Una delle più grandi transizioni nella storia della vita si è verificata più di 600 milioni di anni fa, quando un organismo unicellulare ha dato origine ai primi animali. Con i loro corpi multicellulari, gli animali si sono evoluti in una serie vertiginosa di forme, come balene da 200 tonnellate, uccelli che si librano per sei miglia nel cielo e aiutanti che scivolano sulle dune del deserto.

Gli scienziati si sono chiesti a lungo come fossero i primi animali, comprese domande sulla loro anatomia e su come trovassero il cibo. In Stabile Pubblicato mercoledì, gli scienziati hanno trovato risposte allettanti in un gruppo poco conosciuto di creature gelatinose chiamate gelatine a pettine. Mentre i primi animali sono ancora un mistero, gli scienziati hanno scoperto che le gelatine a pettine appartengono al ramo più profondo dell’albero genealogico degli animali.

Il dibattito sull’origine degli animali va avanti da decenni. All’inizio, i ricercatori si sono basati in gran parte sui reperti fossili per gli indizi. I più antichi fossili di animali specifici risalgono a circa 580 milioni di anni, anche se alcuni ricercatori hanno affermato di averne trovato uno ancora più antico. Nel 2021, ad esempio, Elizabeth Turner, una paleontologa canadese, ha riportato una scoperta Fossili di 890 milioni di anni di possibili spugne.

Ha senso che le spugne siano l’animale più antico. Sono creature semplici, senza muscoli né sistema nervoso. Si ancorano al fondo dell’oceano, dove filtrano l’acqua attraverso un labirinto di pori, intrappolando pezzetti di cibo.

Le spugne sono così semplici, infatti, che può sorprendere che siano animali, ma la loro struttura molecolare rivela la loro parentela. Producono alcune proteine, come il collagene, che solo gli animali producono. Inoltre, il loro DNA mostra che sono più strettamente imparentati con gli animali che con altre forme di vita.

A partire dagli anni ’90, quando gli scienziati hanno raccolto il DNA da più specie animali, hanno tentato di mappare l’albero genealogico dell’animale. In alcuni studi, le spugne sono finite sul ramo più profondo dell’albero. In questo scenario, gli animali hanno sviluppato un sistema nervoso solo dopo che le spugne si sono biforcate.

Ma nei primi anni 2000, altri scienziati sono giunti a una conclusione sorprendentemente diversa. Hanno scoperto che il ramo più profondo della fauna erano le caramelle di gelatina, creature sottili e ovali che spesso sviluppano una serie distintiva di bande iridescenti che tremolano nell’oscurità delle profondità oceaniche.

Molti esperti erano riluttanti ad accettare questa conclusione, poiché significava che l’evoluzione animale era più strana di quanto si fossero resi conto. Per prima cosa, i gel per pettini non sono semplici come una spugna. Hanno un sistema nervoso: una rete di neuroni che corrono intorno ai loro corpi che controllano i loro muscoli.

Per risolvere il dibattito gelatina-pettine-spugna, i ricercatori di tutto il mondo hanno raccolto il DNA da più specie di animali oceanici. Invece di guardare i singoli geni, i ricercatori hanno capito come sequenziare l’intero genoma.

Ma il torrente di nuovi dati non è riuscito a risolvere la controversia. Alcuni scienziati finirono per assemblare un albero in cui la spugna era il ramo più profondo, mentre altri finirono per tagliare la gelatina del pettine.

Il nuovo studio, pubblicato sulla rivista Nature, si basa su un nuovo metodo di utilizzo del DNA per tracciare l’evoluzione degli animali.

In studi precedenti, gli scienziati hanno osservato come compaiono mutazioni specifiche in diversi rami di animali. Una mutazione può causare la trasformazione di una lettera genetica, nota come base, in una lettera diversa. Questa mutazione sarà poi ereditata dai discendenti dell’animale.

Ma queste mutazioni possono essere indicatori storici inaffidabili. La base potrebbe spostarsi da una lettera all’altra e, milioni di anni dopo, tornare alla lettera originale. In alternativa, la stessa base può denotare la stessa lettera in due lignaggi non correlati. Questo sviluppo parallelo crea l’illusione che i due lignaggi siano strettamente correlati.

Nel nuovo studio, Darren Schultz, un biologo evoluzionista dell’Università di Vienna, ei suoi colleghi hanno invece esaminato un diverso tipo di cambiamento genetico. In rari casi, una grande porzione di DNA viene incrociata accidentalmente da un cromosoma all’altro.

È improbabile che gli scienziati si lascino ingannare da una mutazione così grande. Le probabilità che lo stesso identico pezzo di DNA si sposti nella stessa identica posizione una seconda volta sono astronomicamente basse. È anche impossibile che quel pezzo ritorni nel punto esatto da cui è venuto.

“È una prova diretta che è successo qualcosa”, ha detto il dottor Schultz.

Il suo team ha monitorato i movimenti del materiale genetico nei cromosomi di nove animali, insieme a tre parenti unicellulari degli animali. Hanno trovato un numero di pezzi di DNA esattamente nello stesso posto nei genomi di spugne e altri animali. Ma questi pezzi si trovavano in una posizione diversa nelle gelatine a pettine e nei loro parenti animali unicellulari. Questa scoperta ha portato il dottor Schultz ei suoi colleghi a concludere che le gelatine a pettine si separassero prima dagli altri animali.

“È un nuovo look con un nuovo approccio al problema”, ha detto Antonis Rocas, un biologo evoluzionista della Vanderbilt University che non è stato coinvolto nello studio.

In uno studio del 2021, la gelatina a pettine è stata approvata dal dottor Rocas e colleghi. Ha detto che la nuova analisi ha fornito una forte conferma.

“Ho imparato a non dire che la polemica è finita”, ha detto il dottor Rocas. “Ma questo sposta l’ago.”

Lo studio solleva nuove e intriganti possibilità su come poteva essere l’antenato comune degli animali viventi. Se le gelatine a pettine, con il loro sistema nervoso e muscoli, erano il ramo più profondo dell’albero degli animali, forse i primi animali non erano semplici e simili a spugne. Avevano anche sistemi nervosi e muscoli. Solo più tardi la spugna rinunciò al suo sistema nervoso.

Il dottor Schultz ha messo in guardia dal considerare le gelatine a pettine come fossili viventi che non sono cambiati dagli albori degli animali. “Qualcosa di vivo oggi non può essere l’antenato di qualcosa di vivo oggi”, ha detto.

Invece, i ricercatori stanno ora cercando di pettinare le gelatine per vedere quanto siano simili e diversi i loro sistemi nervosi da quelli di altri animali. Di recente, Mike Keitelman, un biologo cellulare della Oxford Brookes University, e i suoi colleghi hanno congelato le larve di gelatina di pettine in modo da poter osservare al microscopio il loro sistema nervoso. Quello che hanno visto li ha lasciati confusi.

In tutto il regno animale, i neuroni sono generalmente separati l’uno dall’altro da piccoli spazi chiamati sinapsi. Possono comunicare attraverso il divario rilasciando sostanze chimiche.

Ma quando la dottoressa Kettleman e i suoi colleghi hanno iniziato a esaminare i neuroni del gel metatarsale, hanno faticato a trovare le sinapsi tra i neuroni. “A quel punto, ci siamo detti, ‘Questo è curioso'”, ha detto.

Alla fine, non sono riusciti a trovare alcuna sinapsi tra di loro. Invece, il sistema nervoso metacarpo-falangeo forma una rete continua.

Secondo la dottoressa Kettleman e i suoi colleghi Ho riportato le loro scoperte il mese scorso, e ipotizzato un’altra possibilità per l’origine degli animali. Le gelatine a pettine potrebbero aver evoluto il loro peculiare sistema nervoso indipendentemente da altri animali, utilizzando alcuni degli stessi elementi costitutivi.

La dottoressa Kittelmann e i suoi colleghi stanno ora esaminando altri tipi di gelatina per pettini per vedere se questa idea regge. Ma non sarebbero sorpresi di essere sorpresi di nuovo. “Non dovresti dare per scontato niente,” disse.