Ricostruzione artistica di Paradoryphoribius chronocaribbeus gen. e sp. nov. nei muschi. Credito: Arte originale creata da Holly Sullivan
I tardigradi, noti anche come orsi d'acqua, sono un gruppo eterogeneo di carismatici invertebrati microscopici noti soprattutto per la loro capacità di sopravvivere a condizioni estreme. Un famoso esempio è stato un viaggio nello spazio del 2007 in cui i tardigradi sono stati esposti al vuoto spaziale e alle dannose radiazioni solari ionizzanti e sono riusciti ancora a sopravvivere e riprodursi dopo essere tornati sulla Terra. I tardigradi si trovano in tutti i continenti del mondo e in diversi ambienti tra cui marino, d'acqua dolce e terrestre.
I tardigradi sono sopravvissuti a tutti e cinque gli eventi di grande estinzione di massa del Fanerozoico, ma i primi tardigradi dall'aspetto moderno sono conosciuti solo dal Cretaceo, circa 80 milioni di anni fa. Nonostante la loro lunga storia evolutiva e distribuzione globale, la documentazione sui fossili di tardigradi è estremamente scarsa. A causa delle loro dimensioni microscopiche e del corpo non biomineralizzante, la possibilità che i tardigradi si fossilizzino è piccola.
In un documento che sarà pubblicato il 6 ottobre 2021, in Proceedings della Royal Society B i ricercatori descrivono un nuovo fossile di tardigrado dall'aspetto moderno che rappresenta un nuovo genere e una nuova specie. Lo studio ha utilizzato la microscopia laser confocale per ottenere immagini a risoluzione più elevata di importanti caratteristiche anatomiche che aiutano nelle analisi filogenetiche per stabilire il posizionamento tassonomico del fossile.
A sinistra) Veduta laterale di Paradoryphoribius chronocaribbeus gen. e sp. nov. osservato con luce trasmessa allo streomicroscopio (in alto) e con autofluorescenza al microscopio laser confocale (in basso). A destra) Veduta ventrale di Paradoryphoribius chronocaribbeus gen. e sp. nov. osservato con luce trasmessa allo streomicroscopio (in alto) e con autofluorescenza al microscopio laser confocale (in basso). Credito: Immagini di Marc A. Mapalo
Il nuovo fossile Paradoryphoribius cronocaribbeus è solo il terzo fossile di ambra tardigrada ad essere completamente descritto e formalmente nominato fino ad oggi. Gli altri due fossili di tardigradi dall'aspetto moderno completamente descritti lo sono Milnesium swolenskyi ed Beor leggi, entrambi conosciuti dall'ambra del Cretaceo in Nord America. Paradoriforbio è il primo fossile trovato incastonato nel Miocene (circa 16 milioni di anni fa) nell'ambra dominicana e il primo fossile rappresentante della superfamiglia tardigrada Isohypsibioidea.
Il coautore Phillip Barden, New Jersey Institute of Technology, ha presentato il fossile all'autore principale Marc A. Mapalo, Ph.D. Il candidato e autore senior Professor Javier Ortega-Hernández, entrambi presso il Dipartimento di Biologia Organismica ed Evolutiva, Università di Harvard. Il laboratorio di Barden ha scoperto il fossile e ha collaborato con Ortega-Hernández e Mapalo per analizzare il fossile in dettaglio. Mapalo, specializzato in tardigradi, ha preso l'iniziativa nell'analisi del fossile utilizzando microscopi confocali situati presso l'Harvard Center for Biological Imaging.
"La difficoltà di lavorare con questo campione di ambra è che è troppo piccolo per dissezionare i microscopi, avevamo bisogno di un microscopio speciale per vedere completamente il fossile", ha detto Mapalo. In generale, la luce trasmessa dai microscopi da dissezione funziona bene per rivelare la morfologia di inclusioni più grandi come insetti e ragni nell'ambra. Paradoriforbio, tuttavia, ha una lunghezza totale del corpo di soli 559 micrometri, ovvero poco più di mezzo millimetro. Su una scala così piccola un microscopio da dissezione può solo rivelare la morfologia esterna del fossile.
Fortunatamente, la cuticola di Tardigrade è composta da chitina, una sostanza fibrosa di glucosio che è un componente primario delle pareti cellulari dei funghi e degli esoscheletri degli artropodi. La chitina è fluorescente e facilmente eccitata dai laser, rendendo possibile visualizzare completamente il fossile di tardigrado utilizzando la microscopia laser confocale. L'uso della microscopia laser confocale invece della luce trasmessa per studiare il fossile ha creato gradi di fluorescenza consentendo una visione più chiara della morfologia interna. Con questo metodo Mapalo ha potuto visualizzare integralmente due caratteri molto importanti del fossile, gli artigli e l'apparato buccale, ovvero l'intestino anteriore dell'animale anch'esso costituito da cuticola.
"Anche se esternamente sembrava un tardigrado moderno, con la microscopia laser confocale abbiamo potuto vedere che aveva questa organizzazione anteriore unica che ci garantiva di erigere un nuovo genere all'interno di questo gruppo esistente di superfamiglie di tardigradi", ha detto Mapalo. “Paradoriforbio è l'unico genere che ha questa specifica disposizione unica del carattere nella superfamiglia Isohypsibioidea.
"I fossili tardigradi sono rari", ha detto Ortega-Hernández. "Con il nostro nuovo studio, il conteggio completo include solo quattro esemplari, di cui solo tre sono formalmente descritti e nominati, inclusi Paradoriforbio. Questo documento comprende fondamentalmente un terzo della documentazione fossile di tardigradi conosciuta fino ad oggi. Inoltre, Paradoriforbio offre gli unici dati su un apparato buccale tardigrado nella loro intera documentazione fossile.
Gli autori notano che esiste un forte pregiudizio di conservazione per i fossili di tardigradi nell'ambra a causa delle loro piccole dimensioni e delle preferenze dell'habitat. Pertanto, i depositi di ambra forniscono la fonte più affidabile per trovare nuovi fossili di tardigradi, anche se ciò non significa che trovarli sia un compito facile. La scoperta di un fossile di tardigrado nell'ambra dominicana suggerisce che anche altri siti campionati di frequente, come i depositi di ambra birmana e baltica, potrebbero ospitare fossili di tardigrado. Storicamente c'è un pregiudizio verso inclusioni più grandi nell'ambra poiché inclusioni piccole come i tardigradi sono difficili da vedere e richiedono capacità di osservazione estremamente buone, nonché alcune conoscenze specialistiche.
"Gli scienziati sanno dove i tardigradi si inseriscono ampiamente nell'albero della vita, che sono imparentati con gli artropodi e che hanno un'origine profonda durante l'esplosione del Cambriano. Il problema è che abbiamo questo phylum estremamente solitario con solo tre fossili nominati. La maggior parte dei fossili di questo phylum si trova nell'ambra ma, poiché sono piccoli, anche se sono conservati può essere davvero difficile vederli", ha detto Ortega-Hernández.
Mapalo ha convenuto: "Se osservi la morfologia esterna dei tardigradi, potresti presumere che non ci siano cambiamenti avvenuti all'interno del corpo dei tardigradi. Tuttavia, utilizzando la microscopia laser confocale per visualizzare la morfologia interna, abbiamo visto caratteri che non si osservano nell'estensione delle specie ma si osservano nei fossili. Questo ci aiuta a capire quali cambiamenti nel corpo si sono verificati nel corso di milioni di anni. Inoltre, questo suggerisce che anche se i tardigradi possono essere gli stessi esternamente, alcuni cambiamenti si stanno verificando internamente".
Mapalo e Ortega-Hernández continuano a utilizzare la tecnologia di microscopia laser confocale per studiare altri tardigradi nell'ambra nella speranza di espandere la documentazione fossile di tardigradi.
Riferimento: “Un tardigrado in ambra dominicana” 6 ottobre 2021, Proceedings della Royal Society B.
DOI: 10.1098 / rspb.2021.1760
