Gli uccelli del Cretacico facevano la muta in modo differente rispetto a quelli odierni

Gli uccelli, come ben sapete, da un punto di vista filogenetico sono sostanzialmente dinosauri (non discendenti di quest'ultimi. Un bel po' di milioni di anni prima, da un gruppo di teropodi si distaccò e si sviluppò il lignaggio degli attuali uccelli), ma non entrerò nel dettaglio né della grande estinzione di massa né dell'evoluzione dei teropodi e degli uccelli. Non basterebbe un post su Facebook per spiegare due colonne portanti della paleontologia dei vertebrati (in tal caso, se già non lo fate, vi consiglio di seguire Theropoda Blog del Paleontologo Andrea Cau, dove troverete sicuramente informazioni in merito e super dettagliate).

I fossili citati in due studi (che potrete trovare nei commenti) rivelano come il rinnovo del piumaggio abbia giocato un ruolo fondamentale nella sopravvivenza di questo gruppo di dinosauri alla fine del Cretacico. Questo fenomeno, e vale anche per mammiferi e artropodi, si chiama ecdisi. Le piume sono un tratto condiviso da ogni uccello, e svolgono in primis un ruolo nella termoregolazione e, in secondo luogo, grazie a un meccanismo evolutivo conosciuto come Exaptation, permettono (e hanno permesso nel passato) a molti uccelli di volare. Senza contare che svolgono ruoli anche nella riproduzione, ma non andiamo oltre perché ne ho parlato in un articolo apposito (lo troverete nei commenti), concentrandoci solo sulla muta.

In generale, gli uccelli adulti "fanno la muta" almeno una volta l'anno e questo processo è fondamentale perché le penne e le piume sono strutture che non si "autoriparano". Quindi, con una continua sostituzione, un po' come avviene con i denti degli squali, gli uccelli rinnovano periodicamente il loro piumaggio. E nel passato accadeva tutto ciò? Come si è evoluto questo processo?

Il primo studio pubblicato a Maggio (2023)
È stato rinvenuto nell'ambra un piccolo uccello piumato antico, 99 milioni di anni circa. Si tratta di un individuo giovanile ed è importante tenere a mente che gli individui giovani rinnovano il loro piumaggio sviluppando ciclicamente penne e piume più resistenti (fino ad arrivare a possedere penne e piume simili a quelle degli adulti). In molti gruppi odierni, i piccoli uccelli appena nati nascono privi di piumaggio e, di conseguenza, ricevono molte cure parentali, in quanto la mancanza di piume fa sì che i genitori possano trasmettere in modo efficiente il calore direttamente alla progenie (e ciò è facilitato proprio dall'assenza di piumaggio). Le specie più precoci, invece, presentano già un piumaggio di tutto rispetto risultando essere autosufficienti.

Tutto questo, fino all'età adulta, si trasforma in una sorta di processo lineare nel quale si ha un ricambio del "manto" continuo fino al raggiungimento di un piumaggio adulto. Questo processo richiede molta energia e, di conseguenza, la perdita di molte penne e piume: tutto ciò si trasforma in una scarsa capacità di un uccello non ancora adulto di "mantenersi al caldo". Sostanzialmente, possiamo descrivere due situazioni diverse:

• i pulcini altriziali fanno affidamento ai loro genitori sia per il calore che per il cibo e sono caratterizzati da una "muta simultanea" (perdono il piumaggio più o meno nello stesso momento);

• nei pulcini precoci, invece, la muta si sviluppa lentamente e ciò permette di mantenere una scorta costante di penne e piume, così da non disperdere calore.

Il piumaggio preservato nell'ambra sembra appartenere a un gruppo estinto chiamato Enantiornithines e presenta una situazione differente, non comune a nessun gruppo vivente, in quanto sembra presentare sia le condizioni che caratterizzano un pulcino precoce, sia quelle di uno altriziale. Tutto il piumaggio si trova allo stesso stadio di sviluppo, e ciò dimostra che hanno iniziato a crescere più o meno simultaneamente. Essere un pulcino precoce significa aver bisogno di mantenersi al caldo mentre si ricambiava (rapidamente) la muta, quindi tutto ciò potrebbe aver giocato un ruolo nell'estinzione di questo particolare gruppo alla fine del Cretacico. Questo perché, con l'abbassamento delle temperature a livello globale, questi gruppi caratterizzati da questa tipologia di muta necessitavano di una gran quantità di risorse/energia per stare al caldo, ma le risorse scarseggiarono proprio per via di questo grande cambiamento globale.

A luglio 2023, invece, viene pubblicato un lavoro molto interessante in quanto esamina i modelli di muta negli uccelli moderni, per comprendere un po' meglio come questo carattere si sia sviluppato ed evoluto. Negli individui adulti, la muta avviene una volta l'anno, ma si tratta di un processo sequenziale perché vengono sostituite poche penne o piume alla volta nel corso di poche settimane, così che l'uccello possa essere sia in grado di volare sia di regolare la temperatura corporea. Anche se il ricambio simultaneo è un fenomeno che caratterizza anche uccelli non volatori odierni, come quelli acquatici, in quanto ricambiano tutto il piumaggio in pochissime settimane.

Lo studio si concentra proprio sulla scarsità delle penne e piume rinvenute nell'ambra fossile ed il risultato è che, nel passato, le mute avvenivano simultaneamente e in tempi brevi (dietro c'è un discorso statistico complesso). Ciò significa che se il ricambio è veloce, ci sono meno probabilità di morire. I ricercatori hanno esaminato più di 600 reperti di uccelli moderni conservati presso il Field Museum per cercare qualche traccia di "muta attiva", con il risultato che la quasi totalità degli uccelli studiati mutano "in sequenza", mentre non sono state trovate tracce di mute simultanee (o meglio, solo in pochissimi esemplari).

L'assenza di poco piumaggio preservato nel record fossile suggerisce che gli uccelli del passato non facevano la muta così spesso. La maggior parte degli uccelli poteva fare la muta annualmente, ricambiando il manto annualmente, oppure tutto ciò poteva avvenire nel corso dell'anno e non in specifici archi temporali. Di conseguenza, gli uccelli che sopravvissero alla grande estinzione di massa facevano la muta in modo diverso rispetto a quelli moderni, e ciò è stata, probabilmente, la chiave della sopravvivenza di questo lignaggio alla grande estinzione di massa alla fine del Cretacico.

Fonte: Kiat, Y., O’Connor, J.K. Rarity of molt evidence in early pennaraptoran dinosaurs suggests annual molt evolved later among Neornithes. Commun Biol 6, 687 (2023).