Burgess

Nel 1909 il paleontologo statunitense Charles Doolittle Walcott ritrovò per puro caso il fossile di un trilobite entro alcune argilloscisti presso Burgess, nella Columbia Britannica, in Canada. Da questa semplice scoperta andò via via rivelandosi la reale portata del giacimento, visto che l’anno seguente lo studioso riportò alla luce un insieme di reperti fossili di eccezionale importanza. Si trattava difatti di uno strato ricchissimo di reperti, nella maggior parte dei casi in uno straordinario stato di conservazione; a dare un valore aggiunto alla scoperta si aggiunse il fatto che buona parte delle specie che popolavano la fauna di Burgess non erano mai state osservate prima.

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Charles Walcott a Burgess

Studi recenti e approfonditi hanno calcolato la presenza di 150 specie sconosciute (140 per alcuni studiosi), suddivise in 119 generi differenti; la cosa più straordinaria è però il fatto che tali specie non erano in alcun modo ascrivibili a piani morfo-strutturali di gruppi animali già conosciuti: in pratica, non solo non si conoscevano le specie, ma non si riusciva neanche a determinarne le affinità! Le ipotesi più condivise hanno determinato la presenza a Burgess di 8 phyla animali già conosciuti (Artropodi, Anellidi, Priapulidi, Molluschi, Echinodermi, Cordati, Celenterati, Poriferi), e di ben dieci entro cui racchiudere tutte le nuove specie non catalogabili.

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Ricostruzione della fauna di Burgess

Walcott ai tempi non concepì neanche tali classificazioni rivoluzionarie, poichè era estremamente conservatore e cauto nelle sue ipotesi, e ritenne le specie da lui scoperte come appartenenti a gruppi preesistenti (il calzatoio di Walcott). Fu dalle revisioni della fauna di Burgess da parte dello studioso inglese Whittington (insieme a Morris e Briggs) che cominciò a diffondersi l’idea di trovarsi di fronte a qualcosa di totalmente nuovo.

Rispetto alla fauna di Ediacara, basata principalmente su forme medusoidi (Celenterati e simili) e Anellidi, generalmente abbastanza simili tra di loro (presumibilmente per convergenza morfologica), a Burgess le specie animali presentavano un enorme grado di diversificazione, e la stessa fauna era ascrivibile a forme associabili principalmente ad Artropodi e Priapulidi. Fra i tanti aspetti che rendono affascinante il ritrovamento delle Burgess shales c’è sia l’altitudine a cui si trovano tali reperti (2800 m), che l’impressionante numero di esemplari recuperati: circa 50.000.

Altro aspetto estremamente interessante riguarda il fatto che gli animali sono stati recuperati in tutte le posizioni possibili, al contrario della fauna di Ediacara, in cui tutti i rappresentanti furono trovati in norma dorsale; ciò è estremamente utile al fine di permettere un inquadramento morfologico delle specie, sebbene ciò non permetta in molti casi di determinare la loro posizione in vita.

Si trattava di un ambiente marino del Cambriano medio; era quasi anossico, e ubicato alla base di una scarpata frequentemente interessata da frane del sedimento, che travolgevano gli animali e li bloccavano in ogni posizione fino alla morte. La scarsa presenza di ossigeno impediva inoltre i fenomeni di decomposizione. Col passare del tempo i fossili furono trasformati in allumosilicato di Calcio, ma i biochimici faticano a trovare una spiegazione per questo fenomeno.

In aggiunta, a rendere straordinari i fossili di Burgess è il fatto che questi, sebbene schiacciati, siano comunque tridimensionali e dunque completi, a differenza delle semplici impronte della fauna di Ediacara. Un elemento importantissimo che non fu notato da Walcott era che gli organismi potevano essere scalpellati e osservati all’interno; tale aspetto non sfuggì invece a Whittington, che fu da questo particolarmente favorito nel suo lavoro di classificazione. Ciononostante, la presenza di tantissimi esemplari di specie bentoniche o che vivevano infossate nel sedimento rispetto a quelle planctoniche e natanti, che avevano più possibilità di fuga dalle frane, ha fatto supporre che quello che è giunto fino a noi sia soltanto uno spaccato della vita di Burgess nel Cambriano.

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Ubicazione geografica di Burgess nel Cambriano Medio

Nonostante i raggruppamenti ‘di comodo’ che sono stati utilizzati inizialmente per classificare le specie conosciute, la fauna di Burgess aveva una struttura piuttosto semplice. Si trattava di una piana fangosa con vermi, artropodi, rudiste, brachiopodi attaccati alle spicole delle spugne (una quindicina di specie), o agli scheletri della misteriosa Wiwaxia. Circa il 37/43% delle specie erano artropodi, il 12% alghe, un altro 12% priapulidi (percentuale molto elevata rispetto a oggi), ed erano presenti anche necrofagi estremamente efficienti: sono molto rari i fossili incompleti, o mangiati a metà. Tra le specie di gruppi conosciuti oltre ad alghe e priapulidi erano presenti anche echinodermi (un migliaio di esemplari di crinoidi) e trilobiti (il cui genere predominante era Olenellus).

Altro aspetto interessante riguarda il rapporto tra priapulidi e policheti, i principali gruppi di vermi sedimentari: attualmente nell’ambiente marino il rapporto per quanto riguarda numero di specie e diffusione è nettamente a favore di questi ultimi, mente nella fauna di Burgess era l’esatto contrario: le specie erano poche per entrambi i gruppi (sette di priapulidi, sei di policheti), ma il numero di esemplari era nettamente diverso. I priapulidi erano presenti a migliaia. Si è ipotizzato, dato che i policheti di Burgess non avevano una bocca mandibolata, che sia stato questo elemento, sviluppatosi con l’evoluzione, ad aver giocato un ruolo fondamentale nel successo di questo gruppo.

Ma la parte più affascinante della fauna di Burgess era composta sicuramente dalle specie sconosciute fino ai tempi di Walcott. Tra queste c’era Marella, che presentava una struttura simile a un artropode, in particolare a un trilobite, con arti biramati, ma fu Whittington a scoprire che si trattava di qualcosa di inedito, dall’osservazione delle appendici preorali (antenne): erano solo due paia, di cui un paio molto lunghe, le altre invece più corte e dall’aspetto ‘piumato’.

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Marella

Yohoia venne inizialmente descritta come un crostaceo branchiopode; non presentava appendici preorali e postorali, a parte due grandi antenne terminanti ciascuna con 4 spine, forse mobili, la cui funzione era ignota: per Walcott servivano al maschio per afferrare la femmina, ma dato che le presentavano tutti gli individui si è ipotizzato che avessero funzione predatoria, o che servissero semplicemente per portare il cibo alla bocca. Il capo era suddiviso in tre segmenti con ciascuno un paio di arti, l’addome in dieci, a ciascuno dei quali corrispondeva un paio di branchie, tranne gli ultimi tre, privi di appendici. Il corpo terminava con un telson (appendice posteriore) piatto. Si tratta di una forma di Artropode completamente diversa da tutte le altre conosciute.

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Yohoia

Ancora più straordinaria era Opabinia: presentava simmetria bilaterale, ma l’unico occhio, non peduncolato, era impari. Tra un segmento e l’altro presentava delle branche, al di sopra delle ali del segmento stesso, e in fondo al corpo un telson. Si trattava di qualcosa di assolutamente inclassificabile e a sé stante, sebbene per Walcott si trattasse di un possibile punto di congiunzione tra Artropodi e Anellidi.

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Opabinia

Un’altra specie assolutamente inclassificabile è Nectocaris, simile ai cordati, ma a differenza di questi, che presentano miotomi (segmentazioni corporee) a V, essa li aveva perpendicolari tra loro nella parte posteriore del corpo. Era oltretutto completamente diverso dall’unico altro cordato trovato a Burgess.

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Nectocaris

Habelia venne invece inizialmente considerata un ‘merostomoide’, mentre in realtà si trattava di un’entità ben diversa. Era priva di occhi, presentava solo un paio di antenne, mentre tutto il corpo era protetto da un esoscheletro calcareo tubercolato (e conseguentemente era completamente diversa da tutti gli altri Artropodi), e aveva arti uniramati (ovvero senza ramificazioni). Inoltre, presentava (ed è un caso unico) un telson articolato, che forse le serviva per orientarsi nel sedimento in cui viveva. Presumibilmente una funzione analoga aveva la ‘gobba’ che presentava sul dorso.

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Habelia

Sanctacaris era invece un gran nuotatore, aveva branchie sclerotizzate e un telson piatto, per controllare movimenti e scatti improvvisi. Probabilmente era un vero e proprio predatore. Presentava un paio di appendici anteriori che ha fatto supporre una vicinanza con i Chelicerati, sebbene non si tratti di veri e propri cheliceri. E’ stato trovato in altri ritrovamenti fossili in Cina.

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Sanctacaris

La già citata Wiwaxia inizialmente si riteneva che vivesse infossata nella sabbia (Morris et al.), finchè non vennero ritrovati dei minuscoli brachiopodi attaccati agli scleriti (elementi della protezione esterna) di questo misterioso animale, che presumibilmente viveva nuotando sul fondo.

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Wiwaxia

Leanchoilia era invece un artropode che però presentava alcune affinità con i crostacei: aveva branchie compatte, sviluppate e adatte a un nuotatore. Aveva due appendici compatte ma mobili che terminavano con strutture simili a delle fruste, di cui si ignora l’utilità, sebbene sia stato supposto un loro utilizzo nella predazione.

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Leanchoilia

Pikaia venne classificato erroneamente da Walcott come anellide. Whittington si rese invece conto che si trattava del più antico cordato osservato: presentava miotomi a V, una pinna marcata sulla coda, non aveva mascelle, e la testa era decorata da bargigli. Si tratta praticamente di un agnato (gruppo di cordati piuttosto primitiva esistente anche oggi). Ciò si rivelò una scoperta importante, poiché dimostrava che nel Cambriano medio esistevano già Cordati evoluti e ben specializzati. Da lì a breve sarebbe avvenuta la comparsa dei primi Vertebrati, il gruppo dei Placodermi, pesci fossili estremamente primitivi.

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Pikaia

Un altro animale assolutamente a sé stante era Sidneyia: tra le specie che presentavano le maggiori dimensioni (circa 10 cm), aveva caratteri provenienti da diversi gruppi di artropodi come i Merostomati (i limuli attuali) e i Chelicerati. Aveva un capo con grandi occhi, zampe inizialmente uniramati, poi biramati, mentre gli ultimi tre metameri (segmenti corporei) non presentavano appendici. Inoltre presentava un telson simile a quello degli attuali Crostacei. Di sicuro si trattava di un predatore, dati i numerosi resti di altri animali ritrovati all’interno del suo stomaco.

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Sidneyia

L’animale che più di ogni altro ha però rappresentato l’incredibile varietà di questo ambiente primordiale è sicuramente Hallucigenia, un qualcosa di assolutamente incredibile e inclassificabile, e sicuramente mai visto in precedenza: presentava sette tentacoli dorsali, sette paia di spine ventrali attaccate al corpo, oltre a piccoli tentacoli dorsali che presumibilmente erano delle branchie. Si è supposto che avesse pertanto una grande mobilità, sebbene non avesse niente di somigliante a bocca od occhi; effettuando delle sezioni, si è osservato che i tentacoli erano cavi e in collegamento diretto con l’intestino. Forse ognuno dei tentacoli era una bocca. Non è escluso che si cibasse di cadaveri o di resti in decomposizione. La struttura talmente inedita del corpo ha fatto supporre ad alcuni studiosi che si trattasse dell’appendice di un altro organismo, ma ben difficilmente si può supporre che utilità potesse avere un simile tipo di appendice. Da ulteriori studi, principalmente sulla fauna cambriana cinese, si è anche proposto il rovesciamento della struttura di Hallucigenia, con le spine in alto, sebbene tale ipotesi non dia spiegazioni su come tale organismo potesse muoversi.

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Hallucigenia

Aysheaia era probabilmente un onicoforo (un gruppo esistente anche attualmente, con elementi comuni sia agli Artropodi – le zampe articolate – che agli Anellidi – la segmentazione del corpo – pur distanziandosi da entrambi). Aveva una bocca con palpi, arti laterali con spine orientate diversamente a seconda della posizione sul corpo. E’ stata spesso trovata in prossimità di spugne, il che fa pensare che vivesse su queste e si nutrisse dei loro tessuti lacerandoli con le spine.

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Aysheaia

L’unico esemplare che è stato trovato di Odontogriphus (‘mistero dentato’) ha dato l’immagine di un animale gelatinoso, segmentato solo esternamente (e quindi non metamerico), con una grossa testa, 2 palpi che forse avevano funzioni sensoriali, e una struttura chitinosa attorno alla bocca, su cui probabilmente erano attaccati dei tentacoli. Anche in questo caso non è stata trovata alcuna corrispondenza con phyla esistenti, sebbene sia stata ipotizzata una qualche affinità col gruppo dei Lofoforati.

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Odontogriphus

Altro esempio della difficoltà dei paleontologi nella classificazione della fauna di Burgess è Anomalocaris, che è nato dall’unione di 5 animali diversi: tale specie, difatti, si scomponeva dopo la morte, e per anni le diverse parti del suo corpo vennero classificate separatamente! La sua bocca, ad esempio, sebbene fosse sclerotizzata, venne assurdamente considerata una medusa, mentre la parte principale del corpo venne ritenuta una sorta di gambero. Aveva una grossa testa con occhi peduncolati, bocca sclerotizzata, sempre aperta, con cinque fila di denti disposte nelle tre direzioni dello spazio. Era sicuramente un predatore, e poteva presumibilmente mangiare anche animali dotati di guscio. Era un ottimo nuotatore, e con le sue appendici poteva afferrare qualunque animale e portarlo alla bocca. Si tratta pertanto del primo grande predatore nella storia della vita (raggiungeva quasi i 60 cm di lunghezza, mente buona parte della fauna di Burgess aveva dimensioni di pochi mm o al limite di 10 cm), ed era in cima alla piramide alimentare nel suo ambiente. Anch’esso non è ascrivibile a nessun phylum conosciuto.

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Anomalocaris

Allo stesso modo Burgessia, vagamente simile sia a Sydneia che agli attuali Merostomi, apparteneva a un gruppo a sé stante.

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Burgessia

Naroia venne erroneamente considerato da Walcott un crostaceo branchiopode; Whittington, aprendo le valve, scoprì al loro interno un animale simile a un trilobite, non calcificato ma solo sclerotizzato, e senza torace. La speciazione in questo caso ha operato in modo tale da generare una nuova classe dei Trilobiti, dotati di caratteri differenti da tutti gli altri appartenenti al loro phylum.

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Naraoia

In seguito è stato trovato un altro trilobite ‘a corpo molle’, Tegopelte. Con i suoi 30 cm di lunghezza è secondo in dimensioni solamente ad Anomalocaris nello straordinario habitat di Burgess.

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Tegopelte

L’approfondito studio dei resti fossili delle Burgess shales ha permesso di ricreare tutti i principali livelli e le nicchie ecologiche che componevano l’habitat di quelle zone nel Cambriano medio, con associazioni di specie bentoniche o quasi (‘Marella-Ottoia ensemble’, Ottoia era la principale specie dei Priapulidi presenti) e di specie nectoniche (Amiskwia-Odontogriphus ensemble’, Amiskwia è un’altra misteriosa specie natante di Burgess); tutte le principali associazioni faunistiche sono state pertanto ricostruite, si è riusciti, grazie alla ricchezza e alla qualità di conservazione dei reperti, a ricreare per intero l’habitat che esisteva in quel periodo. Il risultato è stupefacente: è una comunità completamente diversa da quant’altro era stato osservato precedentemente da tutti gli studi paleontologici, è quasi un mondo a sé stante.

Queste scoperte hanno dato adito a numerose teorie, tra cui gli equilibri punteggiati di Stephen J. Gould, che ha sottolineato in molte sue opere che senza la fauna di Burgess al giorno d’oggi avremmo un’idea della storia della vita completamente falsata, e che la vita ha operato per ‘tentativi’, in particolare nel Cambriano, e che, per motivi spesso legati al caso o a eventi catastrofici e comunque imprevedibili, soltanto alcuni dei tanti gruppi di organismi esistenti in tale periodo hanno sopravvissuto all’evoluzione, senza che questi fossero necessariamente i meglio adattati (l’esempio dei Dinosauri in tal senso è chiarissimo, quelli che erano i dominatori della Terra scomparvero in un lasso di tempo relativamente molto breve).

Non è difatti un caso che in seguito alla più grande estinzione di massa nella storia della vita, al termine del Cambriano, solo i gruppi sopravvissuti si siano evoluti fino a originare i phyla attualmente esistenti, ma che da allora non siano più comparsi nuovi piani di organizzazione morfologica e strutturale (e conseguentemente nuovi gruppi tassonomici). Si può dire, insomma, che le Burgess shales, uno dei più grandi e affascinanti ritrovamenti fossili di sempre, abbiano dato origine alla paleontologia moderna, o che, perlomeno, ci abbiano ‘aperto gli occhi’ su alcuni dei grandi misteri che riguardano la storia della vita sulla Terra. E di sicuro non è poco.

Fra le notizie passate recentemente alla ribalta nel mondo della paleontologia, è di sicuro rilievo la scoperta di un fossile di Marrella splendens, recuperato proprio nelle argilloscisti di Burgess, bloccato per sempre nell’atto di compiere la muta del proprio esoscheletro, con tanto di esuvia (il vecchio rivestimento esterno) ancora attaccato al proprio corpo:

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Il fossile di Marrella splendens in stato di muta ritrovato a Burgess. Nella parte alta si può distinguere chiaramente l’animale che sta fuoriuscendo dalla propria vecchia pelle.

Ciò per la prima volta confermato l’ipotesi che gli Artropodi effettuassero regolarmente la muta del proprio esoscheletro chitinoso, più volte nel corso della propria vita. La scoperta ha inoltre ulteriormente sottolineato il fatto che la fauna cambriana di Burgess avesse già raggiunto uno stato di evoluzione e differenziazione straordinario.

A livello di bibliografia, tantissimi titoli hanno trattato le tematiche riguardanti il dibattito su Burgess, la classificazione degli organismi, e il loro eventuale utilizzo nel supportare questa o quella teoria. Fra questi è sicuramente fondamentale

Wonderful Life: The Burgess Shale and the Nature of History (traduzione italiana: ‘La vita meravigliosa. I fossili di Burgess e la natura della storia’), del 1989, di Stephen Jay Gould, che sottolinea in esso come, senza le straordinarie scoperte delle Burgess shales la nostra visione della storia della vita sarebbe se non falsata, sicuramente estremamente limitata. Fra le migliaia di siti dedicati all’argomento, vi segnalo:

http://www.burgess-shale.bc.ca/

il sito ufficiale della Yoho-Burgess Shale Foundation,

http://www.geo.ucalgary.ca/~macrae/Burgess_Shale/

una breve descrizione della fauna, ma con riferimenti bibliografici estremamente completi, e

http://paleobiology.si.edu/burgess/

che è la pagina dedicata all’argomento dallo Smithsonian National Museum of Natural History.

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