11 Febbraio 2022

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Tutte le lucertole hanno un terzo occhio?

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Il filosofo francese René Descartes credeva che la ghiandola pineale, un minuscolo bottone di neuroni situato nella profondità del nostro cervello, fosse la sede dell’anima.

Oggi, grazie alla paleontologia e agli studi genetici e di sviluppo, sappiamo che è in realtà la reliquia evolutiva di un organo scomparso da tempo, il terzo occhio. Questo è conosciuto anche come occhio pineale ed è un recettore situato nella parte superiore della testa. Molti rettili esistenti come i varani, alcune iguane e il tuatara hanno ancora un occhio pineale.

Tutti i rettili che hanno ancora oggi l’occhio pineale sono “a sangue freddo”; hanno il cosiddetto metabolismo ectotermo. I mammiferi moderni – che naturalmente hanno “sangue caldo” o un metabolismo endotermico – non hanno un occhio pineale.

Il nostro gruppo di ricercatori dell’Università di Witwatersrand si è chiesto se essere in grado di individuare quando le specie pre-mammiferi hanno perso il loro occhio pineale potrebbe svelare il segreto di quando il “sangue caldo” è diventato una caratteristica dei mammiferi. Questo è ciò che ha spinto uno studio ambizioso utilizzando i resti fossili della regione sudafricana del Karoo.

Abbiamo avuto ragione: la nostra ricerca ha rivelato che gli antenati dei mammiferi sono probabilmente passati dal sangue “freddo” a quello “caldo” 246 milioni di anni fa. Questo era 10 milioni di anni prima che il primo dinosauro apparisse.

Perché avere un terzo occhio?

Come un occhio normale, l’occhio pineale è composto da una cornea, una lente e una retina. I nostri occhi appaiati e l’occhio pineale dei rettili sono anche molto simili in termini di sviluppo embriologico e dei geni espressi durante questo. L’occhio pineale differisce dall’occhio normale, però, in quanto è solitamente coperto da una spessa e grande scaglia e può differenziare solo tra luce e buio.

I nostri occhi normali possono anche vedere le variazioni tra luce e buio, giorno e notte – quindi che senso ha avere un organo così ridondante come l’occhio pineale? La ricerca mostra che nei rettili l’occhio pineale agisce come un calendario. Può vedere i giorni che si allungano e le notti che si accorciano, e il contrario, e quindi dice al cervello come stanno cambiando le stagioni. Di conseguenza, controlla la maggior parte dei cicli di vita come il sonno e i ritmi di riproduzione.

Esperimenti chirurgici sulle lucertole hanno anche dimostrato che la rimozione dell’occhio pineale influisce sulla loro capacità di regolare la loro temperatura corporea, un processo chiamato termoregolazione.

Questo è affascinante perché i nostri antenati pre-mammiferi avevano un occhio pineale e l’hanno perso nel corso della loro evoluzione verso una condizione più mammifera. Questo suggerisce che seguendo la riduzione e la scomparsa dell’occhio pineale attraverso milioni di anni, potremmo essere in grado di indicare il momento in cui i nostri antenati sono diventati “a sangue caldo”.

Una porta d’accesso al metabolismo antico

L’evoluzione dell’occhio pineale è facile da studiare. Ha un correlato osseo inconfondibile, il forame pineale. Questo è un tubo che perfora il tetto del cranio per l’occhio e il nervo pineale.

La maggior parte dei nostri antenati, i terapsidi pre-mammiferi, avevano un tale forame sulla sommità della testa, come si può vedere nei loro crani fossilizzati, e quindi avevano un occhio pineale. E’ ragionevole supporre che quest’organo abbia svolto un ruolo simile nella termoregolazione come nei rettili di oggi.

Controllando il forame pineale nei fossili, abbiamo pensato che sarebbe stato possibile risalire alla transizione da un metabolismo “da rettile” a uno “da mammifero” nella stirpe che alla fine ha portato ai mammiferi.

Così il nostro team di paleontologi e neurologi ha controllato il forame pineale in più di 600 crani. Tutti questi sono stati trovati nei depositi fossili incredibilmente ricchi del Karoo e sono stati datati tra 300 milioni e 200 milioni di anni fa.

Si tratta di un periodo importante, dato che il Sudafrica era situato vicino al Polo Sud in quel periodo grazie alla deriva dei continenti. Il clima, allora, era molto più freddo e secco, e il contrasto tra le stagioni del paese era maggiore di oggi. Questo implica che le specie con “sangue freddo” devono aver avuto un occhio pineale per aiutarle a regolare la loro temperatura corporea.

Trovare una specie che viveva in condizioni così dure senza un forame pineale suggerirebbe fortemente che questa specie era “a sangue caldo” e che un occhio pineale non era più necessario per sopravvivere.

Un passo avanti evolutivo

Abbiamo scoperto che il forame pineale era presente nella maggior parte dei terapsidi pre-mammiferi prima di 260 milioni di anni fa. Dopo questo la caratteristica era sempre più assente. Questo suggerisce che l’occhio pineale è diventato dispensabile e non era più necessario per la sopravvivenza.

La crescente perdita del forame pineale si è verificata in due lignaggi. Uno di questi, i cinodonti, ha portato ai mammiferi. Nel loro caso, il forame pineale è scomparso interamente 246 milioni di anni fa. È allora, crediamo, che si è realizzata la transizione dal “sangue freddo” al “sangue caldo”.

C’è bisogno di più lavoro per testare questo scenario evolutivo, ma se si rivelasse vero significherebbe che i mammiferi avevano probabilmente già evoluto uno degli adattamenti chiave che hanno permesso loro di sopravvivere per più di 200 milioni di anni attraverso il regno e l’estinzione dei dinosauri e due estinzioni di massa fino ai giorni nostri.

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