Un articolo pubblicato sulla rivista “Development” descrive una ricerca genetica che suggerisce che gli arti dei tetrapodi, e di conseguenza anche quelli degli esseri umani, potrebbero essersi evoluti a partire dalle branchie di pesci cartilaginei come gli squali e le razze. Una nuova analisi mostra la condivisione di un programma genetico tra quelle branchie e gli arti umani trovando le possibili prove a una teoria che era stata scartata oltre un secolo fa.

Karl Gegenbaur (1826-1903) fu un celebre anatomista tedesco le cui ricerche sull’anatomia comparativa furono importanti tra le altre cose per gli sviluppi delle ricerche sull’evoluzione. Nel 1878 propose l’ipotesi dell’evoluzione degli arti dei tetrapodi da una struttura analoga all’arco branchiale dei pesci cartilaginei. Nessuno riuscì a trovate prove nei fossili conosciuti e quell’idea venne abbandonata ma forse l’intuizione di Gegenbaur era giusta.

Un team guidato dal dottor Andrew Gillis del Dipartimento di Zoologia e del Laboratorio Biologico Marino dell’Università di Cambridge ha effettuato una ricerca sugli embrioni di una specie di razza chiamata Leucoraja erinacea. Le razze fanno parte del gruppo dei pesci cartilaginei come gli squali e, a differenza degli altri pesci, hanno lembi cutanei sostenuti da archi di cartilagine che proteggono le branchie. Questi lembi sono sostenuti da archi chiamati raggi branchiali che hanno un aspetto simile a dita.

Il risultato di questa ricerca è stato la scoperta di somiglianze a livello genetico tra il meccanismo di sviluppo degli archi branchiali in quelle razze e in quello degli arti negli esseri umani. In particolare, gli scienziati hanno individuato un gene fondamentale per lo sviluppo degli arti che è stato soprannominato “Sonic hedgehog” dal nome di una serie di videogiochi. Questo gene determina l’identità di ogni dito e la crescita dello scheletro di un arto negli esseri umani e, in maniera analoga, dei raggi branchiali negli embrioni di razza.

Il team di Andrew Gillis ha effettuato alcuni esperimenti per verificare l’influenza del gene Sonic hedgehog negli embrioni di Leucoraja erinacea. Se questo gene viene inibito nella prima fase dello sviluppo embrionale i raggi branchiali si formano ma sul lato sbagliato dell’arco branchiale. Se questo gene viene inibito durante una fase successiva dello sviluppo si formano meno raggi branchiali ma sul lato giusto dell’arco.

Questi esperimenti possono essere interpretati come prova che gli arti condividono un programma genetico con gli archi branchiali perché pinne e arti si sono evoluti dalla trasformazione di un arco branchiale in un vertebrato primitivo, come ipotizzato da Karl Gegenbaur. Tuttavia, lo stesso Andrew Gillis propone l’ipotesi alternativa che si tratti di strutture che si sono evolute separatamente riutilizzando lo stesso programma genetico.

Il problema è lo stesso che aveva portato ad abbandonare l’ipotesi di Karl Gegenbaur: la documentazione fossile è incompleta con un buco tra specie senza pinne e specie con pinne. Andrew Gillis e i suoi collaboratori stanno effettuando ulteriori ricerche sulla funzione di altri geni coinvolti nello sviluppo delle branchie delle razze e degli arti dei mammiferi.

Le moderne tecniche genetiche potrebbero compensare la mancanza di fossili che limita la ricerca paleontologica sullo sviluppo degli arti nei tetrapodi, un evento che ne ha fortemente condizionato l’aspetto fisico. Forse l’intuizione di Karl Gegenbaur era corretta, in ogni caso ricerche come quella condotta dal team di Andrew Gillis sta fornendo nuove informazioni su una fase importante dell’evoluzione di una gran quantità di animali e anche degli esseri umani.