Bhart-Anjan Bhullar
Il cranio di un embrione di pollo pronto a schiudersi di solito ha un becco (a sinistra), ma quando certe proteine sono bloccate (al centro) sviluppa un ‘muso’ rettiliano da due ossa, piuttosto come un moderno alligatore (a destra).
I biologi hanno creato embrioni di pollo con facce da dinosauro armeggiando con le molecole che costruiscono i becchi degli uccelli.
La ricerca, i cui dettagli sono pubblicati oggi in Evolution1, non mira a progettare stormi di ibridi ‘dino-galli’ o a resuscitare i dinosauri, dice Bhart-Anjan Bhullar, un paleontologo ora all’Università di Chicago in Illinois, che ha co-diretto il lavoro. “Non torneremo mai all’attuale dinosauro o qualunque cosa sia”. Piuttosto, dice, il team vuole determinare come i musi potrebbero essersi trasformati in becchi quando i dinosauri si sono evoluti in uccelli più di 150 milioni di anni fa.
La transizione da dinosauro a uccello è stata disordinata – nessuna caratteristica anatomica specifica distingueva i primi uccelli dai loro antenati dinosauri carnivori. Ma nelle prime fasi dell’evoluzione degli uccelli, le ossa gemelle che formavano il muso nei dinosauri e nei rettili – chiamate premaxilla – si allungarono e si unirono per produrre quello che ora è il becco. “Invece di due piccole ossa ai lati del muso, come tutti gli altri vertebrati, fu fuso in una singola struttura”, dice Bhullar.
Ricostruzione facciale
Per capire meglio come queste ossa possano essersi fuse, un team guidato da Bhullar e Arhat Abzhanov, un biologo evolutivo dell’Università di Harvard a Cambridge, Massachusetts, ha analizzato lo sviluppo embrionale del becco nei polli e negli emù, e del muso in alligatori, lucertole e tartarughe. Hanno ragionato che i musi di rettili e dinosauri si sviluppano dalla premaxilla in modo simile, e che i percorsi di sviluppo che formano il muso sono stati alterati nel corso dell’evoluzione degli uccelli.
Il team ha scoperto che due proteine note per orchestrare lo sviluppo della faccia, FGF e Wnt, sono state espresse in modo diverso negli embrioni di uccelli e rettili. Nei rettili, le proteine erano attive in due piccole aree nella parte dell’embrione che si trasforma in faccia. Negli uccelli, al contrario, entrambe le proteine erano espresse in una grande banda nella stessa regione dell’embrione. Bhullar vede il risultato come una prova provvisoria che l’attività alterata di FGF e Wnt ha contribuito all’evoluzione del becco.
Per testare questa idea, il team ha aggiunto sostanze biochimiche per bloccare l’attività di entrambe le proteine in decine di uova di pollo in sviluppo. I ricercatori non hanno effettivamente schiuso le uova, dice Bhullar, perché non hanno scritto quel passo nel loro protocollo di ricerca approvato. Invece, hanno discernuto le differenze nei volti dei pulcini pronti a covare, che sembravano sottilmente diversi dai pulcini senza le loro proteine inibite. I pulcini alterati avevano ancora un lembo di pelle sopra i loro aspiranti becchi, quindi la differenza non è evidente, dice Bhullar. “Guardando questi animali esternamente, si potrebbe ancora pensare che sia un becco. Ma se vedessi lo scheletro, saresti solo molto confuso”, dice. “
In alcuni embrioni, le premascelle erano parzialmente fuse, mentre in altri le due ossa erano distinte e molto più corte; alcuni degli embrioni alterati non sembravano poi così diversi da quelli dei polli normali. Il team ha creato modelli digitali dei loro crani con uno scanner di tomografia computerizzata e ha scoperto che alcuni di questi assomigliavano più da vicino alle ossa dei primi uccelli come Archaeopteryx e dinosauri come Velociraptor, che ai polli non modificati.
“Molto cool”, dice Clifford Tabin, un biologo dello sviluppo alla Harvard Medical School di Boston, Massachusetts. Egli pensa che la squadra di Bhullar fa un caso forte che l’espressione alterata di FGF e Wnt ha modellato il becco dell’uccello. Identificare i cambiamenti genetici responsabili, tuttavia, si rivelerà molto più difficile. Potrebbero trovarsi nei geni che codificano per FGF e Wnt, o nei geni dei percorsi biochimici correlati, o nel DNA “regolatore” che influenza l’espressione genica. Se questi cambiamenti potessero essere identificati, potrebbe essere possibile modificare i genomi dei polli per includerli (e, al contrario, per rendere i rettili più simili agli uccelli attraverso l’editing del genoma).
Jack Horner, un paleontologo della Montana State University di Bozeman, spera di adottare un approccio genetico per dotare i polli di code di dinosauro. In un documento pubblicato l’anno scorso2, il suo team ha identificato le mutazioni potenzialmente coinvolte nella scomparsa della coda negli uccelli moderni. Ma l’applicazione di queste intuizioni all’ingegneria dei “dino-chickens” si è dimostrata difficile, dice. “Stiamo avendo un po’ più di problemi con la coda. Ci sono così tanti componenti”. Altre caratteristiche anatomiche potrebbero essere alterate armeggiando con le proteine di sviluppo, aggiunge Horner. “
Bhullar dice che ammira la visione di Horner, ma è più interessato a riprodurre l’evoluzione per rivelare come crea nuove forme. Il suo laboratorio prevede di studiare l’espansione del cranio dei mammiferi e gli insoliti arti inferiori dei coccodrilli resuscitando l’antica anatomia. “Penso che si aprirà la più grande finestra possibile nel profondo passato senza avere una macchina del tempo”, dice.