Gli elefanti hanno un sesto ‘dito’
Sepolto sotto la pelle coriacea del piede di un elefante si trova uno dei misteri non apprezzati dell’anatomia. Trecento anni fa, un chirurgo sosteneva che gli elefanti avevano sei dita invece delle solite cinque, scatenando un dibattito sul fatto che una cifra extra fosse davvero possibile. Gli anatomisti moderni hanno deriso l’idea, insistendo invece sul fatto che la punta extra era in realtà solo un grosso pezzo di cartilagine. Ora uno studio su decine di piedi di elefante mostra che il nodulo si trasforma davvero in osso. La cifra non è un vero dito del piede—è più simile al pollice finto di un panda. Ma aiuta comunque a sostenere la potente circonferenza del pachiderma.
Negli elefanti,” la struttura unica del piede deve chiaramente essere considerata un’innovazione chiave”, afferma Matthew Vickaryous, un morfologo vertebrato dell’Università di Guelph in Canada che non è stato coinvolto nello studio. “Il piede dell’elefante è ingannevolmente complesso.”
Il pollice in più del panda gigante è un famoso esempio di inventiva dell’evoluzione. Il vero pollice dell’animale guarda solo il resto delle sue dita, e insieme formano una zampa con cinque artigli. Ma in aggiunta, i panda hanno una cifra un po ‘ opponibile bassa sul bordo interno della zampa che li aiuta a cogliere il bambù. Questo “pollice” è in realtà solo un sesamoide, un po ‘ di osso che in genere si forma all’interno di tendini e legamenti dove attraversano le articolazioni. La ginocchiera è un esempio di sesamoide. Ma nel panda, il sesamoide sulla base esterna del vero pollice si ingrandì, assumendo un’identità simile a una cifra che aiuta l’animale a mangiare in modo più efficiente.
John Hutchinson, un biomeccanico evolutivo presso il Royal Veterinary College nel Regno Unito, si chiedeva se qualcosa di simile stava succedendo con la punta dell’elefante. Esperto di locomozione degli elefanti, per anni aveva raccolto e conservato piedi di elefante-carne e tutto-da animali morti negli zoo. Gli animali variavano in età da neonati a quelli nel loro 50s. Aveva eseguito tomografia computerizzata (CT) scansioni, che utilizzano i raggi X per immagine tessuti a fette per ottenere immagini 3D di loro, e altri studi per capire come i piedi funzionavano, quando ha notato che il grumo cartilagineo spesso è diventato più denso, come l’osso, come ogni elefante invecchiato. Il nodulo potrebbe essere lungo fino a 15 centimetri e largo 6 centimetri, e sembra davvero che potrebbe funzionare come un dito del piede, dice. È nella stessa posizione del pollice del panda, ma è incorporato in un tessuto ammortizzante chiamato cuscinetto di grasso.
Anche se non sono visibili, le vere dita di un elefante sono orientate un po ‘ verticalmente, in modo che l’animale stia effettivamente camminando in punta di piedi, con il polso e il tallone da terra. A prima vista, la punta in più sembra essere troppo alta da terra per sopportare il peso o fare molto bene. Ma mettendo alcuni dei piedi di elefante raccolti in un dispositivo che ha fatto sembrare come se il piede stava sostenendo il peso dell’elefante e li imaging con ulteriori scansioni TC, Hutchinson ei suoi colleghi hanno dimostrato che il dito finto agisce anche per sostenere il peso, come riportano oggi online su Science. “Le cifre extra cambiano posizione e entrano in contatto con il terreno”, afferma Elizabeth Brainerd, una morfologa funzionale della Brown University che non è stata coinvolta nello studio.
Per tracciare l’evoluzione della punta extra, Hutchinson e colleghi hanno eseguito scansioni TC su piedi di specie simili a tapiri che rappresentano i primi mammiferi simili a elefanti e su fossili di elefanti più recenti. Non hanno trovato alcuna prova del dito in più nei fossili di 50 milioni di anni, che sembravano camminare a piedi piatti, senza lasciare spazio per il sesto dito del piede. Probabilmente quegli animali passavano la maggior parte del loro tempo in acqua. Ma da 40 milioni di anni fa, i fossili più recenti avevano segni rivelatori di questo sesto dito del piede. A quel tempo, gli elefanti stavano diventando più grandi e diventando più terrestri. I loro piedi stavano cambiando per sostenere meglio il loro peso, con un’espansione dei cuscinetti grassi.
Anche se le dita delle mani e dei piedi in più a volte si presentano come anomalie genetiche e sono anche comuni in alcune razze di gatti (una condizione nota come polidattilia), Hutchinson pensa che sia stato più facile per l’osso sesamoide essere reclutato per un supporto extra che per un vero sesto dito del piede evolvere negli elefanti. Fare un sesto dito del piede avrebbe richiesto un revamping del complesso programma di sviluppo che porta alla formazione del piede, spiega.
L’osso sesamoide è stato utile per l’elefante, osserva Vickaryous. “Le forme corporee gigantesche richiedono adattamenti innovativi per far fronte a grandi aumenti della massa corporea.”I ricercatori stanno studiando se altri animali molto grandi, come i dinosauri sauropodi, avessero innovazioni simili.
Molti scienziati pensano che lo studio dell’anatomia sia passato al suo apice. Ma non è vero, dice Marcelo Sánchez, un morfologo evolutivo presso l’Università di Zurigo in Svizzera. “Anche gli animali” ben noti ” come gli elefanti possono essere oggetto di nuove scoperte entusiasmanti, il cui studio fornisce importanti approfondimenti sull’evoluzione.”