.

“Così facendo, se da un lato si potrebbe incorrere in una maggiore incertezza sul periodo in cui questa specie si estinse, dall’altro non si rischierebbe di ignorare informazioni preziose”, spiega.

Alla ricerca del colpevole
Ottenere un quadro più chiaro sull’estinzione del medalodonte è fondamentale per comprendere i fattori che hanno condotto alla scomparsa di questi enormi animali. Le teorie formulate in passato erano spesso legate a una più ampia estinzione marina che si verificò alla fine del Pliocene, circa 2,6 milioni di anni fa.

Prima che ciò avvenisse, gli oceani erano abitati da animali insoliti, fra cui trichechi privi di denti, bradipi acquatici e misticeti nani. In uno studio del 2017, Pimiento e i suoi colleghi stimano che circa il 36 percento dei generi marini del Pliocene non sopravvisse fino al Pleistocene. In seguito, iniziarono a comparire animali più simili a quelli attuali.

Secondo alcuni astronomi, le cause dell’estinzione erano connesse all’esplosione di una supernova che generò particelle elementari, i muoni, che a loro volta emisero delle radiazioni nocive che colpirono la Terra. Ma Pimiento e Boessenecker sottolineano che l’estinzione potrebbe essere avvenuta molto più lentamente, e che a provocarla sarebbero stati diversi fattori. Per esempio, la Terra stava attraversando un periodo di grande variabilità climatica, afferma Pimiento. Le temperature erano sempre più rigide, con una conseguente espansione dei ghiacciai e un abbassamento del livello del mare.

“Alcune specie si sarebbero estinte principalmente a causa dei mutamenti climatici”, afferma. “Altre, a causa dell’estinzione di quelle specie. Altre ancora, per l’evoluzione di nuove specie in seguito all’estinzione di altre (a causa della competizione), oppure per la combinazione di tutti questi fattori”.

Squalo contro squalo?
Sulla base del nuovo studio, Boessenecker sostiene che sia stata un’altra la causa dell’estinzione del megalodonte. In modo sorprendente, le nuove datazioni coincidono con la diffusione a livello globale di un suo parente più piccolo ma altrettanto feroce: il grande squalo bianco, Carcharodon carcharias, comparso circa quattro milioni di anni fa. Sebbene altri mutamenti caratteristici di questo periodo potrebbero aver influenzato la scomparsa del megalodonte, si trattava soprattutto di sconvolgimenti su scala locale.

Bretton Kent dell’Università del Maryland, studioso di squali antichi, esalta la completezza dello studio, ma suggerisce un altro possibile colpevole: l’attuale squalo tigre, Galeocerdo cuvier, che un tempo occupava le stesse nicchie ecologiche del megalodonte. Eppure, lo studioso aggiunge di non essere convinto che la competizione fra due specie possa determinare la scomparsa di uno dei due gruppi.

È difficile affermare con certezza cosa accadde negli antichi oceani: per risolvere definitivamente sono necessari ulteriori studi, afferma Boessenecker.

“Uno degli aspetti affascinanti della paleontologia è la possibilità di esplorare la storia della vita”, conclude Deméré. “Il nostro grado di apprendimento aumenta al crescere degli studi condotti”.

In Sudafrica il dinocefalo più completo mai rinvenuto



Quello studiato di recente da un gruppo di paleontologi dell’Università di Witwatersrand e dell’Iziko Museum, in Sudafrica, è lo scheletro di dinocefalo più completo e in perfetta articolazione mai scoperto. Di Tapinocaninus pamelae – uno dei più grandi sinapsidi basali, vissuto nel Permiano medio del Sudafrica, intorno ai 270 milioni di anni fa – i ricercatori hanno ricostruito il numero preciso di vertebre, dorsali e della coda, oltre a proporre una nuova postura per questo grande sinapside basale. Il nuovo studio  – diretto da Bruce Rubidge e condotto in collaborazione con Marco Romano e Romana Govender – è stato pubblicato su Journal of Systematic Palaeontology.
 
Testa a testa con il tapinocanino
Tapinocaninus viveva nelle ampie pianure alluvionali del bacino del Karoo, caratterizzate da corsi d’acqua che scorrevano da sud verso nord. Si trattava di un animale di grandi dimensioni, che pesava circa una tonnellata; tale caratteristica secondo i ricercatori sarebbe in gran parte correlata all’evoluzione della dieta erbivora, nonostante la presenza di grandi canini nel cranio – da cui deriva il nome della specie – farebbe pensare invece a una predisposizione per una dieta carnivora.
 
“Che Tapinocaninus fosse un animale erbivoro si evince innanzitutto dalla gabbia toracica molto ampia di cui era dotato, tipica dei vertebrati erbivori, che ospitava i lunghi tratti digerenti necessari per la scissione e la fermentazione della cellulosa”, spiega Romano.
 
Questo animale aveva inoltre ossa del cranio molto spesse (pachiostosi), caratteristica probabilmente legata, spiegano gli autori, a comportamenti di competizione che si manifestavano all’interno della stessa specie, come il confronto “testa contro testa” nei maschi adulti, che si ritrova anche in alcuni mammiferi attuali.
 
Lo scheletro studiato è stato scoperto nel 1985 nella Provincia del Capo occidentale, in Sudafrica, e giaceva accanto a un altro scheletro della stessa specie meno completo. Il recupero degli esemplari, difficoltoso considerata la grande dimensione degli scheletri, è stato effettuato fra il 1985 e il 1989; a partire dal 1989 l’esemplare è stato preparato e restaurato al National Museum in Bloemfontein e, successivamente, nei laboratori dell’Evolutionary Studies Institute all’Università di Witwatersrand a Johannesburg, prima conosciuto con il nome di Bernard Price Institute for Palaeontological Research.

Il nuovo studio si basa sull’olotipo di Tapinocaninus pamelae, con sigla NMQR 2987.


ll paleontologo Marco Romano, tra gli autori dello studio, con lo scheletro in articolazione di Tapinocaninus pamelae, parte della collezione dell’Evolutionary Studies Institute all’Università di Witwatersrand, a Johannesburg. Fotografia di Sifelani Jirah

Reggere un peso enorme
Analizzando lo scheletro appendicolare, in particolare l’omero e il femore e la loro articolazione ai cinti scapolare e pelvico, gli autori dello studio sono stati in grado di ricostruire la postura di Tapinocaninus; una postura più eretta rispetto a quella ricostruita in passato per i grandi dinocefali, con gli arti posteriori quasi completamente sollevati, ma che non lo era ancora totalmente come nei terapsidi più derivati o nei mammiferi. La postura maggiormente eretta molto probabilmente deve essere messa in relazione, secondo lo studio, alla consistente massa corporea raggiunta da questo grande sinapside basale.
 
“Esistono scheletri di dinocefali montati abbastanza completi, ma si tratta di esemplari compositi, ricostruiti e assemblati utilizzando parti ossee di diversi esemplari con età simile, come nel caso del genere Moschops esposto all’American Museum of Natural History di New York”, afferma Romano. “Lo scheletro di Tapinocaninus ha conservato intatti il cranio, lo scheletro assiale, i cinti scapolare e pelvico e buona parte delle ossa degli arti: in nessun altro caso si è preservata una tale quantità di parti ossee e in questo senso Tapinocaninus può essere ritenuto il più completo tapinocefalide finora scoperto”.


Ricostruzione scheletrica di Tapinocaninus pamelae che per la prima volta mostra il conteggio completo ed esatto delle vertebre di un Tapinocefalidae. Originale in: Rubidge et al. 2019, Journal od Systematic Palaentology

“Molti dei caratteri individuati in questa specie saranno fondamentali per far luce sulla filogenesi dei dinocefali”, prosegue. “Inoltre, è in corso un nuovo studio che prevede la ricostruzione  in 3D ad alta risoluzione dello scheletro di Tapinocaninus, integrando le parti mancanti attraverso gli esemplari disponibili in collezioni russe e americane. Grazie al modello sarà possibile ottenere la prima stima volumetrica della massa corporea e del peso di un dinocefalo, approfondendo così le conoscenze su uno fra i più grandi sinapsidi basali del Permiano medio”.