Gli squali non esistono?

Gli squali, le razze, le mante e le chimere sono uno dei tre principali gruppi di vertebrati. Queste oltre 1.200 specie sono componenti chiave degli ecosistemi marini e il loro studio ha contribuito a ricostruire l'evoluzione dei genomi e dei fenotipi dei vertebrati. Secondo lo studio not peer reviewed “Phylogenomics and the origins of sharks”, pubblicato su bioRxiv da Chase Doran Brownstein e Thomas Near del Department of Ecology and Evolutionary Biology della Yale University, che ha indagato la genomica di specie di squali e di loro parenti stretti, «Contrariamente a quanto ipotizzato da studi basati su dati genetici più limitati, non tutti gli squali potrebbero appartenere allo stesso gruppo biologico».

In un saggio del 1981, il biologo evoluzionista Stephen Jay Gould rivelava una verità controintuitiva: animali acquatici come i dipnoi e i celacanti sono più strettamente imparentati con i tetrapodi – vertebrati a quattro arti – che con i salmoni, gli spinarelli e molte altre creature che chiamiamo a "pesci", come diceva Gould, «Di sicuro non esiste un pesce». Gli squali potrebbero essere in una situazione simile.

Gli squali, insieme a razze, pastinache e altre creature marine con uno scheletro cartilagineo, fanno parte di un gruppo chiamato Condritti, che condivideva un antenato comune con i pesci ossei vissuti più di 400 milioni di anni fa. Gavin Naylor, biologo evoluzionista del Florida Museum of Natural History di Gainesville, spiega su Nature che «Queste creature, con l'aspetto che hanno oggi o comunque riconoscibili come squali, esistono da 330 milioni di anni».

Gli scienziati non sono certi di come le diverse specie dei Condritti siano imparentate tra loro. Studi anatomici come “Revealing Less Derived Nature of Cartilaginous Fish Genomes with Their Evolutionary Time Scale Inferred with Nuclear Genes”, pubblicato su PLOS One nel giugno 2013, hanno concluso che i batoidi - razze e pastinache - erano o distinti da tutti gli squali, oppure membri di un sottogruppo di squali. Studi basati su dati genetici limitati hanno spesso classificato squali e batoidei come gruppi evolutivi distinti. Sempre più spesso, i ricercatori stanno ridisegnando l'albero filogenetico del regno animale utilizzando interi genomi, giungendo talvolta a conclusioni sconcertanti e controverse . Ma gli squali non hanno ancora ricevuto la stessa attenzione.

Gli autori della nuova ricerca evidenziano che «Lo studio dei genomi può modificare drasticamente le ipotesi sulle relazioni tra le specie. In questo studio, ricostruiamo la filogenesi di squali, razze, mante e chimere utilizzando i genomi di 48 specie, prendendo di mira diversi tipi di marcatori genomici. Nonostante la crescente disponibilità di sequenze genomiche di organismi non modello, le parti storicamente controverse dell'Albero della Vita rimangono non testate con l’utilizzo di dati genomici. Gran parte del lavoro su questo gruppo di animali ha presupposto che gli squali costituiscano un gruppo naturale. Il nuovo studio sfrutta per la prima volta i dati genomici per testare questa ipotesi e i due scienziatispiegano che «Sorprendentemente, dimostriamo che diverse regioni del genoma confutano o supportano l'ipotesi che gli squali formino un gruppo naturale escludendo razze e mante. Questo da un'inaspettata scossa alla nostra comprensione delle relazioni tra alcuni dei più antichi cladi di vertebrati viventi».

I due scienziati hanno esaminato due tipi di dati: 840 sequenze codificanti per proteine condivise tra le specie e circa 350 regioni "ultraconservate", sequenze a lenta evoluzione che probabilmente svolgono funzioni importanti, ma spesso sconosciute. Analizzando alcune parti "ultra-conservate" del genoma, i due ricercatori hanno scoperto che l'ordine degli Hexanchiformes, che comprende 7 specie di squali, potrebbe appartenere a una linea evolutiva distinta dal gruppo che comprende tutti gli altri squali, nonché razze e mante.

Lo studio evidenzia che «Sebbene le relazioni filogenetiche dei condroitti (i pesci cartilaginei, ndr) siano relativamente coerenti tra le diverse analisi, i diversi marcatori molecolari producono risultati contrastanti sulla monofilia degli squali. Gli esoni (sequenze codificanti di un gene negli eucarioti, ovvero le porzioni di DNA trascritte in RNA messaggero – mRNA - maturo e tradotte in proteine) supportano la visione tradizionale secondo cui gli squali sono monofiletici (gruppo di organismi che si presume derivino da un antenato comune), mentre gli elementi ultraconservati e i marcatori nucleari legacy suggeriscono invece che gli squali frangiati e gli squali manzo (Hexanchiformes), che conservano la struttura mandibolare ancestrale dei pesci cartilaginei, siano il lignaggio fratello di tutti gli altri squali e razze».

Nature ha dedicato un articolo allo studio e conferma che i suoi risultati suggeriscono che «La maggior parte degli animali che comunemente vengono chiamati squali siano più strettamente imparentati con razze e mante che con le specie di squali esanchiformi, proprio come Gould aveva già sottolineato per alcune specie chiamate pesci. I biologi definiscono tali gruppi parafiletici».

Che un gruppo di animali sia parafiletico o meno sono sottigliezze che non tolgono certo il sonno alla maggior parte degli scienziati, come scrivono Brownstein e Near, «La questione se gli squali siano monofiletici o parafiletici ha scarso impatto sulle inferenze relative alla scala temporale dell'evoluzione degli squali o alle origini di tratti chiave, come la loro ecologia ancestrale e le dimensioni del genoma». Ma Naylor fa notare che «Avere una filogenesi accurata è un passo avanti per comprendere i processi che hanno plasmato la vita».

Lo studio ha collegato la diversificazione delle specie di pesci cartilaginei viventi alla trasformazione degli ecosistemi marini durante il Mesozoico medio, confermando che «La diversità degli squali viventi è il prodotto di una rapida diversificazione antica. Di conseguenza, i nostri risultati suggeriscono che, nonostante l'incertezza sulla monofileticità degli squali, è comunque possibile raggiungere un consenso sui principali eventi evolutivi in questo iconico lignaggio di vertebrati».

Per Brownstein, «Questo risultato implica che le razze siano solo un altro tipo di squalo e che la struttura corporea degli squali sia nata prima».
I due ricercatori concludono: «Propendiamo per l'ipotesi che gli squali siano parafiletici, in parte perché questo albero filogenetico è stato supportato in modo più convincente dalla nostra analisi rispetto a uno monofiletico. Potrebbe essere necessario sequenziare un maggior numero di specie di squali e analizzare altri tipi di marcatori genetici per determinare quale dei due alberi sia corretto».