L’adattamento dei primi mammiferi alla vita notturna

La storia dei mammiferi del Mesozoico è abbastanza complessa. In passato, questi animali hanno convissuto con i dinosauri, ma a causa dei pochi dati disponibili e dell'iper-popolarità di questi grandi bestioni, i primi mammiferi sono spesso stati considerati marginali. Numerose ricerche sono state condotte sull'argomento, e sarebbe riduttivo raccogliere tutte le informazioni in un unico post. Tuttavia, anche una "vecchia" ricerca può far comprendere quanto i mammiferi del Mesozoico fossero complessi e dotati di adattamenti unici. Infatti, a parte i dinosauri, i mammiferi erano in gran parte attivi di notte, avendo sviluppato una visione notturna quasi senza eguali.

Sono esistiti meccanismi di sviluppo che hanno portato alla trasformazione della retina, consentendo a questi animali di occupare nuove nicchie ecologiche non sfruttate da alcuni dinosauri. L'occhio dei mammiferi si differenzia da quello degli altri vertebrati poiché possiede una retina “duplice” composta da coni e bastoncelli (cellule fotorecettrici). I coni mostrano rapide risposte nella discriminazione dei colori e nella percezione dei dettagli, mentre i bastoncelli sono molto sensibili in condizioni di scarsa luminosità. Nei primi vertebrati, le cellule fotorecettrici assomigliavano ai coni, mentre nei primi gnatostomi (pesci con mascelle e mandibole mobili) la retina cominciò ad essere duplice (coni + bastoncelli, con la progressiva comparsa di questi ultimi). Nei mammiferi, la retina comincerà a presentare un maggior numero di bastoncelli.

Questo aumento relativamente rapido (in termini geologici) si è dimostrato vantaggioso in un ambiente complesso dominato da grandi animali che, sin dal Giurassico, occupavano varie nicchie ecologiche di giorno, consentendo ai mammiferi di colonizzare le nicchie notturne. In termini biologici, senza entrare troppo nei dettagli, alcuni coni si sono trasformati in bastoncelli, aumentando la sensibilità visiva di questi animali. Coloro che possedevano un numero maggiore di bastoncelli avevano maggiori probabilità di sopravvivere durante la notte. È possibile considerare i dinosauri come una forma di "pressione selettiva" che, in tempi rapidi, ha favorito la selezione di individui casualmente dotati di un maggior numero di bastoncelli, consentendo loro di adattarsi con successo alla vita notturna.

L'adattamento è avvenuto in modo rapido, un fenomeno che fino a poco tempo fa risultava inspiegabile. Tuttavia, un esperimento condotto su topi ha portato i ricercatori a comprendere che i bastoncelli di questi animali erano espressi da geni tipici di un particolare gruppo di coni ("S") nelle prime fasi dello sviluppo, a differenza di quanto osservato in altri vertebrati come lo zebrafish. Successivamente, è emerso che i fattori principalmente epigenetici reprimono l'espressione dei geni delle cellule fotorecettrici nei primi giorni di sviluppo, ma non quelli dei coni. In sintesi, nei primi mammiferi, la regolazione dell'espressione del gene Nrl, che controlla lo sviluppo delle cellule fotorecettrici e codifica per un fattore di trascrizione che regola il differenziamento dei bastoncelli, ha portato anche all'espressione di alcuni coni "S".

I bastoncelli si sono originati in modo indipendente nei vertebrati: la prima volta negli gnatostomi, la seconda volta nei primi mammiferi, e poi anche in pesci abissali ed uccelli. Nonostante i mammiferi moderni si siano adattati a contesti diversi da quelli del Mesozoico, i bastoncelli rimangono comunque le cellule fotorecettrici più rappresentative della retina.

Fonte: Kim, Yang, and Oel et al. Recruitment of Rod Photoreceptors from Short Wavelength Sensitive Cones during the Evolution of Nocturnal Vision in Mammals. Developmental Cell, 2016