8. FISICA E STORIA DELLA TERRA

8.2 ERE GEOLOGICHE E PALEONTOLOGIA

Science, 12 Mar 93, Vol. 259, pg. 1543 - Richard A. Kerr - La grande estinzione di 65 milioni di anni fa che segna il passaggio dal Cretaceo al Terziario, e che portò alla scomparsa dei dinosauri è stata causata quasi certamente dalla caduta di un grande meteorite. Un grande cratere, con un diametro stimato di 180 km, è stato localizzato a Chicxulub nello Yucatàn. Un secondo cratere di 35 Km di diametro è stato scoperto a Manson nello Iowa ed è stato datato 65,3 +/- 0,5 milioni di anni fa. Questo conferma l’ipotesi che la terra sia stata colpita da uno sciame di comete o meteoriti, fenomeno che ha una probabilità di ripetersi ogni circa 100 milioni di anni.

Science, 30 Apr 93, Vol. 260, pg. 640 - J. William Schopf - La ricerca di prove sull’origine della vita deve concentrarsi sulle formazioni sedimentarie dell’era Archeozoica (>2500 milioni di anni fa). Tali rocce sono molto rare, le più promettenti si trovano nell’Australia occidentale a Pilbara Block vecchie di 3000- 3500 milioni di anni. I ritrovamenti consistono in filamenti simili a batteri e cianobatteri vecchi di 3450 milioni di anni. Anche le stromatoliti, strutture sedimentarie stratificate a forma di cumuli, sono ritenute prodotte da comunità batteriche anche se la loro origine biologica è stata contestata. Caratteristica comune di questi organismi è la capacità di fotosintesi.

Science, 7 Mag 93, Vol. 260, pg. 769 - Michael J. Benton - L’estinzione di massa avvenuta circa 220 milioni di anni fa nel tardo Triassico vicino alla comparsa dei dinosauri è equiparabile a quella più nota del Cretaceo-Terziario (K-T) di 65 milioni di anni fa quando i dinosauri scomparvero. Sparirono più del 20% delle famiglie di animali ed il 50% delle specie, ma ciò che non è chiaro è se vi fu una sola estinzione o più di una, se l’evento fosse stato catastrofico, causato dall’impatto di un corpo extraterrestre, e se l’estinzione abbia avuto qualche relazione con lo sviluppo dei dinosauri. È ben documentato che le ammoniti e le bivalve furono decimate e sparì il conodonte e molte famiglie di rettili. Alcune ricerche hanno mostrato che nel Quebec esiste un cratere di impatto, il Manicougan, formatosi al passaggio Triassico-Giurassico (202 milioni di anni fa), ma poi ridatato 214 Ma, e dello stesso periodo sono gli strati di iridio trovati in Austria.

Science, 3 Sep 93, Vol. 261, pg. 1274 - Richard A. Kerr - La vita sulla terra ha avuto un inizio molto lento da 3,5 miliardi di anni fa fino all’inizio del Cambriano 600 milioni di anni fa. A questo punto è iniziata una vera esplosione nella diversificazione delle forme di vita marine. Fino ad oggi si conveniva di iniziare questa esplosione a 570 milioni di anni fa con una durata fra 20 e 40 milioni di anni. Recenti datazioni con il metodo uranio-piombo all’interno di cristalli di zirgonio su rocce nord siberiane hanno portato a comprimere a meno di un terzo la durata di questa esplosione biologica: fra 5 e 10 milioni di anni intorno ai 530 milioni di anni fa. La scoperta fatta da scienziati americani e russi è stata resa possibile dalla fine della guerra fredda.

Science, 17 Sep 93, Vol. 261, pg. 1518 - Virginia Morell - Più di 10 anni sono passati da quando è stata fatta l’ipotesi che un asteroide è caduto sulla terra 65 milioni di anni fa provocando una nube di polvere tale da oscurare e raffreddare il pianeta per lungo tempo facendo sparire i dinosauri. Sulla fine dei dinosauri ci sono però delle obbiezioni; è stato trovato che diversi dinosauri vivevano in regioni fredde e buie come l’Alaska e non erano animali migratori, inoltre l’estinzione dei dinosauri non fu accompagnata da quella di organismi più delicati come il plancton e le tartarughe. Il meccanismo dell’estinzione deve essere stato più complesso; si è pensato anche a piogge acide di acido solforico, ma bisogna spiegare come uccelli, mammiferi ed anfibi sono stati capaci di sopravvivere.

Science, 17 Sep 93, Vol. 261, pg. 1564 - Virgil L. Sharpton - L’area di Chicxulub nello Yukatàn, Messico, è considerata essere il luogo del cratere di impatto di un asteroide precipitato 65 milioni di anni fa alla transizione fra Cretaceo e Terziario (K-T). Poiché l’area è coperta da 300 - 1100 m di depositi di carbonato del Terziario, il cratere non è visibile e la struttura sotterranea può essere tracciata attraverso misure delle anomalie della gravità. Sono stati scoperti due anelli concentrici, il più esterno di 180 km di diametro corrispondenti al bordo del cratere. Il profilo della gravità mostra un massimo al centro, quindi un minimo alla distanza di circa 40 km e quindi un andamento crescente oscillante fino ad un massimo sui 150 km ed è caratteristico dei crateri di impatto. Questo è considerato il più grande impatto subito dalla Terra dall’inizio della vita multicellulare un miliardo di anni fa e dopo la fine del periodo di più intenso bombardamento meteoritico circa 4 miliardi di anni fa.

Science, 29 Oct 93, Vol. 262, pg. 659 - Richard A. Kerr - Oltre al ben noto cratere di Chicxulub nello Yucatàn, formatosi 65 milioni di anni fa e a cui si fa risalire lo sterminio dei dinosauri, un altro cratere è stato trovato nel 1989 nello Iowa, il Manson, datato inizialmente 65,7 milioni di anni fa. Ora misure radiometriche hanno spostato la data indietro di circa 9 milioni di anni a 73,8 +- 0,3 milioni di anni fa e quindi viene a cadere ogni relazione con la scomparsa dei dinosauri.

Science, 26 Nov 93, Vol. 262, pg. 1370 - Richard A. Kerr - Negli ultimi 545 milioni di anni la vita ha dovuto subire almeno 5 fenomeni di estinzioni di massa che hanno spazzato la maggior parte delle specie esistenti; quella fra il Cretaceo ed il Terziario di 65 milioni di anni fa, che fece sparire i dinosauri ed il 50% di altre specie, è la più nota, ma non la più grande. L’estinzione più rovinosa fu quella successa 250 milioni di anni fa fra il Permiano ed il Triassico (P-T) che spazzò fra l’80% ed il 90% di tutte le specie marine, ma da poco si è appreso che anche la fauna terrestre, gli insetti, hanno subito una pesante estinzione; il fenomeno inoltre ebbe una durata corta, ritenuto fino a pochi anni fa circa 8 o 10 milioni di anni, ma si è andato riducendo a meno di 5 milioni. A quel tempo tutti i continenti erano fusi in un solo supercontinente detto Pangea. Nel Permiano il 40% del supercontinente era coperto dall’acqua e l’ambiente era caldo umido. All’inizio del Triassico il livello del mare si abbassa ed il clima della massa continentale cambia, ma ci sono anche altre possibili cause: un’enorme eruzione vulcanica sul continente siberiano che emise almeno 2 milioni di km cubi di lava in meno di un milione di anni ed un nuovo sollevamento del mare che provocò la morte per mancanza di ossigeno della fauna marina.

Science, 19 Aug 94, Vol. 265, pg. 1036 - Richard A. Kerr - Dal 1980 al 1991 i geologi hanno raccolto buoni indizi di un grande cratere da impatto al di sotto della baia di Chesapeache in Virginia (USA). L’impatto sarebbe avvenuto 35 milioni di anni fa formando un cratere da 85 Km di diametro e sollevando polveri che si sarebbero sparse fino al Sud America. Il cratere è ormai sotto gli strati di sedimenti, ma l’impiego di onde sismiche ha rivelato una zona alterata da grandi pressioni al centro e dei bordi concentrici intorno alla depressione centrale.

Science, 7 Oct 94, Vol. 266, pg. 28 - Richard A. Kerr - I paleontologi, studiando i fenomeni di estinzione di massa successi negli ultimi 500 milioni di anni, hanno cercato di capirne le cause se prodotte da un graduale cambiamento dell’ambiente o da un’improvvisa catastrofe, ma un altro fatto importante da capire è che nei primi pochi milioni di anni dopo ogni estinzione di massa si sono prodotti sempre nuovi equilibri che hanno lasciato la loro impronta nella storia dell’evoluzione. Una volta raggiunto un nuovo equilibrio, fino alla successiva estinzione di massa ben poco succede. Sette eventi di estinzione sono stati identificati: a metà del Cambriano, a metà dell’Ordoviciano, fra Ordoviciano e Siluriano, fra Devoniano e Carbonifero, fra Permiano e Triassico, fra Triassico e Giuriassico, e fra Cretaceo e Terziario 65 milioni di anni fa. Un nuovo assetto ha richiesto solo da 3 a 8 milioni di anni. Le nicchie ecologiche lasciate libere dalle specie estinte vengono rapidamente occupate da nuovi venuti con un rapido processo evolutivo.

Science, 18 Nov 94, Vol. 266, pg. 1159 - Ann Gibbons - Il genetista Scott R. Woodward dello Utah afferma di aver estratto DNA dalle ossa di dinosauri di 80 milioni di anni fa. Usando la tecnica della polymerase chain reaction (PCR) ne ha creato più copie, ma condizione necessaria perché si tratti di DNA dei dinosauri è che i campioni trovati si dimostrino molto vicini al DNA di uccelli o coccodrilli altrimenti potrebbero provenire da microrganismi nascosti nelle ossa.

Science, 18 Nov 94, Vol. 266, pg. 1161 - Elizabeth Culotta - Secondo un recente rilevamento il numero di generi diversi di mammiferi oggi presenti è di 90. Questo numero è però cambiato durante l’evoluzione dei mammiferi iniziata 65 milioni di anni fa. Circa 55 milioni di anni fa questo numero aveva raggiunto 130, poi è diminuito fino a 60 e risalito a 120 in risposta a variazioni di clima e migrazioni. Non sono chiari i fattori che aumentano la diversità o portano all’equilibrio, il valore di 90 sembra però essere quello intorno a cui tende a raggiungersi un equilibrio.

Science, 16 Dec 94, Vol. 266, pg. 1805 - Tim Appenzeller - I resti del più grande dinosauro sono stati trovati alla fine degli anni ‘80 in Argentina e si tratta di un sauropode erbivoro vissuto 100 milioni di anni fa, con un peso fra 80 e 100 tonnellate, gli arti posteriori alti 4,5 m e lungo dalla testa alla coda circa 30 m: è stato chiamato Argetinosauro. Un gigante di questa specie ripropone il metabolismo dei dinosauri, cioè se si trattava di animali a sangue caldo o a sangue freddo. Un metabolismo endotermico avrebbe richiesto una quantità enorme di cibo, ma a parte questo problema non si capisce quale spinta evolutiva abbia portato alla nascita di esseri così grandi.

Science, 17 Feb 95, Vol. 267, pg. 967 - Random Samples - La fauna di Ediacara di circa 600 milioni di anni fa è stata classificata dai paleontologi come formata da animali di tipo molle e gelatinoso e vermiformi. Qualcuno dall’università dell’Oregon avanza l’ipotesi che si trattasse di licheni, una combinazione di funghi ed alghe oggi diffusi nelle zone più inospitali della terra. L’ipotesi ha acceso una rovente discussione nella PaleoNet, la comunità paleontologica di Internet, e per il momento non sembra probabile che il Proterozoico possa essere rinominato Era dei Licheni.

Science, 10 Mar 95, Vol. 267, pg. 1421 - Richard A. Kerr - I paleontologi hanno osservato che nei reperti geologici le nuove specie compaiono improvvisamente dopo milioni di anni di apparente stasi. C’è da osservare però che un cambiamento graduale e la selezione naturale continua incessantemente finché le differenze non diventano così evidenti da costituire una nuova specie. Infatti riconoscere una nuova specie dai resti fossili può essere problematico. Dal 1972 Niles Eldredge e Stephen Gould hanno proposto la loro teoria dell’equilibrio puntuale sulle variazioni improvvise il cui meccanismo è stato a lungo discusso. Si ipotizza che le specie rimangono come catturate in una maglia perché le variazioni naturali li spingono in tutte le direzioni creando una paralisi nell’evoluzione finché una piccola popolazione isolata in un nuovo ambiente non evolve improvvisamente. La stabilità diventa la regola e l’evoluzione agisce ad alto livello in una competizione fra specie diverse.

Science, 7 Apr 95, Vol. 268, pg. 52 - M. J. Benton - I reperti fossili suggeriscono che la vita multicellulare si è diversificata lentamente durante il Precambriano, poi la diversificazione è divenuta più rapida, ma ancora modesta nel Paleozoico (da 570 a 250 milioni di anni), si assiste poi ad una crescita esponenziale durante il Mesozoico ed il Cenozoico negli ultimi 250 milioni di anni. Oggi la diversità viene valutata fra 5 milioni e 50 milioni di specie. Il Paleozoico è diviso in: Cambriano, Ordoviciano, Siluriano, Devoniano, Carbonifero e Permiano; il Mesozoico in Triassico, Giurassico e Cretaceo; il Cenozoico, che inizia 65 milioni di anni fa, viene diviso in Terziario e Quaternario fino ai giorni nostri. Gli organismi terrestri sono iniziati fra la metà e la fine dell’Ordoviciano, esiste un forte incertezza fra le curve di minimo e massimo di queste famiglie che comprendono piante, insetti e vertebrati; le famiglie degli organismi marini hanno un’incertezza molto minore. Il numero totale delle famiglie è circa 280 nella prima metà del Cambriano, scende a 120 nel tardo Cambriano, arriva a 450 alla fine dell’Ordoviciano, poi sale lentamente fino a circa 600 alla fine del Paleozoico, scende bruscamente a 420 all’inizio del Triassico, quindi sale rapidamente a 1260 alla fine del Cretaceo (fine del Mesozoico). All’inizio del Terziario scende di un centinaio di unità e quindi arriva ai giorni nostri a circa 2150. Gli organismi marini, dopo una caduta durante il Cambriano, hanno avuto un rapido aumento durante l’Ordoviciano e quindi un leggero calo fino alla fine del Paleozoico. La diversificazione è stata interrotta da 9 maggiori estinzioni di massa. A metà del Cambriano è la prima estinzione di durata maggiore e percentualmente la più catastrofica, la seconda nel tardo Ordoviciano, poi fra metà e fine Devoniano, nel tardo Carbonifero (minore), nel tardo Permiano con il maggior numero di famiglie estinte, alla fine del Triassico, alla fine del Giurassico (minore), a metà del Cretaceo (minore) e l’ultima alla fine del Cretaceo quella che portò alla scomparsa dei dinosauri e delle ammoniti. Sono stati rilevati molti altri fenomeni di estinzione minori e l’ipotesi di una periodicità è molto discussa.

Science, 19 May 95, Vol. 268, pg. 977 - Joshua Fischman - Analizzando un’ape intrappolata dentro l’ambra da 25 - 40 milioni di anni in S. Domingo, un microbiologo ha trovato delle spore di batteri, quindi in vita latente, molto simili al Bacillus sphaericus, lo stesso che si trova nelle attuali api dominicane. La resina degli alberi è un ambiente impermeabile e sterilizzato che tiene lontana l’acqua e preserva gli esseri viventi dalla decomposizione. I batteri posti in una cultura dopo due settimane sono tornati in vita. L’analisi del DNA tuttavia non è in grado di fornire informazioni sulla velocità di cambiamento evolutivo per confronto con la specie attuale perché potrebbero provenire da ceppi diversi.

Science, 16 Jun 95, Vol. 268, pg. 1568 - Elizabeth Culotta - L’isola di Madagascar è ancora oggi una delle aree della terra con maggiore biodiversità. Vi si trova un vasto campionario di primati primitivi, più della metà delle specie di camaleonti, 10000 specie di piante ed alcuni dei più grandi vermi di terra, ma fino a poche migliaia di anni fa la fauna era anche particolarmente ricca di animali giganti come il lemure dalle dimensioni di un gorilla, l’uccello elefante da 500 kg e le tartarughe giganti. Nel XVII secolo tutte queste creature erano già sparite e gli esperti hanno collegato questo fatto con l’arrivo degli esseri umani intorno al 2000 a.C. ed alla caccia da questi esercitata. Recentemente tuttavia si sta considerando anche l’effetto sull’estinzione delle variazioni climatiche con il diffondersi di un ambiente secco dopo l’ultima era glaciale. A questo cambiamento di clima si fa anche risalire oggi l’estinzione dei grandi mammiferi del Nord America. Fra 1000 e 3000 anni fa le foreste e le zone umide del Madagascar si ridussero per effetto della siccità e l’azione dell’uomo si sommò a quella del clima nel processo di estinzione della megafauna. Un’altra causa può essere stata la diffusione di malattie portate dall’uomo e si stanno facendo delle ricerche di agenti patogeni sulle ossa e sui resti mummificati della megafauna.

Science, 8 Sep 95, Vol. 269, pg, 1413 - Paul R. Renne - La grande estinzione di massa delle forme di vita nel passaggio dal Permiano al Triassico 250 milioni di anni fa (90% delle specie marine e 70% dei vertebrati terrestri) è stata messa recentemente in relazione con una grande emissione lavica che nello stesso periodo ha ricoperto di magma basaltico le regioni della Siberia centrale per una superficie di circa 2,5x10E6 kmq con un volume di lava stimato fra 2 e 3x10E6 km cubi. Per la datazione di questo evento si è usata la tecnica del rapporto Ar(40)/Ar(39) e quella dell’U-Pb. L’emissione di aerosoli solfatici ha provocato un abbassamento globale della temperatura e piogge acide seguite poi da un innalzamento termico dovuto all’effetto serra provocato dai gas vulcanici, soprattutto CO2. Una seconda grande emissione lavica ha formato il Deccan durante il passaggio fra Cretaceo e Terziario, ma in questo caso i fenomeni di estinzione relativi sono stati addebitati all’impatto di un meteorite.

Science, 22 Sep 95, Vol. 269, pg, 1672 - Richard A. Kerr - I geologi hanno raccolto prove dell’esistenza di un vasto cratere di impatto all’estremo sud della baia di Chesapeake sulla costa atlantica degli USA. L’impatto è avvenuto circa 35 milioni di anni fa ed ha creato un picco ad anello di 30 km ed un bordo estremo di 85 km di diametro. Le prove sono emerse dalla mappa di gravità eseguita sulla regione. La depressione prodotta ha determinato poi la formazione della baia milioni di anni più tardi con il sollevarsi dell’oceano.

Science, 6 Oct 95, Vol. 270, pg, 27 - Richard A. Kerr - Il mese scorso Paul Renne del Berkeley Geochronology Center in California, ha identificato una precisa correlazione fra una lunga serie di eruzioni nella Siberia del nord della durata di un milione di anni e l’estinzione di massa di 250 milioni di anni fa. L’estinzione, nota come quella del Permo-Triassico, fece sparire più dell’80% delle specie animali nell’oceano e circa il 70% dei vertebrati; l’intero ecosistema andò in collasso, le piante produttrici di carbonio sparirono per milioni di anni e così le barriere coralline e gli animali che producono silice come le spugne. La datazione con il sistema degli isotopi dell’Argon ha dato una buona coincidenza, ma alcuni ritengono che l’errore sia stato sottostimato. Tuttavia l’ipotesi che le estinzioni di massa abbiano avuto come causa eruzioni vulcaniche ha attratto molti ricercatori e sono state trovate altre correlazioni. La prima è stata quella dell’eruzione del Deccan in India avvenuta nel passaggio fra Cretaceo e Terziario 65 milioni di anni fa quando scomparvero i Dinosauri, ed altre due sono quella dell’altipiano etiopico e del Karoo in Africa, nel Giurassico e nel Terziario, che coincidono con altre estinzioni entro pochi milioni di anni.

Science, 27 Oct 95, Vol. 270, pg. 620 - Zhu Shixing - I più antichi resti di organismi multicellulari sono stati trovati nel nord della Cina nell’area di Jixian datati 1700 milioni di anni fa, nel precambriano. Si tratta di forme fossili carboniose di forma piatta, lanceolata o a nastro in cui si nota una differenziazione di tessuti come nelle alghe fossili. Il ritrovamento è stato fatto in una formazione sedimentaria di età fra 1850 e 1600 milioni di anni fa con uno spessore di 518 m.

Science, 3 Nov 95, Vol. 270, pg. 735 - Jshua Fischman - Una domanda ancora senza risposta è quali furono i primi animali terrestri a diventare endotermici e perché e se i dinosauri furono fra questi. John Ruben, uno zoofisiologo dell’università dell’Oregon, crede di avere una traccia da un sottile rotolo di cartilagine o osso detto labirinto respiratorio. Questo piccolo rotolo gioca un ruolo importante nel controllare la perdita di acqua e calore degli animali endotermici e questo si verifica anche negli animali più antichi. Tracce di questo labirinto si trovano in animali di 250 milioni di anni fa e negli uccelli 70 milioni di anni fa. La funzione endotermica è sorta perché da agli animali una maggiore resistenza e non per regolare la temperatura del corpo. Attraverso il labirinto, nell’espirazione, gli animali recuperano calore e vapore acqueo dall’aria prima che lasci il corpo. Gli uccelli possiedono un grande vano nasale per supportare questo labirinto.

Science, 24 Nov 95, Vol. 270, pg. 1297 - James Shreeve - Due antropologi svizzeri ritengono che il famoso scheletro di 3 milioni di anni fa chiamato “Lucy” scoperto nel 1974 da Donald Johanson in Hadar (Etiopia) appartiene più probabilmente ad un individuo di sesso maschile per la conformazione delle ossa pelviche. Naturalmente molti contestano questa conclusione.

Science, 1 Dec 95, Vol. 270, pg. 1441 - Richard A. Kerr - La grande estinzione avvenuta alla fine del Permiano è stata fatta risalire di recente alle vaste eruzioni vulcaniche avvenute alla stessa epoca in Siberia. Ora i paleontologi hanno trovato prove di un altro fenomeno che ha potuto provocare gli stessi effetti: l’emissione di anidride carbonica dalle profondità del mare che ha avvelenato le forme di vita marine. La prove è stata il ritrovamento di uno strato di roccia sedimentaria formata da un precipitato di carbonato inorganico, roccia che raramente si è formata negli ultimi 500 milioni di anni. La causa proposta è stato il blocco della circolazione delle acque nelle profondità dell’oceano essendo tutti i continenti riuniti nel solo blocco della Pangea ed in assenza di ghiacciai che raffreddavano gli strati superficiali facendoli scendere in profondità come avviene oggi intorno al continente Antartico. La decomposizione del materiale organico del fitoplancton che cadeva nel fondo dell’oceano ha saturato di anidride carbonica le acque profonde innescando poi l’avvelenamento delle forme viventi marine. Questa specie di pompa biologica portò anche una riduzione dell’anidride carbonica nell’aria e quindi dell’effetto serra innescando una glaciazione di cui ci sono prove alla fine del Permiano.

Science, 8 Dec 95, Vol. 270, pg. 1567 - Richard A. Kerr - Lo scorso mese in una riunione della Geological Society of America a New Orleans si è affermato che 500 milioni di anni fa il Nord America e pochi altri frammenti erano separati, ma vicini al supercontinente Godwana ed al Sud America, che ne faceva parte, ed un suo frammento lungo 800 km si era trasferito sulle coste occidentali del Sud America sull’Argentina occidentale. La prova è data dal ritrovamento di fossili nord americani di 540 milioni di anni fa nella Precordigliera dell’Argentina occidentale. Si tratta di un’epoca intermedia fra la formazione del supercontinente Pangea di 250 milioni di anni fa ed il più antico supercontinente di 750 milioni di anni fa detto Rodinia. A quel tempo, per le similitudini geologiche, Australia ed Antartico si dovevano trovare legati alle coste occidentali del Nord America formando il continente detto Laurenzia.

Science, 29 Mar 96, Vol. 271, pg. 1806 - Richard A. Kerr - Dopo la scoperta del cratere da impatto da 180 km di diametro trovato nella penisola dello Yucatàn a cui si fa risalire la scomparsa dei dinosauri, sono stati recentemente individuati frammenti di roccia sul fondo del nord Pacifico probabilmente parti del meteorite da 10 km che hanno colpito la Terra 65 milioni di anni fa. La scoperta è stata annunziata la scorsa settimana dal geochimico Frank Kyte dell’università di California dopo aver campionato metodicamente il fondo dell’oceano. Il frammento è ricco di elementi come l’iridio abbondante nei meteoriti, ma non nella crosta terrestri.

Science, 17 May 96, Vol. 272, pg. 971 - Philip J. Currie - Negli anni recenti, nella regione Kem Kem del Marocco sono stati scoperti in rapida successione due superbi esemplari di dinosauri carnivori (theropodi) del tardo Cretaceo identificati come Carcharodontosaurus Saharicus con un teschio di dimensione forse più grande di quelle del Tyrannosaurus rex che dominava nell’emisfero nord.

Science, 24 May 96, Vol. 272, pg. 1102 - Kim Peterson - I paleontologi hanno seguito indietro nel tempo le tracce degli ungulati a cui appartengono balene e cervi fino ai confini del Cretaceo-Terziario (K-T) e qui si sono fermati. Ora sono stati scoperti nel sud-ovest della Russia degli ungulati delle dimensioni di un ratto, detti Zhelestidi, che rimontano a 85 milioni di anni fa e questo fa pensare che gli ungulati siano originari dell’Asia. Anche lo studio dell’orologio molecolare del DNA dei mammiferi, inclusi gli ungulati, mostra che questi divergono circa 100 milioni di anni fa.

Science, 24 May 96, Vol. 272, pg. 1095 - Random Samples - La domesticazione del bestiame è ritenuta l’origine della ricchezza e dello sviluppo delle società e si pensava che questa fosse sorta nel Medio Oriente circa 9000 anni fa. Recentemente i genetisti hanno studiato il DNA del moderno bestiame analizzando il mitocondrial DNA (mtDNA) di 90 specie in India, Europa e Africa e hanno trovato che il bestiame indiano si è separato da quello del Medio Oriente 200000 anni fa facendo pensare ad una prima domesticazione in India. Inoltre c’è una divergenza fra 22000 e 26000 anni fa fra le specie del bestiame europeo ed africano e questo fa pensare ad una domesticazione indipendente avvenuta in Africa.

Science, 26 Jul 96, Vol. 273, pg. 452 - A. H. Knoll - Molte ipotesi sono state proposte per spiegare le cause dell’estinzione di massa nel tardo Permiano 250 milioni di anni fa durante la quale sono sparite più di 500 famiglie di animali marini. Qui si propone che la causa sia stata una crisi biologica provocata da un’alta concentrazione tossica di anidride carbonica e forse di acido solfidrico proveniente dalle profondità marine. Il tardo Permiano è stato il periodo di aggregazione dei continenti con piccoli bacini isolati ed i poli liberi da ghiaccio. In queste condizioni viene bloccata la circolazione delle acque dalle profondità marine mentre la fotosintesi funziona da pompa biologica sottraendo CO2 dall’atmosfera e riducendo l’effetto serra, nel frattempo i sedimenti di materiale organico nelle profondità marine vi provocavano un’alta concentrazione di acido solfidrico e carbonico. Quando la temperatura dei continenti e della superficie si abbassò ad una soglia critica si produsse una rapida risalita dei gas dei fondi marini in superficie avvelenando la vita marina.

Science, 16 Aug 96, Vol. 273, pg. 870 - Michael Balter - L’origine della vita sulla Terra viene fatta risalire a 3,4 miliardi di anni fa e recentemente sembra siano state acquisite prove di un’origine ancora più antica a 3,87 miliardi di anni. In questo caso non esisterebbe più il margine di 400 milioni di anni dalla fine del pesante bombardamento della Terra da parte di planetesimi grandi fino a 100 km terminato circa 3,9 miliardi di anni fa. La vita si sarebbe sviluppata e diffusa fra un impatto e l’altro a distanza di circa 10-20 milioni di anni. La pioggia di asteroidi e comete che cadeva sulla Terra può aver fornito gli ingredienti della vita, specie composti del fosforo che sono componenti chiave del DNA e RNA; i loro precursori genetici possono aver avuto uno scheletro di acidi fosfonici. Un problema non ancora spiegato è l’omochirialità delle molecole organiche: ad esempio tutte le molecole di zucchero nel DNA e RNA sono destrogire mentre gli amminoacidi delle proteine sono levogire. Le primitive molecole viventi dovevano avere insieme le informazioni genetiche e la capacità di riproduzione oggi separate l’una nel DNA e RNA e l’altra nelle proteine. La scoperta negli anni ‘80 del ribozyme-RNA capace di catalizzare le reazioni biochimiche è stato un altro passo avanti. Avere queste due funzioni in un unico organismo può aver innescato il processo di miglioramento genetico attraverso le generazioni.

Science, 1 Nov 96, Vol. 274, pg. 720 - Ann Gibbons - Nel 1973 il paleontologo John H. Ostrom propose che i dinosauri avessero dato origine agli uccelli. Lo studio delle ossa dell’Archaeopteryx, l’uccello più antico, lo avevano convinto che aveva ereditato molte caratteristiche dai piccoli dinosauri carnivori. In realtà il primo a proporre questa teoria era stato Thomas Henry Huxley nel 1868, ma aveva prevalso l’idea della loro evoluzione dai rettili che avevano preceduto i dinosauri. Il mese scorso la scoperta in Cina di un piccolo dinosauro di 121 milioni di anni fa ricoperto di piume ha scoperto un anello mancante dell’evoluzione. Questo dinosauro è più giovane dello Archaeopteryx, che è di 150 milioni di anni fa, ma ha le piume e può essere un discendente di quelli che hanno dato origine agli uccelli. Ora rimane il vecchio dibattito se le piume si sono evolute per il volo o piuttosto per protezione termica, per il corteggiamento o altro.

Science, 3 Jan 97, Vol. 275, pg. 38 - Heinrich D. Holland - Nelle rocce sedimentarie del nord-ovest dell’Australia (Pilbara) sono state scoperte certe tracce di microrganismi di 3450 milioni di anni fa. Alla fine degli anni ‘70 sono state scoperte tracce di vita più antica rimontante a 3850 milioni di anni nelle rocce di Isua in Groenlandia. Le prime prove erano però deboli, la percentuale di C13 di origine biologica poteva avere origine da altri meccanismi, ma misure più recenti lasciano pochi dubbi; 3850 milioni di anni fa il bombardamento di meteoriti sulla terra era rallentato e rendeva già possibile l’evoluzione della vita.

Science, 24 Jan 97, Vol. 275, pg. 498 - A. W. Hofmann - Benché la Terra sia vecchia di 4,5 miliardi di anni le più antiche rocce della crosta sono di 4,0 miliardi di anni e nulla è rimasto dei primi 500 milioni di anni. La questione più dibattuta è se la crosta più antica si sia perduta per erosione e subduzione o se la crosta abbia iniziato a formarsi 4 miliardi di anni fa e poi sia andata crescendo fino alle dimensioni attuali. L’indagine è stata condotta misurando nei basalti il rapporto Nb/U (niobio/uranio) che è passato nel mantello da un valore di 30 prima della formazione dei continenti al valore attuale di 47, mentre la crosta continentale ha oggi un valore di 10. Le rocce basaltiche di 2,7 miliardi di anni nell’Australia occidentale mostrano un rapporto di 47 indistinguibile da quello attuale del mantello. Si pensa ormai che 2,7 miliardi di anni fa, alla fine dell’Archeano, la crosta aveva raggiunto le dimensioni attuali mentre l’inizio della sua formazione rimonta a 4 miliardi di anni con una crescita prima lenta e poi sempre più rapida fino a 2,7 miliardi di anni.

Science, 31 Jan 97, Vol. 275, pg. 613 - Richard A. Kerr - Al di sotto della sottile crosta sede dei moti della tettonica a placche, il mantello della Terra si estende fino ad una profondità di 2900 km. I dati sismici suggeriscono che al di sotto di 660 km il materiale del mantello diviene più denso e viscoso e molti ricercatori pensano che lo strato inferiore non si mescoli con quello superiore. Le immagini del mantello si ottengono dallo studio delle onde sismiche la cui velocità dipende dalla temperatura e dalla densità del materiale, più calde e dense sono le rocce più bassa è la velocità. La tecnica è quella della tomografia assiale computerizzata (TAC) che permette un’immagine tridimensionale dell’interno del mantello. Negli ultimi anni immagini sotto le regioni sismiche delle Marianne e di Giava centrale mostrano lo sprofondamento della crosta fino a oltre 1000 km e si va favorendo la teoria del rimescolamento dell’intero mantello. Sembra che le zone più fredde del mantello profondo si trovano in corrispondenza dei punti della superficie dove si è verificata la subduzione della crosta negli ultimi 200 milioni di anni. In zone ascendenti o ultralow-velocity zone (ULVZ) si verifica invece la risalita di materiale dalle profondità del mantello verso le croste oceaniche.

Science, 21 Feb 97, Vol. 275, pg. 1068 - Ann Gibbons - Si suppone che dopo la grande estinzione al passaggio fra Cretaceo e Terziario (K-T) di 65 milioni di anni fa in cui sparirono i dinosauri si ebbe lo sviluppo delle forme più arcaiche degli uccelli e mammiferi. Ora un nuovo studio che combina dati fossili e genetici arriva alla conclusione che molti ceppi di uccelli esistevano già prima dell’estinzione. Infatti misurando le differenze genetiche fra i vari ceppi si può creare l’albero secondo cui essi si sono separati da un comune antenato, la datazione assoluta va poi calibrata mediante i fossili. Circa 21 ceppi di uccelli fra cui i pappagalli, gli scriccioli ed i pinguini sembra siano sopravvissuti all’estinzione.

Science, 28 Feb 97, Vol. 275, pg. 1265 - Richard A. Kerr - Una prova dei detriti prodotti dall’impatto del grande meteorite precipitato 65 milioni di anni fa alla fine del Cretaceo è venuta da campioni prelevati da un antico letto marino nel sud del New Jersey. L’istante della catastrofe è preservato in un deposito di sferule dalle dimensioni di un granello di sabbia; al di sotto vi sono i fossili di foraminiferi, nanoplancton e dinoflagellati del Cretaceo mentre nuove specie appaiono solo migliaia di anni dopo lo strato dell’impatto.

Science, 25 Apr 97, Vol. 276, pg. 556 - David McAdoo - Molta della storia tettonica dell’Antartico occidentale, quello che si affaccia fra l’Atlantico ed il Pacifico, è ancora incerta per le difficoltà di eseguire rilievi sui fondali dei bacini perennemente coperti da ghiacci. Benché oggi l’Antartide si comporti come una singola placca rigida, durante il Mesozoico e gran parte del Cenozoico era costituito da 4 o più microplacche e, nel tardo Cretaceo, circa 83 milioni di anni fa, il microcontinente della Nuova Zelanda faceva parte dell’Antartico occidentale. Gli studi più recenti sono stati eseguiti sulla base di rilievi gravimetrici ed altimetrici e dei dati del satellite ERS-1 determinando le zone di frattura e ricostruendo i movimenti delle placche.

Science, 6 Jun 97, Vol. 276, pg. 1501 - Virginia Morell - La scoperta nel nord dei Pirenei, in Spagna, di un ben conservato nido di uccelli di 135 milioni di anni fa ha riacceso il dibattito sulla loro origine. Questi fossili precedono di circa 10 milioni di anni l’Archaeopteryx, il primo uccello indiscusso. Per alcuni paleontologi i crani di questi giovani uccelli somigliano a quelli dei dinosauri mentre altre caratteristiche sono simili ai moderni uccelli e ciò confermerebbe la loro derivazione dai dinosauri Theropodi (mangiatori di carne). Quelli che fanno derivare gli uccelli dai più antichi rettili negano invece ogni somiglianza. In ogni caso le ali di questi uccelli sono sofisticate come quelle dei moderni e questo dimostra come nell’evoluzione la ali sono state le prime ad acquisire la loro funzionalità.

Science, 4 Jul 97, Vol. 277, pg. 41 - Random Samples - Scienziati portoghesi hanno annunziato di aver scoperto i più antichi embrioni di dinosauro in sedimenti dell’era giurassica di 140 milioni di anni fa, due volte più antichi di quelli fino ad ora scoperti e primi in Europa. L’area del ritrovamento si trova a 60 km a nord di Lisbona lungo il mare, nota per essere ricca di fossili dell’era Giurassica. L’embrione è stato scoperto dentro un uovo spezzato e si ritiene che si tratti di un theropode carnivoro con tre dita. Se l’embrione sarà identificabile con certezza si potrà correlare con il tipo di uovo. Oggi si conoscono poche dozzine di embrioni noti che rappresentano 5 diverse specie di dinosauri tutti del Cretaceo di 70 milioni di anni fa.

Science, 24 Oct 97, Vol. 278, pg. 597 - Norman Myers - Il fenomeno delle estinzioni di massa avvenute nel passato e di quella a cui si assiste a causa dell’influenza umana va visto in funzione del suo impatto sul futuro corso dell’evoluzione. Bisogna distinguere fra popolazioni e specie; esistono circa 14 milioni di specie, ma una popolazione può essere composta di più di 3 miliardi di individui. Nelle sole foreste tropicali la percentuale di perdita di popolazione è da tre a otto volte superiore a quella delle specie, ma ciò che conta non è quanta popolazione sparisce, ma quale; i processi di evoluzione si originano nelle popolazioni a rischio dove la pressione della selezione naturale è più elevata. Considerando l’albero della vita in termini evolutivi anche l’estinzione di massa del tardo Permiano ha lasciato sopravvivere l’80% delle sue ramificazioni. Questi episodi catastrofici esercitano però una forte influenza sull’evoluzione successiva. Una politica di conservazione deve cercare di limitare i danni per salvaguardare le capacità di evoluzione mentre generalmente si da più enfasi nella protezione di specie particolari come i megavertebrati: balene, elefanti, rinoceronti, che sono terminazioni estreme dell’evoluzione. Il più grande potenziale evolutivo si trova invece negli invertebrati e dovrebbero essere oggetto di maggiore attenzione da parte dei conservazionisti.

Science, 7 Nov 97, Vol. 278, pg. 1007 - Richard Stone - Diverse dozzine di ricercatori dell’Australia, Germania, Italia, Nuova Zelanda, Inghilterra e Stati Uniti hanno realizzato una speciale piattaforma di trivellazione in Antartide nel mare di Ross a Cape Robert per cercare e studiare i sedimenti formatisi fra 30 e 145 milioni di anni fa, un periodo durante il quale si è formato lo strato di ghiaccio dell’Antartide e si sono sollevate le montagne transantartiche. Negli anni ’80 i geologi sono riusciti ad individuare presso Cape Robert, mediante sondaggi acustici, sedimenti spessi 1500 m che coprono un periodo fra 30 e 100 milioni di anni fa. La piattaforma di trivellazione è stata installata nel 1996 e quest’anno dopo soli 9 giorni di lavoro una tempesta inaspettata ha bloccato i lavori. I ricercatori sono riusciti a prelevare solo 113 m dei sedimenti databili fra 17 e 22 milioni di anni fa, un periodo mai analizzato fino ad ora. Tutto è rinviato alla prossima stagione che è l’ultima coperta dal finanziamento e non sarà certo possibile prelevare tutti i 1350 m rimasti.

Science, 6 Feb 98, Vol. 279, pg. 803 - Richard A. Kerr - L’origine di tutta la diversità degli animali che vivono oggi si fa risalire all’esplosione del Cambriano circa 540 milioni di anni fa. Si è sempre pensato però che gli animali del Cambriano avessero dei predecessori, ma le rocce di età precedente non mostrano testimonianze sicure di vita multicellulare. Ora due gruppi di ricercatori hanno trovato microscopici fossili di animali ed embrioni di 570 milioni di anni fa ben preservati nella Cina centromeridionale. Alcuni sferoidi da 150-750 micrometri sono stati riconosciuti come spugne e questo riapre la disputa che pone il primo animale fra 670 e 1200 milioni di anni fa.

Science, 20 Feb 98, Vol. 279, pg. 1187 - H. Kitagawa - La datazione dei fossili con il carbonio 14 richiede una calibrazione del contenuto di questo isotopo nell’atmosfera nelle ere geologiche infatti esso dipende dall’intensità del campo geomagnetico e dell’emissione solare. Uno dei metodi più precisi è quello basato sugli anelli degli alberi che possono arrivare fino a 7900-9400 anni a.C.; per epoche più lontane sono adatti i sedimenti laminati annualmente contenenti macrofossili, con questi si arriva a 45000 anni fa. Si sono usati i sedimenti del lago Suigetsu in Giappone. La sedimentazione annuale è relativamente uniforme, tipicamente 1,2 mm/anno durante l’Olocene e 0,61 mm/anno nel periodo glaciale. Dall’analisi si trova un picco accentuato della concentrazione del carbonio 14 del 300 per mille circa 31000 anni fa e ciò viene attribuito ad un’esplosione di supernova o ad un’escursione del magnetismo con un cambiamento dell’inclinazione del campo ed una sua riduzione.

Science, 27 Feb 98, Vol. 279, pg. 1304 - Richard A. Kerr - I rilievi più accurati sulle variazioni climatiche del passato provengono dall’analisi del ghiaccio stratificato della Groenlandia ed arrivano fino a 100000 anni fa, ma recentemente i ricercatori hanno studiando i depositi sottomarini ed hanno esteso la storia del clima fino a 2 milioni di anni fa. Si è scoperto così che il clima ha subito cicli regolari che si ripetono approssimativamente ogni 6000, 2600, 1800 e 1400 anni con periodi glaciali ed interglaciali. Durante il periodo glaciale intorno ai 430000 anni fa la temperatura del nord Atlantico è variata fra 3 e 4,5 °C mentre durante i periodi interglaciali si sono avute variazioni di 0,5-1°C, variazioni simili a quelli della piccola era glaciale di 300 anni fa. Si pensa che i meccanismi che hanno provocato questi cicli siano stati sempre gli stessi negli ultimi 2 milioni di anni e cause candidate sono le variazioni di luminosità del sole e le oscillazioni dell’asse terrestre.

Science, 6 Mar 98, Vol. 279, pg. 1499 - Michael Gurnis - Durante il Cretaceo il livello medio degli oceani ha raggiunto una quota di circa 100 m sopra l’attuale intorno ai 70-80 milioni di anni fa; i dati stratigrafici e paleontologici dell’Australia mostrano però che il massimo dell’area ricoperta dalle acque si è avuto invece fra 120 e 110 milioni di anni fa. Questo sfasamento da consistenza all’ipotesi che l’Australia abbia subito un sollevamento per subduzione di una placca sotto il continente fino a circa 250 m dal livello attuale.

Science, 2 Oct 98, Vol. 282, pg. 19 - Richard A. Kerr - Il ritrovamento in un deposito di arenaria dell’India centrale di impronte vermiformi dal diametro di mezzo centimetro, secondo un gruppo di ricercatori internazionali, ha portato le prove dell’esistenza di fossili a circa 1,1 miliardi di anni fa. L’animale, come gli attuali vermi, doveva muoversi per contrazione ritmica dei muscoli (moti peristaltici) e ciò comporta l’esistenza di cavità piene di liquidi su cui agiva la contrazione di muscoli. Se la datazione è vera rimane un lungo periodo di tempo che attualmente manca di reperti.

Science, 20 Nov 98, Vol. 282, pg. 1446 - Heather Pringle - Per molto tempo gli archeologi hanno supposto la nascita dell’agricoltura come una trasformazione improvvisa, una rivoluzione neolitica, quando, alla fine dell’ultima era glaciale, circa 10000 anni fa, i gruppi di cacciatori raccoglitori si fermarono in piccole comunità a coltivare la terra nelle terre della fertile mezzaluna. Le recenti ricerche danno invece un quadro diverso spostando indietro nel tempo l’inizio della domesticazione delle piante e degli animali e ne esce un’evoluzione graduale. Vi sono prove che la coltivazione della segale sia iniziata 13000 anni fa in Medio Oriente mentre continuavano la caccia e la raccolta, ed i primi villaggi popolosi di agricoltori sono intorno a 8500 a.C.. La stessa storia emerge nelle Americhe, da sud a nord, ed in Cina. La coltivazione del riso inizia in Cina 10-11000 anni fa, migliaia di anni prima dei primi segni di villaggi di agricoltori. In America i villaggi stabili sono di 5000 anni fa mentre già da migliaia di anni veniva praticata l’agricoltura del taglia e brucia.

Science, 8 Jan 99, Vol. 283, pg. 182 - Timothy F. Flannery - Il mondo zoologico di oggi risulta fortemente impoverito dei grandi animali che vivevano agli inizi del Quaternario. I ricercatori che cercano di comprendere questo fatto fanno risalire le cause ai cambiamenti climatici o alla caccia operata dall’uomo. Nelle Americhe e nell’Eurasia del nord l’estinzione di grandi animali come i Mammut si è verificata fra 12500 e 11000 anni fa ed è in questa data che in quelle zone arrivarono anche gli uomini. L’Australia è un continente separato dagli altri dove si è verificata una grande estinzione nel Quaternario; viene portata ad esempio la scomparsa del grande uccello Genyornis di 80-100 kg di peso. Anche il Madagascar e molte isole dell’Oceania hanno subito drammatiche estinzioni. In sintesi il Nord America ha perduto il 73% degli animali che pesavano più di 14 kg; l’Australia fu quella più colpita avendo perduto tutti i vertebrati terrestri più grandi degli uomini e molti piccoli mammiferi, rettili e uccelli non volanti, questi ultimi al di sotto di 1 kg di peso. Sono scomparsi strani marsupiali, grandi capibara, canguri carnivori, il predatore monitor lizard e la tartaruga cornuta terrestre delle dimensioni di una piccola automobile. Gli uomini sono arrivati in Australia molto prima che in America e nel nord Eurasia, circa 50000 anni fa, e la scomparsa del Genyornis si è verificata in questo periodo. Questo supporta l’ipotesi che sia stata la caccia dell’uomo a provocarne l’estinzione. Il Genyornis era un lento corridore, meno veloce dell’Emu, ed era quindi vulnerabile nella caccia. I critici ribattono che bisognerebbe verificare se nello stesso tempo si fosse estinta anche la megafauna australiana, ma ad oggi si sa solo che non ci sono tracce di megafauna in Australia dopo i 40000 anni fa. Una possibilità è che ambedue le cause abbiano contribuito.

Science, 21 May 99, Vol. 284, pg. 1263 - Random Samples by Constance Holden - L’elefante è capace di nuotare per dozzine di km usando la proboscide come uno snorkel. Ora alcuni esperti ritengono che abbia ereditato questa capacità dai suoi antenati acquatici. Dai fossili e da recenti analisi del DNA risulta che parenti prossimi dell’elefante sono le vacche di mare, inoltre nell’università di Melbourne, fra il 1993 ed il 1995, sono stati analizzati un embrione e 6 feti di elefanti ottenuti dal Kruger National Park. Nel rene sono stati trovati dei condotti detti nephrostomi che compaiono anche nei pesci e nelle rane. Nella maggior parte dei mammiferi i nephrostomi compaiono solo brevemente nello sviluppo fetale, ma negli elefanti rimangono presenti per 2 mesi (la gestazione dura 660 giorni).

Science, 23 Jul 99, Vol. 285, pg. 518 - Elizabeth Pennisi - I mammiferi, dalle giraffe ai pipistrelli, hanno tutti 7 vertebre nel collo mentre gli uccelli ne hanno un numero variabile: il cigno ne ha 25 e la rondine 13. Il motivo per cui i mammiferi hanno mantenuto questo numero invariato in milioni di annii di evoluzione sembra sia legato al fatto che ogni alterazione dei geni responsabili del numero delle vertebre nei mammiferi aumenta il rischio di cancro degli embrioni i cui tessuti continuano a proliferare senza specializzarsi nei diversi organi. La spiegazione è stata riportata da Frietson Galis dell’università di Leiden in Olanda.

Science, 24 Sep 99, Vol. 285, pg. 2052 - Tim Appenzeller - La scorsa settimana la rivista Nature ha riportato la scoperta di un team cinese di piccoli dinosauri fossili dotati di piume come uccelli della famiglia dei dromaeosauri risalenti a 125 milioni di anni fa. Si tratta di antenati più piccoli del Velociraptor e questo fa pensare che anche quest’ultimo abbia avuto le piume. Questo rafforza l’ipotesi che molti altri dinosauri fossero ricoperti da piume a scopo di isolamento, una controversia sorta tre anni fa quando, sempre in Cina nella provincia di Liaoning, fu scoperto il Sinosauropteryx, il “dinosauro piumato”, ricoperto e preservato nei dettagli dai sedimenti di un’eruzione vulcanica di 125 milioni di anni fa, ma molti pensavano si trattasse di uccelli incapaci di volare la cui origine era precedente ai dinosauri. Il dromaeosauro trovato, alto 40 cm una famiglia di piccoli predatori, sembra il cugino più vicino dei primi uccelli per la dotazione di piume e la struttura di corridore prerequisito per l’evoluzione al volo. Il Sinosauropteryx appartiene ad una famiglia più antica del Tirannosaurus Rex mentre i dromaeosauri sono più recenti e si può pensare che anche il T. Rex abbia avuto le piume anche se in parte del corpo.

Science, 29 Oct 99, Vol. 286, pg. 876 - Richard Stone - In Siberia è stato estratto un enorme blocco gelato di sedimenti da 22 ton contenente quello che si spera sia un mammut morto 20000 anni fa. La prossima primavera si procederà all’estrazione dei resti e forse si faranno dei tentativi di clonazione. Negli ultimi due secoli sono state trovate parecchie carcasse di mammut compreso un piccolo chiamato Dima nel 1977, ma il presente ritrovamento è il primo che contiene un organismo completo. La storia è iniziata 2 anni fa quando dei pastori nomadi hanno scoperto due grandi zanne di mammut che affioravano dal permafrost. Una spedizione, cominciando il lavoro lo scorso mese, ha tagliato unblocco di 3 x 2 m di base contenente il mammut, questo è stato sollevato e portato per via aerea a Khatanga, capitale del Taimyr, all’interno di una grotta di ghiaccio con una temperatura costante di -15 °C in attesa di essere analizzato. Dalle zanne il mammut è stato riconosciuto come un maschio di 47 anni e l’analisi fatta con un sub-surface radar ha confermato la presenza di resti consistenti. Qualora si trovasse dello sperma con DNA ben conservato, gli scienziati potrebbero ridare vita alla specie o creando un ibrido con gli ovuli di un elefante asiatico o tentandone la clonazione. Anche un team giapponese ha in programma un simile tentativo usando i resti di un mammut dissepolto quest’estate in un’altra regione della Siberia.

Science, 25 Feb 99, Vol. 287, pg. 1406 - K. J. Willis - Per l’80% degli ultimi 2 milioni di anni la Terra è stata sottoposta ad un clima glaciale ed i biologi si sono chiesti in quali rifugi si sia mantenuta la flora e la fauna temperata. Queste regioni e la loro influenza sull’attuale distribuzione e diversità delle specie è ancora in discussione. La ricerca si è divisa in due aree: le regioni tropicali e quelle a latitudine temperata al confine del permafrost. Le zone tropicali hanno funzionato da riserve dove si è sviluppata una biodiversità a lungo termine ed il loro ruolo è stato passivo. Nelle zone temperate si sono invece create zone isolate con la formazione di specie endemiche, ma anche nelle regioni tropicali si sono formati dei rifugi isolati in quanto le condizioni di aridità dei bassopiani con la formazione di savane ha ristretto le foreste pluviali nelle zone montane anche se la cosa è contestata dalle ricerche in Amazzonia dove le foreste dominavano nei bassopiani. In Europa vi sono diversità di specie fra Spagna, Italia del sud e Balcani che possono derivare da isole climatiche del periodo glaciale.

Science, 10 Mar 2000, Vol. 287, pg. 1734 - Richard A. Kerr - Fra 600 e 700 milioni di anni fa, nell’era Neoprotozoica, i ghiacci coprivano la terra anche nelle zone tropicali. Poi il clima è cambiato, le acque dei mari ricche di anidride carbonica hanno cominciato a depositare carbonati sopra i detriti glaciali e subito dopo si è avuta una vera esplosione di vita animale dopo che l’evoluzione era rimasta stagnante per più di un miliardo di anni. Questo è lo scenario che viene presentato come l’ipotesi della Terra “palla di neve”. Geologi, geochimici, paleontologi e studiosi del clima hanno considerato questa ipotesi seriamente studiando la Skeleton Coast della Namibia e le rocce della Valle della Morte della California. Secondo il modello climatico una glaciazione globale è stata possibile perché le rocce hanno assorbito l’anidride carbonica dall’atmosfera ed il sole era più debole in quel periodo, la neve ed il ghiaccio diffusi fino all’equatore hanno poi aumentato l’albedo provocando la catastrofe glaciale. I climatologi tuttavia non credevano che la Terra fosse stata coperta completamente di ghiaccio perché con una temperatura superficiale di -50 °C la vita non sarebbe sopravvissuta. Tuttavia nello scenario ora ipotizzato la vita microbica e quella degli animali microscopici sarebbe rimasta nelle zone delle sorgenti calde. Questa glaciazione è rimasta fino a quando si è ridestato il vulcanesimo forse per 10 milioni di anni emettendo anidride carbonica in quantità tale da ripristinare l’effetto serra, con circa 350 volte la concentrazione attuale. Si fa anche l’ipotesi che si siano verificati più eventi di glaciazione e riscaldamento. Naturalmente tutto è basato sul riconoscimento di depositi glaciali in zone tropicali nell’era Neoprotozoica e questo è stato molto contestato perché i dati di paleomagnetismo delle rocce non erano sicure. Ora le ultime ricerche hanno portato elementi più affidabili. L’ipotesi della Terra “palla di neve” spiega il perché dell’interruzione dei depositi di ossidi di ferro durante questo periodo del Neoprotozoico e perché si abbia la sovrapposizione di depositi di rocce carbonate sopra i depositi glaciali delle basse latitudini; ultimo indizio a favore è il maggiore contenuto dell’isotopo leggero di carbonio 12 nei depositi di carbonati del periodo glaciale perché solo quando l’attività di fotosintesi delle piante è alta questa assorbe nei suoi sedimenti a preferenza l’isotopo leggero arricchendo l’atmosfera dell’isotopo 13 che si ritrova poi nei carbonati.

Science, 14 Apr 2000, Vol. 288, pg. 238 - Constance Holden - Un team dell’università dell’Alabama è riuscito ad estrarre del mitocondrial DNA da un dinosauro Triceratops di 65 milioni di anni fa utilizzando delle ossa poco mineralizzate trovate nel Nord Dakota. Da una sequenza di 130 basi, eseguendo il confronto con campioni di DNA di 28 animali diversi, si è trovata una corrispondenza al 100% con quelli del tacchino ed almeno del 94,5% con quelli di altri uccelli.. Questa è la prima prova genetica che gli uccelli sono i parenti più prossimi dei dinosauri ed è tanto più indicativa in quanto il risultato si è ottenuto da un Triceratop e non da un Theropode che è il dinosauro più simile agli uccelli. La sequenza di DNA estratta è molto piccola perché gli acidi nucleici non sopravvivono più di 100000 anni.

Science, 26 May 2000, Vol. 288, pg. 1316 - Richard A. Kerr - Quando recentemente un gruppo di scienziati della terra ha avanzato l’ipotesi di un pianeta di ghiaccio da polo a polo nel Neoproterozoico, 600 milioni di anni fa, con la Terra come una palla di neve, alcuni hanno avanzato seri dubbi. Infatti le testimonianze paleontologiche mostrano come la vita, già a livello complesso, alghe ed animali, sia sopravvissuta a questa catastrofe ambientale di 10 milioni di anni senza soffrire estinzioni di massa. Si pensa quindi che nelle zone tropicali l’effetto combinato dei venti, delle nuvole e delle correnti marine abbia impedito il completo congelamento ed offerto rifugio alla vita. I modelli climatici, tanto più sono completi, tanto più rendono difficili drastici cambiamenti di clima. Accanto agli effetti di reazione positiva, come quello dell’albedo prodotto dalla neve che riflette le radiazioni solari raffreddando ulteriormente il pianeta, vi sono altre reazioni che resistono al raffreddamento come la riduzione della coltre di nubi che permette una maggiore insolazione, inoltre le correnti negli oceani reali trasportano abbastanza calore nelle zone marginali dei ghiacci da facilitarne lo scioglimento alle basse latitudini.

Science, 18 Aug 2000, Vol. 289, pg. 1130 - Richard A. Kerr - Le estinzioni di massa sono una caratteristica delle ere geologiche, ma le cause sono in genere sconosciute. La più nota fra le estinzione è quella di 65 milioni di anni fa quando si estinsero i dinosauri e viene attribuita alla caduta di un meteorite. In queste settimane si è parlato di un’estinzione di 183 milioni di anni fa e di altre cinque che possono coincidere con emissioni massicce di lava accompagnate da indizi di riscaldamento globale che hanno portato ad un collasso del sistema oceano-atmosfera. Il disastro climatico prodotto dai vulcani, 183 milioni di anni fa durante il periodo Giurassico, ha provocato una modesta perdita di specie per anoxia nelle acque profonde indicata da 2 metri di sedimenti organici scuri, uno dei tre episodi di anoxia negli ultimi 200 milioni di anni. La datazione dell’estinzione con la tecnica radiometrica dell’uranio-piombo è di 183,6 +/- 1 milione di anni. Il disastro potrebbe essere legato anche all’emissione nell’atmosfera di metano intrappolato nelle profondità marine come idrato a seguito delle eruzioni sottomarine. Emissioni simili si sono verificate 55 milioni di anni fa nel passaggio Paleocene-Eocene, 90 milioni di anni fa nel Cenomaniano-Turoniano e 120 milioni di anni fa.

Science, 18 Aug 2000, Vol. 289, pg. 1133 - Elizabeth Pennisi - Nel dibattito su quando si sono sviluppate le ali dei moderni uccelli, nuove prove genetiche vengono portate da Joel Cracraft dell’American Museum of Natural History di New York. Secondo queste prove la maggior parte dei ceppi dei moderni uccelli si è sviluppata nell’emisfero meridionale quando i continenti erano ammassati intorno al polo sud in un continente detto Gondwanaland, quello che si doveva poi differenziare in Antartide, Sud America, Australia, Africa ed India. Le prove raccolte negli ultimi 5 anni dall’analisi genetica e del mitocondrial-DNA indicano che alcuni uccelli datano da prima del passaggio Cretaceo-Terziario. Anche la distribuzione indica che Sud America ed Australia dovevano essere unite e vi sono anche strette parentele fra uccelli dell’India e del Sud America. Tra 80 e 40 milioni di anni fa Nuova Caledonia e Nuova Zelanda erano collegate e questo spiega la parentela fra il Kagu, un uccello della Nuova Caledonia incapace di volare, e specie simili della Nuova Zelanda. Cracraft ipotizza anche l’origine nella Gondwanaland di rondini, piccioni, pinguini e gufi.

Science, 8 Sep 2000, Vol. 289, pg. 1703 - David J. Des Marais - La vita è cominciata molto presto sulla Terra, forse prima di 3800 milioni di anni fa ed ha raggiunto un elevato livello di complessità prima della fine dell’Archeano, 2500 milioni di anni fa. Queste date danno un’idea di quanto facilmente la vita possa sorgere in un pianeta abitabile. I sei maggiori ceppi di batteri si erano già pienamente sviluppati a metà dell’Archeano, fra 3000 e 2800 milioni di anni fa e vivevano con l’energia associata alle reazioni di riduzione ed ossidazione ed a quella idrotermale. Intorno ai 2800 milioni di anni fa, e forse anche prima, sorgono le comunità di batteri capaci di fotosintesi che hanno a disposizione una sorgente di energia parecchi ordini di grandezza superiore e la loro redditività in termini di prodotti organici cresce almeno di due-tre ordini di grandezza. Le comunità di cianobatteri lasciano testimonianze fossili consistenti, le stromatoliti alcune delle quali, fra 2700 e 2500 milioni di anni fa, sono prodotti da fotosintesi ossigenica che favorisce la formazione di depositi di composti ferrici e carbone organico. Gli eucarioti si sviluppano poi dai 2 miliardi di anni fa e le alghe da 1150 milioni di anni fa.

Science, 15 Sep 2000, Vol. 289, pg. 1866 - Michael Balter - La vita è iniziata quando molecole complesse con scheletro di carbonio hanno cominciato a replicarsi dando origine ai tre domini: i batteri, gli archea e gli eucarioti, ma in questa classifica mancano i virus che sono anche loro una forma di vita con il loro DNA e RNA e che si riproducono a spese di forme di vita cellulari dei quali sono parassiti. Fra le nuove idee sorte all’inizio di questa estate in una riunione di scienziati in Francia vi è l’ipotesi che i virus siano sorti molto presto ed abbiano avuto un ruolo importante nell’evoluzione degli organismi multicellulari. Già nel 1924 si era proposto che i virus fossero gli antenati delle cellule, negli anni ‘60 che fossero un relitto di una zuppa primordiale precellulare, negli anni ‘70 che avessero tratto origine dai geni delle cellule associatisi ad una proteina che aveva permesso la loro sopravvivenza fuori dalla cellula. Solo ora si sta cercando di provare le varie ipotesi. L’enorme diversità genetica dei virus, frutto di miliardi di anni di evoluzione, rende difficile tracciare il percorso della loro evoluzione, ad esempio i virus batteriofagi (virus che infettano i batteri) presentano fra di loro scarsissime somiglianze nei genomi. Similitudini genetiche si trovano invece fra i batteriofagi ed i virus che infettano gli archea e ciò indica che si sono formati prima che i due domini divergessero. Un’altra ipotesi è quella dell’accrescimento dei moroni. Molti virus sono costituiti da uguali tratti di DNA separati da lunghe sequenze diverse e da geni capaci di agire in modo indipendente. Questi geni sono detti “moroni” (more DNA) ed i virus si accrescono nel tempo aggiungendo moroni a moroni ed acquistando nuove proprietà. Nel tempo i virus hanno costituito una parte consistente della biosfera, un millilitro di acqua di mare contiene circa 10 milioni di virus e, estrapolando, il mare contiene 270 milioni di tonnellate di virus, 20 volte il peso di tutte le balene. Nella vita primordiale i virus hanno avuto una funzione di trasferimento di geni fra le cellule meccanismo che è stato la chiave dell’evoluzione. Solo con il divergere delle forme di vita si sono rafforzate le barriere a questa promiscuità.

Science, 12 Jan 2001, Vol. 291, pg. 225 - Erik Stokstad - Il ritrovamento dei resti fossili di un uccello di 80 milioni di anni fa in Mongolia potrebbe chiarire l’origine dei moderni uccelli. L’uccello più primitivo noto è l’Archeopteryx trovato in una laguna del Giuriassico di 150 milioni di anni fa. Del primo Cretaceo è un gruppo di uccelli più evoluti detti Enantiornithes vissuti per 70 milioni di anni; un successivo gruppo è quello delle Ornithurae che include anche uccelli viventi sviluppatisi 65 milioni di anni fa. Lo scheletro di uccello trovato in Mongolia, chiamato Asparavis, è perfettamente conservato e mostra di avere tratti primitivi propri degli Enantiornithes e delle più moderne Ornithurae.

Science, 23 Feb 2001, Vol. 291, pg. 1469 - Richard A. Kerr - Nel passaggio dal Permiano al Triassico (P-T), 250 milioni di anni fa, si verificò la più grande estinzione di massa con la sparizione del 90% di tutte le specie marine, inclusi gli ultimi trilobiti, ed una diffusa estinzione di specie terrestri che aprì la strada alla diffusione dei dinosauri. Ora l’analisi delle rocce che segnano il passaggio P-T suggerisce che tale estinzione sia stata causata dall’impatto di un asteroide o cometa come quello che distrusse i dinosauri 65 milioni di anni fa. Si pensava che l’estinzione fosse durata 8 milioni di anni, ora invece sembra che sia avventura quasi istantaneamente. Il geochimico Luann Becker dell’Università di Washington, Seattle, ed altri hanno trovato atomi di elio ed argon intrappolati all’interno di fullereni, gabbie molecolari di carbonio, e la composizione isotopica di questi gas (rapporto elio-3/elio-4 e rapporto argon-40/argon-36) è più vicina a quella presente nei meteoriti che sulla Terra. Altri esperti che studiano i fullereni non sono così sicuri e molti trovano difficile accettare che i fullereni possano sopravvivere così a lungo.

Science, 8 Jun 2001, Vol. 292, pg. 1819 - Leigh Dayton - Fino al tardo Pleistocene, fra 11000 e 50000 anni fa, numerosi erano sulla terra i grandi mammiferi ed i grandi uccelli incapaci di volare; poi improvvisamente sono spariti e ci si chiede chi ne sia stato responsabile. Il primo sospetto è naturalmente l’Homo sapiens arrivato in Australia e Nord America, ma anche le variazioni climatiche di questo periodo vengono chiamate in causa. In Australia si stima che siano spariti 28 generi e 55 specie di vertebrati fra i quali un canguro da 300 kg e l’uccello Genyornis da 100 kg, il più grande conosciuto. Nel Nord America, circa 11000 anni fa erano spariti più dei due terzi dei grandi mammiferi fra cui la tigre dai denti a sciabola, il bisonte lanoso, l’antilope gigante ed il mammut lanoso. Le analisi e le simulazioni dinamiche di modelli con il calcolatore e le ricerche archeologiche e paleontologiche non hanno portato a prove conclusive. Per le datazioni si è usato il metodo del torio-uranio perché il radiocarbonio è poco affidabile per età intorno a 40000 anni. In circa 28 siti in Australia sono stati trovati resti di grandi animali datati fra 51200 e 39800 anni, periodo in cui gli uomini si erano diffusi nel continente. Alcuni pensano che gli aborigeni sono stati la causa indiretta dell’estinzione bruciando la vegetazione per cacciare e muoversi più facilmente. Per il Nord America, 14000 anni fa, bande di cacciatori raccoglitori seguirono cacciando gli animali dall’Asia all’America con conseguenze letali per gli ecosistemi e per animali a bassa natalità e lunghi periodi di gestazione. Altri sospettano che i grandi animali si siano estinti per contagio da virus letali introdotti dai nuovi venuti.

Science, 6 Jul 2001, Vol. 293, pg. 29 - Carl Zimmer - Quando i mammiferi iniziarono a colonizzare gli oceani 50 milioni di anni fa si trovarono ad affrontare il problema di come cacciare sott’acqua con una visione adatta alla trasparenza dell’aria. Alcune specie, come i delfini e le balene si adattarono al nuovo ambiente sviluppando l’ecolocalizzazione, utilizzando quindi l’udito per “vedere”, per altri, che non hanno sviluppato questo sistema, il metodo usato per individuare la preda è stato per lungo tempo un mistero. Ora ricercatori tedeschi hanno dimostrato che utilizzano i loro baffi. Questi hanno un’estrema sensibilità a rivelare i più piccoli movimenti dell’acqua prodotti dal passaggio di pesci ed inseguono le loro scie come i segugi seguono le piste odorose degli animali. Le scie dei pesci permangono per diversi minuti ed i baffi sono capaci di riconoscere la maggiore turbolenza rispetto alle zone vicine. Le prove sono state eseguite con le foche facendole inseguire un sommergibile miniatura e mascherando loro occhi ed orecchie; solo mascherando la bocca e quindi i baffi le foche risultavano incapaci a seguire la scia. Tutti i mammiferi marini tranne i delfini e le balene, che hanno un sistema sonar, sono muniti di baffi ben sviluppati.

Science, 10 Aug 2001, Vol. 293, pg. 1027 - Elizabeth Pennisi - Le più antiche piante terrestri, che si suppone si siano diffuse 450 milioni di anni fa, sono invece circa 300 milioni di anni più antiche e i funghi e le alghe si sono evolute almeno un miliardo di anni fa. Si pensa che i pionieri della vita terrestre siano stati i funghi che vivevano in associazione con le alghe ed i cianobatteri, antenati dei moderni licheni. Non è chiara l’esatta natura di queste prime piante e per risolvere questo problema si ricorre oggi all’analisi molecolare. Si sono ottenute sequenze di 119 proteine di un’ampia varietà di funghi acquatici e terrestri e le si sono comparate a coppie; minore è la differenza fra le sequenze, maggiore è la relazione fra le specie, si è così costruito un albero di famiglie per determinare la sequenza delle origini. Secondo questa analisi la maggior parte dei funghi si è differenziata fra 1,5 miliardi e 966 milioni di anni fa mentre prima si riteneva fra 660 e 370 milioni di anni fa. I risultati hanno sorpreso perché i più antichi funghi fossili sono di 460 milioni di anni ed i più antichi licheni fossili di 400 milioni di anni, ma i primi fossili delle piante terrestri costituiti da spore sono di 520 milioni di anni e le spore appartengono a piante complesse, quindi i funghi devono essere esistiti molto prima. C’è l’ipotesi che le prime piante abbiano contribuito ad alzare i livello dell’ossigeno e questo può aver provocato la diffusa glaciazione di 650 milioni di anni fa, ma in realtà poco si sa sulle cause di questi cambiamenti climatici.

Science, 21 Sep 2001, Vol. 293, pg. 2216 - Kenneth D. Rose - Le balene sono mammiferi che si spostarono dalla terra al mare circa 50 milioni di anni fa. Per molto tempo si è discusso a quali altri mammiferi fossero relazionati e solo nell’ultima decade si sono scoperte le prove che derivano dagli ungulati a seguito della scoperta di fossili di balena in Pakistan, India ed Egitto. Le analisi morfologiche di questi fossili fanno discendere le odierne balene dagli artiodattili (ungulati con numero di dita pari) a cui appartengono pecore, mucche, maiali, cammelli, cervi e ippopotami e sono in realtà molto vicini agli ippopotami.

Science, 23 Nov 2001, Vol. 294, pg. 1668 - Tim Flannery - 65 milioni di anni fa il nostro pianeta è stato investito da un meteorite carbonaceo di circa 10 km di diametro alla velocità di 90000 km/h e con una traiettoria da sud-est; esso ha colpito il margine meridionale del Nord America dove è ora la penisola dello Yucatàn ed allora era un mare tropicale. L’impatto rilasciò un’energia pari a 100 milioni di megatoni. La direzione dell’impatto provocò una valanga di detriti nel cuore del Nord America ed i paleontologi oggi pensano che il danno ecologico sofferto dal Nord America fu unico. La vita fu spazzata dal golfo del Messico e ci sono prove di una gigantesca onda anomala (tsunami). Perirono i dinosauri e molte piccole forme di vita inclusi molti mammiferi. Il Nord America fu raso al suolo e 4 su 5 specie di piante furono portate all’estinzione. Per decine e centinaia di anni il Nord America rimase una distesa di fango e le forme di vita che lo ricolonizzarono vennero dal nord artico, da rifugi delle montagne e da altri continenti. Il recupero fu molto lento e per migliaia di anni il continente fu solo coperto da felci del genere Stenochlaena. Le stesse felci coprirono la terra spoglia del Krakatoa dopo l’eruzione del 1883 rimanendo dominanti per decenni. Resti di felci e delle loro spore si trovano in abbondanza nei sedimenti di questo periodo che mostrano scarsità di altre piante. Invece i sedimenti dell’emisfero sud non mostrano resti di felci e ciò indica che le foreste del sud non subirono la stessa devastazione di quelle del nord. Una conseguenza di lungo termine fu la massiccia iniezione di anidride carbonica nell’atmosfera e le rapide oscillazioni di specie di zone calde e fredde e le avanzate e ritirate delle felci per almeno un milione di anni dopo l’impatto indicano come l’anidride carbonica ebbe bisogno di molto tempo per ritornare in equilibrio.

Science, 7 Dec 2001, Vol. 294, pg. 2072 - Richard A. Kerr - Nel corso dell’evoluzione della Terra si suppone che si siano verificate cinque grandi estinzioni l’ultima delle quali è quella avvenuta 65 milioni di anni fa con la scomparsa dei dinosauri. Ora alcuni paleontologi affermano che due di queste cinque estinzioni devono essere considerate solo come una riduzione nella diversità causata da una brusca frenata nella capacità di produrre nuove specie. Le cinque estinzioni sono quelle del tardo Ordoviciano e Devoniano (450, e 364 milioni di anni fa), e della fine del Permiano, Triassico e Cretaceo (rispettivamente 225 , 200 e 65 milioni di anni fa) e sono state studiate agli inizi degli anni ‘80 dai paleontologi John Sepkoski e David Raup compilando una lista di generi di fossili marini ordinati secondo le loro date di apparizione e scomparsa e giudicando se la loro estinzione fosse stata contemporanea, improvvisa ed non usuale. Ora Richard Bambach e Andrew Knoll dell’università di Harvard hanno osservato che l’estinzione del tardo Devoniano non può considerarsi non usuale anche se la velocità di estinzione delle specie è stata più alta del normale. Lo stesso si deve dire per la fine del Triassico ed ambedue queste supposte estinzioni sono da chiamarsi piuttosto riduzioni di massa per incapacità a produrre nuovi generi che sostituivano quelli scomparsi. L’estinzione alla fine del Permiano mantiene la sua posizione preminente seguita da quella della fine del Cretaceo e da quella del tardo Ordoviciano. La crisi del Devoniano tuttavia si è protratta per almeno 200 milioni di anni e non può essere sottovalutata nella storia degli esseri viventi, ma le sue cause sono sconosciute.

Science, 26 Jul 2002, Vol. 297, pg. 495 - Erik Stokstad - Nel numero di Nature del 25 luglio due paleontologi cinesi descrivono l’uccello più primitivo finora conosciuto, lo Jeholornis scoperto nel nord-est della Cina e risalente al primo Cretaceo fra 125 e 120 milioni di anni fa. L’uccello ha le dimensioni di un tacchino ed una sua caratteristica unica è la code di 42 cm sostenuta da 22 singole vertebre come quelle di un dinosauro. Questo tipo di coda è posseduto anche dal più famoso uccello fossile, l’Archaeopteryx di 145 milioni di anni fa scoperto in Germania del quale lo Jeholornis è un vicino parente. Nel suo stomaco inoltre sono stati trovati una cinquantina di semi di melone non digeriti e questa è una novità per gli uccelli del Cretaceo perché quelli della Spagna avevano resti di crostacei e quelli del Nord America resti di pesci.

Science, 9 May 2003, Vol. 300, pg. 885 - Richard A. Kerr - Più di 10000 anni fa, quando stava per finire l’era glaciale, nel Nord America arrivarono gli uomini ed insieme un rapido cambiamento climatico. In poco tempo tre quarti dei più grandi animali del continente, Mammut, mastodonti, grandi animali arboricoli (round sloths) e tigri dai denti a sciabola. scomparvero per sempre. Sia gli uomini e che le variazioni climatiche possono essere stati la causa di questa estinzione, ma non ci sono prove certe. In una recente riunione dei paleontologi si è portata prova che gli uomini sono arrivati sulla scena molto vicino al collasso della megafauna quando ancora il cambiamento climatico non poteva avere un ruolo determinante. Che la causa fosse da attribuire agli uomini era stato ipotizzato già nel 1967 dopo gli studi in Australia, le Bismarck, Cipro, le Indie occidentali, le isole Figi, il Madagascar e la Nuova Zelanda dove la megafauna indigena era sparita subito dopo l’arrivo degli uomini, ma queste estinzioni erano avvenute 50000 anni fa a metà dell’era glaciale o solo 700 anni fa e quindi non erano correlate con forti cambiamenti climatici. Il caso del Nord America era invece particolarmente più complesso. Sia gli umani che un rapido abbassamento di temperatura arrivarono circa 11000 anni fa e i due eventi sembravano non distinguibili. Ora i ricercatori hanno usato marker diversi e più sensibili per i due avvenimenti. Per il clima si sono usati i pollini degli alberi e si è tracciato il passaggio dall’ultima era glaciale di 20000 anni fa seguita da un riscaldamento e da un improvviso raffreddamento lungo un millennio. Per gli uomini, invece delle punte delle armi, si sono usati i resti di carbone dei grandi fuochi ed invece delle ossa della megafauna le spore dei funghi associate alle deiezioni degli animali. Le analisi in quattro siti hanno rivelato un collasso della megafauna con la riduzione di 10 volte delle spore seguita subito dall’aumento di 10 volte dei resti di carbone e solo alcune migliaia di ani dopo il polline delle foreste boreali hanno indicato il rapido raffreddamento. La stessa successione di riduzione delle spore ed aumento dei resti di carbone si è trovata nel Madagascar negli ultimi due millenni.

Science, 29 Aug 2003, Vol. 301, pg. 1168 - Erik Stokstad - Gli scienziati hanno a lungo cercato di spiegare la cause della grande estinzione al passaggio dal Permiano al Triassico e recentemente, nel numero di settembre della rivista Geology è stato proposto uno scenario apocalittico in cui il gas metano intrappolato nei fondi marini si è liberato nell’atmosfera ed è esploso incenerendo la fauna terrestre e soffocando quella marina. La causa è stata il riscaldamento degli oceani oppure terremoti ed eruzioni sottomarine che hanno prima creato delle bolle di gas e ridotto quindi la pressione dell’acqua provocando la liberazione di altro gas. Un’altra teoria non richiede l’esplosione del gas, ma la quantità di metano avrebbe ridotto la pressione parziale dell’ossigeno e quindi provocato edemi polmonari cerebrali e questo spiega perché le specie sopravvissute sono state quelle più resistenti a livelli di ossigeno ridotti come gli anfibi.

Science, 19 Sep 2003, Vol. 301, pg. 1678 - R. McNeill Alexander - I roditori sono generalmente piccoli, un topo pesa 30 g ed un ratto 300 g. In paragone il capybara del Sud America sembra gigantesco con i suoi 50 kg di peso da adulto, come una pecora. Ancora più grande è un’altra specie estinta del Sud America: il Phoberomys dello stesso gruppo del porcellino d’India che pesa invece solo 500 g, ma di esso si conoscono solo denti e frammenti di ossa. Vissuto nel Miocene, fra 25 e 5 milioni di anni fa, avrebbe dovuto pesare circa 700 kg, come un buffalo. Il peso dei vertebrati terrestri si calcola dal diametro delle ossa delle gambe. Se il femore del Phoberomys è 18 volte quello del porcellino d’India dovrebbe pesare 18^3 = 5800 volte quest’ultimo. In realtà al posto dell’esponente 3 si adotta l’esponente 2,5 ed il rapporto stimato è solo 1400 quindi il peso solo 700 kg. Anche questa relazione è discutibile perché dipende dalla postura dell’animale; nel caso del Phoberomys le zampe anteriori sono più deboli di quelle posteriori ed il peso stimato dalle dimensioni degli omeri è di 440 kg. Trattandosi di un erbivoro, come gli altri roditori, per digerire la cellulosa dipende da microrganismi che la fanno fermentare ed il metabolismo è proporzionale alla massa del corpo elevata alla potenza 0,75 quindi la massa dell’animale aiuta a migliorare il metabolismo. Anche la forma dei denti ci da delle informazioni. Alcuni roditori hanno premolari e molari con una corona bassa come gli uomini, i topi e gli scoiattoli, buona per rompere cibi di facile digestione, altri hanno premolari e molari con corona alta, come i cavalli ed il bestiame, buona per la masticazione dell’erba. Anche i capybara si cibano di erba ed hanno premolari e molari con corone alte come il Phoberomys che quindi deve essere stato un erbivoro. Dal punto di vista della vulnerabilità ai predatori, i piccoli mammiferi sfuggono facilmente nascondendosi nei loro rifugi e sono più veloci, le dimensioni sono invece sfavorevoli alla sopravvivenza in presenza di predatori.

Science, 17 Oct 2003, Vol. 302, pg. 375 - Richard A. Kerr - In un workshop tenuto all’inizio del mese presso il National Museum of Natural History in Washington DC gli esperti di geocronologia hanno richiesto uno sforzo per la calibrazione della scala dei tempi geologici con un miglioramento di un ordine di grandezza rispetto all’attuale per mettere ordine sugli eventi di estinzione di massa, sulle divergenze nell’evoluzione e sulle catastrofi geologiche. Viene richiesta una maggiore cooperazione fra i centri internazionali di geocronologia per concordare le stesse datazioni sulle stesse rocce. Ad esempio la datazione dell’estinzione di massa della transizione Permiano-Triassico, nella quale si estinsero l’85% di tutte le specie marine, è stata posta a 251,7 +/- 0,3 (2 sigma) milioni di anni fa in base al decadimento uranio-piombo delle rocce di zirconio cinesi, ma successivamente il Berkeley Geochronology Center della California stabilì su rocce simili della Cina una data di 252,5 milioni di anni. Questa sembra una piccola differenza, ma pone seri problemi ai paleontologi ed ai geologi per le cause di questa estinzione. Si sospetta un legame con le eruzioni vulcaniche che formarono le Siberian Traps 251 milioni di anni fa, ma solo una datazione più precisa può chiudere il caso. Un’altra datazione critica è quella delle Dolomiti nel nord dell’Italia; per formare 240 milioni di anni fa uno spessore di 600 m di carbonati con scheletri microscopici sui fondi marini si è stimato un tempo di 8 milioni di anni, ma la datazione uranio-piombo delle ceneri vulcaniche ha dato un risultato di 2 milioni di anni, troppo poco per questi depositi. Anni di lavoro non sono stati capaci di risolvere il conflitto. Andando ancora indietro nel tempo alle grandi ere glaciali ed allo scenario della Terra ghiacciata (snowball) del tardo Precambriano 600 milioni di anni fa, non si riesce a stabilire se ci sono state due o tre glaciazioni. I geocronologi tendono a favorire la creazione di un maggior numero di laboratori con ricercatori che collaborino strettamente con i paleontologi ed altri esperti sui problemi fondamentali. Si auspicano inoltre metodi di datazione migliori. Al momento ci sono due principali metodi di datazione: uranio-piombo e argon-argon i cui risultati si differenziano per l’1% sullo stesso campione. Questa differenza dovrebbe essere ridotta allo 0,1%.

Science, 14 Nov 2003, Vol. 302, pg. 1142 - Erik Stokstad - Dal 15 al 18 ottobre 1000 paleontologi si sono incontrati sulle rive del Mississippi per la loro riunione annuale ed hanno discusso diversi problemi.

Lo studio dell’evoluzione dei canidi nel Nord America ha verificato una tendenza al crescere di dimensioni e, secondo una legge statistica, quando i carnivori superano i 21,5 kg, tendono a mangiare in modo diverso e passano dai piccoli animali invertebrati e da un’alimentazione onnivora a prede più grandi mentre le loro mascelle diventano più forti. Gli ipercarnivori diventano anche più vulnerabili e soggetti all’estinzione in tempi medi di 6 milioni di anni.

Quando i progenitori delle balene entrarono nell’ambiente marino i loro denti si sono evoluti per mangiare carne e le loro orecchie per sentire in immersione mentre il loro corpo si modificava per adattarsi al nuoto. Le proporzioni dello scheletro mostrano che gli antenati delle balene erano capaci di muoversi sulla terra e di guadare. Analizzando 50 mammiferi che passano parte del loro tempo nell’acqua, dal topo d’acqua all’ippopotamo e misurandone diversi aspetti dagli arti al dorso, si è visto che le variazioni dovute all’evoluzione dipendono dalle dimensioni del corpo. Fra le più antiche balene c’è il Rodhocetus del Pakistan di 47 milioni di anni fa, dotato di quattro zampe troppo deboli per camminare sulla terra, ma usati come remi.

Fino a 10000 anni fa grandi animali scorrazzavano nel Nord America inclusi feroci predatori come felini dai denti a sciabola e cani dalle robuste mascelle. Non tutti erano carnivori, ma grandi animali erbivori come i mastodonti spesso si combattevano fino alla morte. I mastodonti sono parenti estinti del moderni elefanti, del 30% più grossi, da 6 a 8 tonnellate, e con le zanne più curve. Si combattevano per il dominio del territorio e le lesioni che si provocavano erano spesso mortali.

Science, 23 Apr 2004, Vol. 304, pg. 503 - Richard A. Kerr - Il riconoscimento di resti di esseri viventi diventa sempre più complesso man mano che essi diventano sempre più piccoli e più antichi. Paleontologi ed astrobiologi hanno discusso a lungo su ciò che fosse vivente miliardi di anni fa sulla Terra e su Marte. Ora un gruppo di geoscienziati hanno scoperto un nuovo marcatore della vita primitiva e lo hanno applicato alle più antiche rocce del pianeta. I ricercatori hanno scoperto microscopici tubuli di 3,5 miliardi di anni fa su rocce del fondo marino che assomigliano a quelle di moderni microrganismi.

Se questi tubuli hanno origine biologica significa che la vita si era impiantata sulla Terra poche centinaia di milioni di anni dopo la fine della pioggia di giganteschi impatti che avevano sterilizzato la giovane Terra. Questi biomarker provengono da rocce del Sudafrica formatesi con le lave sul fondo marino 3,5 miliardi di anni fa. I microtubuli sono in media larghi 4 micrometri e lunghi 50 micrometri e possono essere stati formati da microscopici organismi. Essi possono contenere resti organici, acidi nucleici o solo composti di carbonio ed azoto, i blocchi della vita. Il carbonio è formato da isotopi leggeri come quelli selezionati dagli esseri viventi. I ricercatori hanno trovato molte di queste caratteristiche con campioni di materia organica nei microtubuli di 3,48 miliardi di anni fa. Alcuni ricercatori sono però più cauti; reazioni chimiche abiotiche possono muovere elementi e isotopi e creare tubuli nelle lave vitree, ma con le inevitabili incertezze di tutti i biomarker si procede a raccogliere prove di campioni biologici dopo 8 anni di insuccessi sui biomarker del meteorite marziano ALH84001.

Science, 26 Nov 2004, Vol. 306, pg. 1454 - Elizabeth Pennisi - I buffali, simbolo del west americano, erano una volta decine di milioni e si sono ridotti a meno di 1000 dopo la caccia indiscriminata negli anni del 1800. Migliaia di anni prima i buffali o bisonti, che erano arrivati nel Nord America, hanno sofferto un declinio simile, ma sembra non per colpa degli uomini, almeno agli inizi. Prove del DNA indicano che 37000 anni fa, quindi 23000 anni prima che gli uomini occupassero il suolo americano, un forte cambiamento climatico aveva portato al declino questi mammiferi. Un destino simile era capitato ad altri mammiferi come i mammut ed i buoi muschiati che si muovevano liberi attraverso il ponte di terra formatosi fra Siberia ed Alaska fino al nord del Canada, un territorio detto Beringia. Alla fine anche gli uomini passarono in America ed alcuni ricercatori ritengono che hanno cacciato questi animali fino quasi all’estinzione. Alan Cooper, evoluzionista molecolare dell’università di Oxford, UK, ha indagato sul DNA di 442 bisonti fossili del Nord America, Siberia e Cina determinando le differenze genetiche di questi gruppi e la loro età con il radiocarbonio. I dati hanno rivelato che i bisonti derivavano da una sola subspecie con un comune capostipite vissuto circa 140000 anni fa. I bisonti si sono sparsi verso il sud fino al Messico 100000 anni fa ma, 37000 anni fa, cominciò il declino a causa del clima con l’aumento della glaciazione e 22000 anni fa i ghiacciai hanno separato i branchi del nord da quelli del sud. Quando 8000 anni più tardi la glaciazione si ritirò, i bisonti del nord si erano ridotti e diversificati geneticamente e questo prima che gli uomini si insediassero numerosi nell’area.

Science, 26 Nov 2004, Vol. 306, pg. 1467 - Erik Stokstad - Circa 18 milioni di anni fa, nel Nord America, cavalli, cammelli ed altri gruppi di erbivori hanno evoluto la corona dei loro denti. Questa nuova condizione è stata considerata una risposta al cambiamento dell’ambiente. In questo periodo, nel Miocene, il clima si andava raffreddando e si andava diffondendo l’erba contenente silice abrasiva sostituendo la vegetazione ricca di foglie. Ci sono voluti 4 milioni di anni perché questo tipo di erba divenisse dominante nelle grandi pianure ed in questo tempo i cavalli andarono sviluppando anche arti più efficienti per muoversi alla ricerca di erba più tenera nei grandi spazi. Caroline Strömberg, ricercatrice dello Swedish Museum of Natural History di Stockholm ha raccolto 99 campioni di piante nelle Grandi Pianure centrali che coprono 31 milioni di anni dal medio Eocene all’Oligocene e Miocene fino a circa 9 milioni di anni fa. Questi campioni indicheranno quanto l’habitat assomigliava alla moderna savana, macchia o foresta. Le praterie sostituirono le foreste 22 milioni di anni fa, ma ci sono voluti altri 4 milioni di anni per l’evoluzione dei denti nei cavalli. Questo ritardo può essere spiegato con una pressione evolutiva debole o assente, ma Strömberg ritiene che, quando la savana avanzò, gli animali impararono nuovi comportamenti come alimentarsi solo in primavera quando l’erba era più tenera, così come fanno i cervi. Durante il Miocene cavalli e cammelli hanno sviluppato arti più lunghi per sfuggire ai predatori i quali hanno sviluppato i loro arti 20 milioni di anni più tardi. Forse all’inizio lo sviluppo degli arti si ebbe per migliorare solo l’andatura allargando così l’area utilizzata per il pascolo.

Science, 14 Jan 2005, Vol. 307, pg. 192 - Alexandre Hellemans - Il Mesozoico è chiamato l’era dei dinosauri perché per 185 milioni di anni questa specie si è evoluta e diversificata in una grande varietà di predatori e prede di forme e dimensioni diverse. A quel tempo i mammiferi erano animali notturni, insettivori che predavano al massimo delle uova; solo dopo l’estinzione dei dinosauri, 65 milioni di anni fa, i mammiferi uscirono allo scoperto e cominciarono a prosperare. Tuttavia nell’ultimo numero di Nature paleontologi cinesi descrivono un grande scheletro di mammifero del Mesozoico lungo più di un metro e nelle vicinanze è stato scoperto un suo simile con le ossa di un piccolo dinosauro nello stomaco. Questo fa pensare che nel Mesozoico i mammiferi formavano un gruppo ben diversificato e non solo di insettivori. I nuovi fossili, vecchi di 130 milioni di anni vengono dalla provincia di Liaoning nel nord-est della Cina. Lo stesso team di paleontologi aveva scoperto nel 2001 il teschio di un piccolo animale chiamato Repenomamus robustus senza poterne stimare le dimensioni del corpo, ora è stato trovato lo scheletro di un adulto con un peso di 4-6 kg. L’altra scoperta è quella dello stomaco con il resti di un piccolo dinosauro erbivoro, il Psittacosaurus, lungo 14 cm. Questo indica che il Repenomamus era un predatore o forse un mangiatore di carogne. C’è anche un altro scheletro ben preservato detto Repenomamus giganticus, lungo un metro e con un peso di 12-14 kg come un moderno coyote che doveva competere con i dinosauri carnivori per il cibo ed il territorio. A questo punto c’è da chiedersi quanto i mammiferi abbiano influenzato l’evoluzione dei dinosauri.

Science, 21 Jan 2005, Vol. 307, pg. 362 - Tom P. Guilderson - La datazione del radiocarbonio 14 è largamente usata per determinare l’età di campioni che abbiano meno di circa 50000 anni. Il radiocarbonio naturale si forma nella stratosfera terrestre per interazione fra i neutroni prodotti dai raggi cosmici e l’azoto-14. Tuttavia la quantità di radiocarbonio prodotto non è costante e non lo è la sua distribuzione nella biosfera terrestre e negli oceani. Le datazioni con il radiocarbonio devono quindi essere calibrate per ottenere una scala di tempi assoluti. Per decenni la comunità del radiocarbonio ha adottato uno standard internazionale di calibrazione detto IntCal98 e qui vengono discusse le limitazioni inerenti al suo uso.

Dalla data attuale a 11800 anni fa IntCal98 è basato sulla cronologia degli anelli degli alberi che coprono parecchie migliaia di anni con una risoluzione annuale. Prima degli 11800 anni la IntCal98 è basata sui depositi marini ed è affetta da assunzioni ed incertezze dovute al trasferimento del dati marini ai valori del radiocarbonio nell’atmosfera. L’errore per la calibrazione con gli anelli degli alberi è di 20 anni fino a 8000 anni fa e di 30 fino a 11800 anni, ma si tratta di una interpolazione lineare e l’errore può essere più grande o più piccolo a seconda dove è posizionata la data. La curva presenta diverse zone statiche dovute alle variazioni del contenuto di radiocarbonio nell’atmosfera, una di queste è nel periodo d’oro della Grecia fra il 546 e 404 a.C. quando il radiocarbonio è rimasto fisso per 350 anni e quindi le datazioni fra il 750 ed il 400 a.C. sono incerte. Allo stesso modo la zona statica fra 11900 e13000 anni fa non permette di determinare se il clima è cambiato in modo sincrono in tutto il globo e gli errori superano i 100 anni. Come esempi il collasso dell’impero degli Akkadi può essere calibrato fra il 4149 ed il 4231 o fra il 4093 ed il 4241 ed il collasso della civiltà Maya comincia fra il 1003 ed il1027 a.C. e finisce fra il 780 e l’890 a.C..

Science, 18 Mar 2005, Vol. 307, pg. 1728 - Bruce J. MacFadden - Thomas Huxley, il primo difensore dell’evoluzione di Darwin, visitò gli Stati Uniti nel 1876 per un giro di conferenze. Egli aveva programmato di parlare delle prove dell’evoluzione basate sulle sequenze frammentarie dei cavalli fossili dell’Europa. La sua prima tappa fu a Yale dove studiò la collezione di fossili raccolta dal paleontologo O. C. Marsh durante le sue spedizioni nei territori dell’ovest. Huxley ne fu talmente impressionato che ne fece il punto centrale della sua successiva conferenza all’Accademia delle Scienze di New York. Dalla fine del XIX secolo la famiglia degli Equidae vecchia di 55 milioni di anni ed in particolare quella del Nord America viene portata come prova di un’evoluzione di lungo termine, detta macroevoluzione, quella che studia l’evoluzione in periodi da migliaia a milioni di anni. Tuttavia dal XX secolo i paleontologi hanno capito che l’evoluzione dei cavalli è molto complessa con molti rami laterali, alcuni estinti ed altri relazionati alla specie Equus che comincia dall’Eocene 55 milioni di anni fa. La Famiglia degli Equidae appartiene agli ungulati con numero dispari di dita nei piedi nell’Ordine dei Perissodattili a cui appartengono i rinoceronti ed i tapiri. Il genere Equus include il cavallo domestico (Equus caballus) le zebre e gli asini. Queste tre specie si sono divise 3 milioni di anni fa in Nord America e poi dispersi nel Vecchio Mondo. Si sono estinti nel Nuovo Mondo 10000 anni fa per fattori climatici e per la caccia dei primi uomini. L’Equus è stato domesticato nell’Asia Centrale circa 6000 anni fa. L’Equus è il risultato di una dozzina di generi estinti e di alcune centinaia di specie pure estinte. I denti dei cavalli, che frequentemente si preservano nei fossili, servono come prove della macroevoluzione degli Equidae ed hanno subito grandi cambiamenti in 55 milioni di anni. L’evoluzione morfologica a volte è stata lenta ed a volte rapida. Dal primo Eocene al primo Miocene (da 55 a 20 milioni di anni fa) i cavalli avevano le corone dei denti piccole, nel tardo Miocene (da 20 a 15 milioni di anni) hanno avuto una diversificazione adattiva fra cavalli che abitavano le foreste e quelli che stavano nelle pianure diffuse nel Miocene, questi hanno acquisito alte corone dentali. L’evoluzione ha portato a dimensioni del corpo sempre più grandi. Nel primo Eocene i cavalli avevano una taglia simile a quella di un piccolo cane (10-20 kg) mentre il moderno cavallo selvatico ha un peso di 500 kg. Da 55 ai 20 milioni di anni fa i cavalli primitivi sono passati da 10 a 50 kg, poi dai 20 milioni di anni ad oggi si sono diversificati in taglie molto diverse.

Science, 25 Mar 2005, Vol. 307, pg. 1852 - Erik Stokstad - Un team diretto da Mary Schweitzer dell’Università di stato del Nord Carolina ha descritto recentemente i resti di vasi sanguigni di un dinosauro ancora flessibili ed elastici dopo 68 milioni di anni e con cellule apparentemente intatte. Se si tratta di tessuti non fossilizzati potenzialmente si sarebbe in grado di estrarre il DNA. Gli esperti e lo stesso team affermano che non si convinceranno della sopravvivenza inalterata del materiale originario fino alla conclusione di ulteriori prove. Lo scheletro è stato scavato nel 2003 dalla Hell Creek Formation del Montana da un gruppo del Museo dei Rockies in Bozeman, Montana. I tessuti molli di vasi sanguigni provengono dallo scheletro di un Tyrannosaurus rex ricostruito in laboratorio dalla Schweitzer e dai suoi tecnici. Se le cellule hanno ancora materiale originario si potranno estrarre nuove informazioni sul dinosauro, ad esempio si possono eseguire test con proteine anticorpi per determinare il livello di evoluzione dell’organismo; c’è una ragionevole probabilità che ci siano proteine intatte e forse si potrebbe estrarre anche il DNA. Però bisogna essere cauti perché cellule di protozoi sono state trovate nell’ambra di 225 milioni di anni fa, ma le prove geochimiche hanno scoperto che i nuclei erano stati sostituiti da composti della resina; anche l’elasticità di reperti può ingannare, fossili flessibili di organismi di colonie marine da rocce vecchie di 440 milioni di anni hanno mostrato che il materiale originale, come il collagene, non era sopravvissuto. Qualcosa potrebbe essere sopravvissuto nel nuovo reperto, ma la probabilità è prossima a zero.

Science, 8 Apr 2005, Vol. 308, pg. 181 - Richard A. Kerr - Non è facile rispondere alla domanda di quale fosse il clima sulla Terra mezzo miliardo di anni fa e se allora la terra ed il mare fossero completamente ricoperti dai ghiacci. L’ipotesi della Terra palla di ghiaccio di 7 anni fa è stata rimessa in discussione dopo che i paleoclimatologi non sono riusciti a trovare prove inequivocabili che il ghiaccio ricopriva il nostro pianeta. Ora un gruppo di geochimici offre un nuovo indizio per la palla di neve: l’iridio che continuamente ci arriva dallo spazio. Si sono trovate grandi quantità di iridio depositato alla fine della glaciazione di 635 milioni di anni fa che dimostra come il pianeta era rimasto congelato per 12 milioni di anni più o meno 3 milioni. L’iridio di cui sono ricche le polveri di meteoriti che cadono sulla Terra si era accumulato nel ghiaccio fino a quanto esso si è disciolto e si è così depositato in un sottile strato dei sedimenti marini in quantità proporzionale alla durata della palla di ghiaccio. In pochi centimetri di sedimenti alla sommità dei sedimenti glaciali si trovano picchi nell’abbondanza di iridio. I picchi corrispondono alla fine della glaciazione Marinoan di 635 milioni di anni fa ed alla fine della più antica glaciazione di Sturtian di 710 milioni di anni fa. Alcuni paleoclimatologi suggeriscono che la glaciazione di Marinoan può aver lasciato gli oceani tropicali liberi dai ghiacci e tuttavia aver prodotto depositi glaciali sui continenti delle zone equatoriali. L’iridio è un importante indicatore di materiali extraterrestri, ma sarebbe giusto verificare anche tracce di altri elementi come gli isotopi dell’elio e dell’osmio per l’ipotesi della palla di ghiaccio.

Science, 15 Apr 2005, Vol. 308, pg. 366 - Frances Westhall - Cinquant’anni dopo la scoperta di microrganismi fossili vecchi di 2 miliardi di anni nella Gunflint Formation dell’Ontario, in Canada, c’è un rinnovato interesse per la storia della vita sulla Terra. Questo nuovo interesse è dovuto in parte al sorgere della scienza dell’astrobiologia ed al riconoscimento dell’importanza dello studio dell’ambiente terrestre per le origini della vita sugli altri pianeti. Questo interesse necessita una migliore comprensione nell’identificazione delle più antiche tracce della vita e nello sviluppo di nuovi metodi. Cercando le prove della vita passata gli ambienti sedimentari sono quelli più indicati perché spesso si formano in associazione con l’acqua che è fondamentale alla vita. Sulla Terra i più antichi sedimenti esposti sono quelli di Isua ed Akilia nel sud-ovest della Groenlandia vecchi di 3,8-3,7 miliardi di anni, quelli di Pilbara nel nord-ovest dell’Australia di 3,5-3,3 miliardi di anni e quelli di Barberton nell’est del Sud Africa di 3,5-3,3 miliardi di anni. Questi sedimenti si sono formati un miliardo di anni dopo la formazione della Terra (4,56 miliardi di anni fa), depositi più antichi sono stati distrutti dall’attività tettonica ed i più antichi, quelli di Isua ed Akilia, sono stati così alterati dal metamorfismo che non sono più utilizzabili per lo studio dei microfossili. Fino a poco tempo fa lo studio delle origini della vita è stato concentrato sui cianobatteri, microrganismi relativamente grandi (da poche unità a decine di micrometri) il cui metabolismo ricava energia dalla luce solare (fotosintesi). La domande che sorgono sono: 1) quali caratteristiche strutturali e chimiche della vita sono prodotte anche da processi abiotici e come si fa a distinguere fra tracce di vita e non vita; 2) quale è la natura dei primi microrganismi rimasti; 3) quali ambienti hanno abitato. Non ci sono esempi di transizione dalla non vita alla vita. Le forme di vita preservate nei sedimenti sono fortemente evoluti rispetto alle cellule più antiche ed al Last Universal Common Ancestor (LUCA). Per queste difficoltà nessun indizio di vita, come ad esempio i rapporti isotopici nei composti molecolari del carbonio o i microfossili isolati, possono essere considerati prove indiscutibili di vita, quindi la strategia più realistica è in un approccio globale che include l’habitat, la morfologia, la composizione chimica e l’informazione isotopica. Ambienti con condizioni estreme, come le rocce vulcaniche e le vene idrotermali, erano la norma nella Terra primitiva e dei microrganismi possono essere stati preservati in ambienti con rapida fossilizzazione. In genere si parla di microrganismi fossili senza distinguere fra batteri, archea ed eucarioti unicellulari, data la difficoltà di distinguerli a livello di fossili. Ci sono strutture morfologiche abiotiche che imitano quelle dei microrganismi viventi e ciò ha reso più cauti i ricercatori. Lo sviluppo di strumentazione con alta risoluzione ha fatto molti progressi ed oggi si distinguono strutture da 0,1 a 10 micrometri, ma c’è ancora molto lavoro da fare per comprendere: 1) i confini fra strutture abiotiche e biotiche; 2) varietà e distribuzione della vita primitiva; 3) ulteriore evoluzione della vita con l’apparizione della fotosintesi e del regno degli eucarioti da quello dei batteri e degli archea. Nella ricerca della vita su Marte, la mancanza di tettonica a placche deve aver preservato le rocce primitive (di 4,56 miliardi di anni) e quindi le tracce di vita più antiche, ma l’attuale strumentazione usata sulla Terra può non essere abbastanza sofisticata per Marte.

Science, 30 Sep 2005, Vol. 309, pg. 2202 - Paul G. Falkowsky - Si sa da lungo tempo che il livello di concentrazione dell’ossigeno nell’atmosfera ha avuto un ruolo importante nell’evoluzione dei metazoi, ma la nostra conoscenza sulla sua influenza su specifici animali è limitata. La concentrazione dell’ossigeno nel passato della nostra atmosfera è stata stimata sulla base dalla composizione isotopica dei carbonati e dei solfati o sulla relativa abbondanza dei diversi tipi di rocce e questi modelli indicano che la concentrazione dell’ossigeno è variata nel Fanerozoico raggiungendo un massimo 300 milioni di anni fa, un minimo 200 milioni di anni fa e quindi aumentando fino ai giorni nostri; tuttavia queste variazioni e le cause che le hanno provocato non sono comprese appieno. L’analisi fatta indica che il livello dell’ossigeno si è raddoppiato dal 10% (76 Torr) al 21% (160 Torr) negli ultimi 205 milioni di anni. L’esame dell’evoluzione dei fossili indica che l’ossigeno deve aver avuto un’importanza fondamentale nello sviluppo dei mammiferi placentali nel Cenozoico. Su una scala di milioni di anni l’azione ossidante dell’atmosfera ha influenzato la composizione isotopica dei carbonati e del carbone organico e quello dei solfati e della pirite. Queste composizioni hanno permesso di ricostruire la storia dell’ossigeno che è stato al minimo nel medio Triassico (205 milioni di anni fa) ed è aumentato nel Cenozoico fino al 21%. Questo ha prodotto grandi quantità di depositi marini di carbonio organico. La relativamente rapida riduzione dell’ossigeno alla fine del Permiano e fino a metà Triassico può aver contribuito all’estinzione di molti animali terrestri, specie i rettili, mentre l’aumento dell’ossigeno nei successivi 150 milioni di anni ha contribuito all’evoluzione di grandi animali. Uccelli e mammiferi hanno esigenze metaboliche da 3 a 6 volte per unità di biomassa rispetto a quelle dei rettili. La diversificazione dei mammiferi placentali si è verificata fra 65 e 100 milioni di anni fa, quando c’era un livello di ossigeno alto e stabile nell’atmosfera, e nell’Eocene (54-38 milioni di anni fa) si è avuto un forte incremento dei grandi mammiferi.

Science, 23 Dec 2005, Vol. 310, pg. 1889 - Ann Gibbons - Lo studio dell’antico DNA potrebbe scoprire un mondo estinto di animali, piante e perfino uomini, ma la maggior parte dei campioni esaminati sono fortemente danneggiati e contaminati. Ora in un’ultima pubblicazione online di Science (www.sciencemag/org/cgi/content/abstract/1123360) un team internazionale, riferisce di aver sequenziato 13 milioni di coppie di basi di un DNA nucleare e mitocondriale di un mammut siberiano di 27000 anni fa. Il genetista Hendrik Poinar dell’università di Hamilton, in Canada, ha prelevato i campioni dal midollo delle ossa di un mammut intero trovato nel permafrost siberiano e conservato in una caverna di ghiaccio sulle rive del lago Taymir dove, il freddo inverno e la corta e secca estate, sono un ambiente ideale per conservare il DNA. Poinar è stato sorpreso dalla quantità di DNA utile, soprattutto dalle ossa delle mascelle. La sequenza del genoma è stata eseguita all’università di stato della Pennsylvania con un nuovo sequenziatore sviluppato presso la Stanford University e con una nuova tecnologia che ha ben funzionato sul DNA antico, notoriamente difficile da trattare. Poinar, oltre ai 13 milioni di basi del mammut, ha ottenuto la sequenza di altri 15 milioni di basi relativi a batteri, funghi e virus dello stesso periodo. L’analisi preliminare ha mostrato che il mammut era una femmina il cui DNA è simile per il 98,55% a quello di un moderno elefante africano. Lo studio dei mitocondri indica però che i mammut sono parenti stretti degli elefanti asiatici.

Science, 24 Feb 2006, Vol. 311, pg. 1109 - Thomas Martin - Si è supposto che i mammiferi del mesozoico (248-65 milioni di anni fa) fossero solo creature primitive che vivevano all’ombra dei dinosauri e solo dopo l’estinzione di questi, alla fine del Cretaceo (144-65 milioni di anni fa), hanno avuto l’opportunità di occupare una grande varietà di nicchie ecologiche. Da 65 milioni di anni fa i mammiferi hanno invaso tutti gli ambienti terrestri, acquatici e aerei. Ad arretrare di più di 100 milioni di anni la conquista delle acque da parte dei mammiferi, a metà del Giurassico, è stato il ritrovamento dello scheletro di un mammifero, dalla coda simile ad un castoro ed i denti di una foca perfettamente adattato alla vita acquatica, che rimonta a 164 milioni di anni fa. Questo fossile è un’ulteriore tessera, insieme ad altre recenti scoperte, di un quadro, che illustra la diversità durante la prima evoluzione dei mammiferi, più complessa di quanto supposto. Fino a metà degli anni ’70 i fossili disponibili di mammiferi dal mesozoico, denti e mascelle, davano un quadro primitivo di esseri generalmente insettivori con scheletri somiglianti a quelli dell’opossum. La nuova scoperta viene dalla Cina, in un ricco deposito di fossili della provincia di Liaoning, nella Mongolia Interna, insieme a molti altri esemplari di fauna mesozoica. L’animale era lungo mezzo metro, adatto a vivere nell’acqua, nuotando e nascondendosi, ed i suoi denti indicano che si alimentava di pesci come un foca carnivora.

Science, 21 Apr 2006, Vol. 312, pg. 350 - Richard A. Kerr - Agli inizi dell’Eocene, 50 milioni di anni fa, la Terra era un caldo paradiso della vita. Gli alligatori si scaldavano in pieno Artico nell’isola di Ellesmere, in Canada, mentre oggi non si avventurano più a nord del profondo sud degli Stati Uniti. Ci si chiede perché la Terra si sia tanto raffreddata. Molti paleoclimatologi sospettano che almeno una parte della risposta stia nel modo con cui il supercontinente Gondwanaland si è diviso. Quando i frammenti del Sud America e dell’Antartide si sono dispersi, hanno aperto la strada alla formazione dell’Arctic Circumferential Current (ACC) che ha aiutato a portare la massiccia glaciazione permanente dei continenti con conseguenze globali. Vi sono nuove prove che l’apertura dello stretto di Drake fra Sud America ed Antartide abbia iniziato il cambiamento climatico. I paleoceanografi hanno trovato prove nei denti dei pesci fossili trovati nei sedimenti nel fondo dell’Atlantico del sud. I denti dei pesci assorbono dall’acqua del mare un elemento raro, il neodimio, che si trova in due isotopi, ma i rapporti isotopici che si trovano nelle acque del Pacifico e dell’Atlantico sono diversi perché i fiumi che alimentano i due bacini provengono da zone geologiche diverse. Una variazione del rapporto isotopico nell’Atlantico rilevata dai pesci fossili è un segno che le acque del Pacifico si sono mescolate con quelle dell’Atlantico. Alcuni geologi marini, dai rilievi della deriva dei continenti, hanno dedotto che lo stretto di Drake si è aperto almeno 20 milioni di anni fa, la data più vicina in cui la ACC, spinta dal vento, ha circondato il continente antartico. Altri hanno trovato tracce dello spostamento di questo rapporto isotopico circa 41 milioni di anni fa, in coincidenza con una prima glaciazione di breve durata. Un’altra traccia di spostamento si trova in corrispondenza della glaciazione di lunga durata di 34 milioni di anni fa, simultanea all’apertura dello stretto di Tasmania ed all’approfondimento di quello di Drake. Si suggerisce anche di datare il cambiamento climatico a 30 milioni di anni fa, facendo l’ipotesi che tutto il processo sia stato graduale.

Science, 8 Jun 2007, Vol. 316, pg. 1440 - Ralph F. Keeling - Fra 19000 e 11000 anni fa la Terra uscì dall’ultimo periodo glaciale. Durante la deglaciazione la concentrazione dell’anidride carbonica salì da 180 a 265 parti per milione (ppm) e nello stesso periodo il contenuto di radiocarbonio è sceso del 35%. Una semplice, ma non provata, spiegazione di questi due fatti sta nell’aumento della velocità con cui le acque di profondità degli oceani si sono riciclate con quelle più ventilate di superficie rilasciando l’eccesso di anidride carbonica accumulata in profondità. Per calcolare il periodo di ricircolazione delle acque degli oceani i ricercatori hanno misurato il contenuto di radiocarbonio nelle conchiglie dei foraminiferi. Il radiocarbonio prodotto naturalmente nell’atmosfera dai raggi cosmici si diffonde negli oceani con la CO2 e, a causa del decadimento radioattivo, il tenore di radiocarbonio si riduce nelle acque di profondità. Dall’età del radiocarbonio delle conchiglie dei foraminiferi si deduce l’età delle acque di profondità e quindi il tempo di ricircolazione di queste. Questa tecnica applicata a numerosi sedimenti ha portato alla conclusione che la ricircolazione degli oceani glaciali era molto simile a quella di oggi, almeno sotto i -2800 m. Durante la deglaciazione si sono trovati due periodi in cui le acque di profondità hanno avuto un tenore di radiocarbonio inaspettatamente basso. Le acque più antiche avevano un’età di 4000 anni in confronto a quelle dei moderni oceani che hanno un’età di circa 2300 anni. I periodi di basso radiocarbonio corrispondono a quelli in cui il radiocarbonio dell’atmosfera è diminuito e la CO2 è aumentata. Oggi le acque sotto il 2800 m vengono riciclate per due strade. Una avviene con l’immersione delle acque superficiali nel Nord Atlantico e l’altra con l’immersione delle acque vicino l’Antartico. Durante l’ultimo periodo glaciale ambedue questi processi si erano probabilmente indeboliti specie nell’Antartide per la presenza del ghiaccio superficiale. La rapida ventilazione durante la glaciazione è probabilmente avvenuta vicino all’Antartide con la formazione di uno strato di acqua a profondità intermedia e con bassa salinità e questo spiegherebbe il contemporaneo aumento dell’anidride carbonica nell’aria e l’abbassamento del tenore di radiocarbonio.

Science, 11 Jan 2008, Vol. 319, pg. 189 - André Bornemann - Il periodo Turoniano, fra 93,5 e 89,3 milioni di anni fa, è stato uno dei più caldi del Fanerozoico e del Cretaceo con alto effetto serra durante il quale la superficie dei mari tropicali raggiungeva la temperatura di 35 °C, ma nonostante ciò ha avuto numerosi fasi di glaciazione continentale dedotti dalle erosioni superficiali e da abbassamenti indotti del livello del mare nelle piattaforme di Europa, America e Russia avvenuti in tempi geologicamente rapidi (<1 milione di anni) che non possono essere attribuiti a processi tettonici e quindi dovuti a rapidi aumenti dei depositi di ghiaccio. Ulteriore prova è la variazione positiva della concentrazione dell’isotopo O18 nei depositi di foraminiferi marini. Sono poco chiari i motivi di questi rapidi aumenti dei depositi di ghiaccio mentre le temperature delle regioni tropicali superavano i 35 °C e quelle delle medie latitudini i 20 °C. Si suppone che grandi depositi di ghiaccio si siano formati anche in Antartide data la sua posizione e l’altitudine (1500-2500 m). L’apparente paradosso, per la comune convinzione che una glaciazione non può verificarsi in periodi di alto effetto serra, può essere spiegata con particolari condizioni di umidità atmosferica che hanno incrementato le precipitazioni nevose alle alte latitudini. La durata di circa 200000 anni di queste fasi di glaciazione può essere messa in relazione alla dinamica orbitale della terra ed al ciclo di eccentricità dei 400000 anni. Una tale regolarità nelle glaciazioni si è verificata nel Pleistocene, da 1,8 milioni di anni fa a 10000 anni fa, ma non è stata regolare nel Cretaceo perché l’elevata temperatura del Turoniano rendeva più raro l’innesco delle glaciazioni.

Science, 30 May 2008, Vol. 320, pg. 1152 - Douglas Fox - Nella Dry Valley dell’Antartide, 120 km dalla Stazione di McMurdo, due studenti ricercatori nel 2000 erano alla ricerca di depositi glaciali o ceneri vulcaniche per ricostruire la storia geologica della regione e trovarono uno strano deposito di materiale organico con fibre e materiali essiccati che, analizzati al microscopio, si rivelarono un deposito di diatomee, fibre e resti di foglie. Questa scoperta, filtrata attraverso una serie di presentazioni e discussioni, ha rivelato l’esistenza di un ecosistema alpino e di tundra di 14 milioni di anni fa conservatosi in un inverno senza fine. Questo ritrovamento è stato confrontato con le analisi del progetto ANDRILL (ANtarctic geological DRILLing), eseguito alla Stazione di McMurdo fra il 2006 ed il 2007, che hanno mostrato come le due parti del continente antartico, Est-Antartide e West-Antartide, hanno avuto storie climatiche diverse. La Dry Valley, lungo la catena transantartica, appartiene all’Est-Antartide, più alto secco e freddo con clima più stabile, mentre West-Antartide è stato più volatile e fragile con il West-Antarctic Ice Sheet (WAIS) instabile e soggetto ai cambiamenti di temperatura del mare. Le due parti del continente contengono più del 95% delle masse di ghiaccio ed il loro destino a lungo termine è legato al riscaldamento globale. La scoperta di fossili nella Dry Valley è stata una delle scoperte più interessanti nel continente antartico nell’ultimo decennio. Le fibre avvizzite di una palude di 14 milioni di anni fa, rimesse nell’acqua si sono gonfiate e distese e sono apparse come campioni disseccati e congelati. Altri campioni erano di polline, foglie e legno, piante acquatiche e frammenti di insetti. Questi fossili rappresentavano un quadro di laghi alpini fra morene glaciali, circondati da una tundra come in Nuova Zelanda e Patagonia con una temperatura media estiva molto superiore a quella di congelamento, almeno 20 °C superiore a quella attuale. L’analisi isotopica data la tundra a 14,1 milioni di anni fa. Si pensa che in poche centinaia di migliaia di anni il clima è cambiato da quello di ghiacciai che si scioglievano stagionalmente, alimentando i laghi, a ghiacciai secchi che sublimavano piuttosto che sciogliersi e questo ambiente non ha avuto più acqua liquida per 14 milioni di anni. Mentre la porzione dell’Antartide est, al di là della catena transantartica, rimaneva bloccata nel freddo, l’Antartide dell’ovest, che costituisce quasi un quinto del continente, ha subito maggiori variazioni nei suoi ghiacciai. I due campioni da 1200 m di profondità raccolti da ANDRILL forniscono la registrazione climatica di 20 milioni di anni. Il campione del 2006 è particolarmente interessante perché viene dal letto marino sotto l’angolo nord-ovest della piattaforma di Ross, una lastra di ghiaccio flottante, grande come la Spagna. I geologi considerano la piattaforma di Ross come un barometro che segnala la salute del ghiaccio. Il livello del mare aumenterà di 5 m se il WAIS si scioglie. Gli studi basati sui satelliti indicano che attualmente si perdono 150 chilometri cubi di ghiaccio all’anno e molti osservatori lo considerano a rischio di collasso perché scivola nel mare e si siede sotto il mare dove il riscaldamento delle acque può destabilizzarlo. La sparizione della piattaforma di Ross potrebbe portare ad un’accelerazione del WAIS ed a maggiori perdite. Strati alternati di diatomee e residui glaciali nei campioni di ANDRILL rivelano 60 cicli di avanzamento e ritirata della piattaforma di Ross negli ultimi 14 milioni di anni e quello che più ha meravigliato sono i 90 metri di sedimenti verdi ricchi di diatomee che rivelano 200000 anni di mare libero a partire da 4,2 milioni di anni fa, un lungo periodo in cui il ghiaccio dell’Antartide dell’ovest è stato molto sottile. Che la piattaforma di Ross abbia subito grandi collassi è dimostrato dalle pietre glaciali trovate nei prelievi del 2006. Le pietre provenivano da 300 km a sud dove il ghiacciaio Byrd attraversa la catena transatlantica. Nel 1995 i glaciologi hanno eseguito una trivellazione di 1000 m alla base del WAIS ed hanno trovato diatomee marine datate da 120000 a 1 milione di anni fa indicando che c’era mare libero e quindi collasso della piattaforma. La presenza di coralli sulle rocce sopra l’attuale livello del mare indica innalzamenti in tre occasioni: 125000, 400000 e 1,07 milioni di anni fa e quest’ultimo corrisponde all’episodio di mare libero citato, coincidente anche con un picco del rapporto isotopico O16/O18, perché il ghiaccio incorpora a preferenza l’isotopo O16. La conoscenza della storia passata dell’Antartide aiuta a capire come il ghiaccio risponderà al riscaldamento globale. La situazione del Mare di Ross libero di 4 milioni di anni fa, corrisponde, dai dati raccolti, ad una concentrazione di CO2 di 400 ppm con una temperatura media di 3-4 °C superiore all’attuale. Questi dati corrispondono alle previsioni ottimistiche rilasciate dall’IPCC per la situazione della Terra nel 2100. Se riusciremo a controllare le emissioni di CO2, stabilizzandole a 450 ppm, le temperature potranno essere superiori di 3 °C, ma in ogni caso il WAIS sparirà nei prossimi secoli. I ghiacciai dell’Est-Antartide sembra siano stati stabili nel complesso, ma ai bordi ci potranno essere alte perdite. Per questo è necessario conoscere di più sulla sua storia passata.

Science, 15 Aug 2008, Vol. 321, pg. 923 - Timothy W. Lyons - La fase più importante nell’evoluzione dell’oceano e dell’atmosfera terrestre è stata la comparsa dell’ossigeno circa 2,4 miliardi di anni fa. Poiché il ferro è insolubile nell’acqua contenente ossigeno, gli scienziati hanno collegato questa fase con la sparizione del ferro nelle acque dell’oceano di 1.8 miliardi di anni fa. Secondo il modello di evoluzione, l’oceano ricco di ferro ricomparve per brevi intervalli più di un miliardo di anni dopo durante la glaciazione detta della Terra Palla di Neve (snowball). Ora Donald E. Canfield dell’università della Danimarca del Sud, Odensee, afferma invece che le condizioni di sostanziale mancanza di ossigeno negli oceani si è protratta fino a 540 milioni di anni fa e forse anche di più e, invece di essere ossigenato dopo i 2,4 miliardi di anni fa, l’oceano fu saturato da idrogeno solforato (H2S) fino a 700 milioni di anni fa e questo aveva avuto l’effetto di scacciare il ferro essendo insolubile anche in presenza di idrogeno solforato. La modesta quantità si ossigeno nell’atmosfera dopo i 2,4 miliardi di anni fa era consumata dal decadimento della materia organica prodotta sulla superficie dell’oceano e non penetrava in profondità. I solfati portati nell’oceano dai fiumi subivano una riduzione batterica che li trasformava in H2S e questo reagiva con il ferro disciolto producendo pirite (FeS2) insolubile. Allo stesso tempo sparirono le formazioni di ferro a bande (BIF: banded iron formations) del periodo precedente che provavano l’abbondanza di ferro solubile negli oceani. Questo equilibrio si ruppe 700 milioni di anni fa e ritornarono le condizioni di oceano ricco di ferro fino a 530 milioni di anni fa dopo la fine della glaciazione. Poiché il ferro è essenziale alla vita marina esso ha favorito l’evoluzione degli eucarioti e lo sviluppo della vita del Cambriano.

Science, 10 Oct 2008, Vol. 322, pg. 200 - P. Martin Sander - I dinosauri Sauropodi sono stati gli animali più grandi che abbiano mai abitato la Terra. Il loro peso massimo è stimato fra 50 e 80 tonnellate superando i più grandi mammiferi o i dinosauri non sauropodi di un ordine di grandezza. Con una lunghezza del corpo di più di 40 m ed un’altezza di più di 17 m, anche le loro dimensioni sono uniche. Dall’inizio del tardo Triassico, circa 210 milioni di anni fa, i sauropodi si sono diversificati in 120 generi. Essi hanno dominato l’ecosistema per più di 100 milioni di anni dal medio Giurassico alla fine del Cretaceo, i mammiferi fino ad ora hanno dominato per la metà di questo tempo. Oltre ad essere dei giganti sono stati una razza di successo. La loro conoscenza ci ha portato a capire l’enigma del gigantismo. Le condizioni fisiche e chimiche nel Mesozoico (da 250 a 65 milioni di anni fa) erano probabilmente meno favorevoli di oggi per le piante e la vita animale. La concentrazione dell’ossigeno era, per esempio, molto più bassa. La variazione di altri fattori, come la massa delle terre emerse, la temperatura ambiente e la concentrazione della CO2 nell’atmosfera non era in relazione alle dimensioni dei sauropodi e quindi il gigantismo doveva dipendere dalla loro diversa biologia. I sauropodi avevano un corpo supportato da quattro gambe a forma di colonne e finivano con una lunga coda. Dal corpo si sollevava un lungo collo che portava una piccola testa. Il progetto del sistema orale, dentario e del collo indicava una dieta di nicchia basata su una sorgente particolare di cibo, essi non masticavano il cibo e la grande capacità dei loro intestini garantiva un lungo tempo di digestione per assimilare la grande quantità di cibo non masticato. La mancanza dell’apparato masticatorio ha permesso alla testa di rimanere piccola ed al collo di allungarsi e questo permetteva di raggiungere cibi non accessibili ad altri. Un grande corpo poneva problemi alla dissipazione del calore. Il lungo collo doveva essere attraversato da un grande volume di aria e questo favoriva lo scambio di calore. I sauropodi, dal pulcino all’individuo adulto crescevano da 10 kg a 100000 kg di 5 ordini di grandezza, la maturità riproduttiva avveniva nel secondo decennio di vita e questa rapidità di crescita si ha solo negli animali con un metabolismo basale come i mammiferi e gli uccelli. La deposizione delle uova e la generazione di molti piccoli nati è una caratteristica biologica dei sauropodi, in contrasto con la strategia dei grandi erbivori mammiferi che hanno un solo nato, ed ha garantito una lunga sopravvivenza della specie. Si pensa che il gigantismo dei sauropodi sia stato possibile per un insieme di innovazioni evolutive come la rapida crescita, un sistema respiratorio come quello degli uccelli ed un metabolismo flessibile. Studi con modelli hanno mostrato che un alto metabolismo è incompatibile con il gigantismo a causa del problema della dissipazione del calore, tuttavia questo modello assume che il metabolismo sia rimasto costante durante tutta la vita. Il gran numero di nati era compensato dalla loro maggiore vulnerabilità nel primo periodo, non essendo protetti come i pochi dei grandi mammiferi. Progressi nella comprensione del gigantismo si faranno sulla base della conservazione di una popolazione con molti giovani e alto potenziale di crescita.

Science, 7 Aug 2009, Vol. 325, pg. 710 - Peter U. Clark - L’ultimo massimo della glaciazione (LGM) è definito dal rilevamento del livello minimo dei mari nella recente storia geologica della Terra, quando i depositi di ghiaccio hanno raggiunto il loro massimo volume. Non si distinguono così i massimi locali di glaciazione che sono importanti per determinare dove è iniziata la glaciazione e come si è propagata. Il periodo della glaciazione copre l’intervallo da 10000 a 50000 anni fa e comprende il massimo nell’estensione dei depositi glaciali. L’evoluzione locale dei depositi nel tempo permette di valutare la storia della glaciazione e del cambiamento climatico. I dati del relative sea level (RSL), rilevati fra 26500 e 19000 anni fa, sono introdotti nel modello evolutivo della glaciazione insieme ai dati della variazione regionale dei depositi glaciali fino al raggiungimento del LGM (last glacial maximum) che è stato raggiunto fra 29 e 33 ka (1 ka=1000anni) fa, includendo il West Antarctic Ice Sheet (WAIS) nell’emisfero sud. La ritirata dei ghiacci nell’emisfero nord è iniziata fra 19 e 20 ka iniziando dal Greenland Ice Sheet (GIS) e questo scioglimento corrisponde ad un rapido aumento del livello marino di 10 m. Per l’emisfero sud, la regione meglio datata è quella del WAIS nel mare di Ross con il metodo del C14 che indica un ritiro dei ghiacci fra 13,9 e 15,2 ka con un rapido aumento del livello del mare a 14,5 ka. I ghiacciai montani hanno raggiunto la loro massima estensione a circa 30 ka, contemporaneo al massimo globale. Il primo ritiro dei ghiacciai montani dell’emisfero nord è sincrono con quello di tutte le altre regioni nord (19 ka), ma quelli tropicali sono iniziati prima. In conclusione, la durata del LGM (da 26,5 a 19 ka) è in accordo con la durata della massima estensione dei ghiacciai che sono rimasti in equilibrio climatico in tutto l’intervallo di 7500 ka. Nelle zone ad alta latitudine dell’emisfero nord, i cambiamenti del volume dei ghiacci sono stati condizionati dall’insolazione, dal contenuto di CO2 dell’atmosfera e dalla temperature superficiale del Pacifico tropicale. La combinazione di questi tre fattori spiega l’aumento dei ghiacci iniziali con la riduzione del livello marino al suo minimo. Il massimo dei depositi glaciali (da 33 a 29ka) si verifica quando l’insolazione estiva inizia a diminuire e si ha una piccola diminuzione della concentrazione di CO2 (15 ppm ca.). C’è una forte relazione temporale fra la temperatura superficiale del mare (SST) e l’aumento dei ghiacci, come il raffreddamento di 2-4 °C del Pacifico orientale verificatosi fra i 38 e i 30 ka, che ha provocato un ulteriore abbassamento del livello del mare di 13 m. Anche il WAIS ha raggiunto il suo massimo locale in questo periodo. La cronologia del LGM mostra che l’aumento dell’insolazione nell’emisfero nord fu il primo meccanismo a innescare la deglaciazione con la ritirata dei ghiacciai montani (da 19 a 20 ka), iniziando il processo dinamico che portò alla riduzione della loro massa. Il riscaldamento del Pacifico orientale tropicale deve essere iniziato 4-5 ka in anticipo e la ritirata del WAIS è iniziata a 14,5 ka. Anche i ghiacciai montani del Tibet e quelli dell’emisfero sud si sono ritirati fra 16 e 18 ka e per quelli del Tibet il ritardo si spiega con la forte influenza dei monsoni dell’Asia orientale che portavano umidità ai ghiacciai.