Tetrapodi: definizione, evoluzione, caratteristiche ed esempi

La caratteristica più evidente di questo gruppo di animali è la presenza di quattro arti (da cui il suo nome, tetra=quattro e podos=piedi). Si tratta di un gruppo monofiletico, cioè tutti i suoi rappresentanti condividono un antenato comune, così come la presenza di questi arti, che costituiscono una "novità evolutiva" (cioè una sinapomorfia) presente in tutti i membri di questo gruppo.

Questo comprende anfibi e amnioti (anfibi, sinapsidi, rettili, uccelli e mammiferi), a sua volta, caratterizzati da arti pentadattili (con 5 dita) formati da una serie di segmenti articolati (ulna, radio, tibia e il perone) che permettono il movimento degli arti e lo spostamento del corpo. Questi segmenti sono funzionali alla locomozione e al supporto del corpo.

Si pensa che questi animali potessero essersi originati da un particolare gruppo di pesci dalle pinne carnose (Sarcopterygians) noti come tetrapodomorfi, dalle caratteristiche intermedie tra pesci e anfibi. I fossili di questi antichi pesci mostrano una transizione graduale verso strutture più adatte alla vita terrestre.

La conquista della terra è stato un processo evolutivo molto lungo che ha comportato modifiche morfologiche e fisiologiche in quasi tutti gli organismi, cominciata nel corso del Devoniano superiore (circa 408-360 milioni di anni fa), periodo in cui viveva Tiktaalik, già considerato un vertebrato terrestre. Durante questo periodo, si verificarono cambiamenti significativi nell'ambiente, che favorirono l'adattamento alla vita terrestre.

La transizione dall'acqua alla terra è quasi certamente un esempio di "radiazione adattativa". In questo processo, gli animali che acquisiscono certe caratteristiche (come arti primitivi per camminare o la capacità di respirare l'aria) colonizzano nuovi habitat che sono più favorevoli per la sopravvivenza (con nuove fonti di cibo, meno predatori, meno competizione con altre specie, ecc.) Tali modifiche sono legate alle differenze tra ambienti acquatici e terrestri. La capacità di adattarsi a questi nuovi ambienti ha permesso ai tetrapodi di esplorare una vasta gamma di nicchie ecologiche.

La spinta selettiva che avrebbe incoraggiato i primi anfibi ad approdare nell'ambiente terrestre si crede sia stata o la grande ricchezza di cibo rappresentata dagli insetti, che già abbondavano nelle sconfinate terre emerse, o l'esigenza di ricercare nuovi ambienti acquatici nei periodi di siccità. Inoltre, la pressione dei predatori acquatici potrebbe aver incentivato ulteriormente questo spostamento verso la terraferma.

La respirazione aerea, invece, era già stata adottata dai Ripidisti, che vivevano in ambienti asfittici esposti a periodi di siccità, e con la quale coadiuvavano la respirazione branchiale. Questa capacità di respirare aria ha rappresentato un vantaggio evolutivo cruciale nel passaggio alla vita terrestre.

Oltre alla comparsa degli arti, le modificazioni principali per l'adattamento subaereo consistettero nell'irrobustimento della struttura scheletrica per contrastare la forza di gravità, con la colonna vertebrale che si fuse nella regione sacrale con il cinto pelvico per sostenere gli arti posteriori. Questo rafforzamento ha consentito ai tetrapodi di muoversi efficacemente sulla terraferma.

D'altra parte, la spina dorsale tende a differenziarsi in quattro o cinque regioni, dalla regione craniale a quella caudale:

• Regione cervicale: che aumenta la mobilità della testa, permettendo una maggiore capacità di esplorazione dell'ambiente circostante.
• Tronco o regione dorsale: con costole che proteggono gli organi interni e contribuiscono alla struttura toracica.
• Regione sacrale: che si riferisce al bacino e dà l'impulso per la locomozione allo scheletro delle zampe. Questa regione è cruciale per il movimento e la stabilità.
• Regione caudale o della coda: con vertebre più semplici di quelle del tronco, che svolge un ruolo importante nell'equilibrio e nella comunicazione tra i tetrapodi.

Immagine: wikipedia

Le principali caratteristiche dei tetrapodi sono le seguenti:

• Costole: possiedono costole che aiutano a proteggere gli organi e nei tetrapodi primitivi si estendevano su tutta la spina dorsale. Gli anfibi moderni, per esempio, praticamente hanno perso le loro costole e nei mammiferi sono limitate solo alla parte anteriore del tronco. Questa struttura evolutiva riflette l'adattamento a diverse modalità di vita.
• Polmoni: i polmoni (che esistevano prima della comparsa dei tetrapodi e che associamo alla vita sulla terraferma) si sono evoluti in individui acquatici come gli anfibi, dove sono semplici sacche. Nei tetrapodi più evoluti, i polmoni sono diventati più complessi e efficienti nel supportare la vita terrestre.
• Cellule con cheratina: d'altra parte, una delle caratteristiche più importanti di questo gruppo è il modo in cui evitano che il loro corpo si disidrati, con squame, peli e piume formati da cellule morte e cheratinizzate, cioè impregnate di una proteina fibrosa, la cheratina. Questa protezione è fondamentale per la sopravvivenza in ambienti aridi.
• Riproduzione: un altro problema affrontato dai tetrapodi quando si sono spostati sulla terraferma è stato quello di rendere la loro riproduzione indipendente dall'ambiente acquatico, cosa che hanno ottenuto attraverso l'uovo amniotico nel caso di rettili, uccelli e mammiferi. Ontogenicamente e filogenicamente la comparsa degli annessi embrionali seguono l’ordine: Sacco del tuorlo, comune alla maggior parte dei vertebrati, amnios, corion, allantoide, caratteristici degli amnioti e placenta, tipica dei soli mammiferi Euteri seppur si presenta rudimentale nei Metateri. Questo sviluppo embrionale avanzato ha permesso una maggiore sopravvivenza delle specie terrestri.
• Larve: gli anfibi mostrano una diversità di modalità riproduttive con uno stadio larvale (ad esempio i girini nelle rane) con branchie esterne, e parte del loro ciclo riproduttivo avviene in acqua, a differenza di altri anfibi come alcune salamandre. Questo ciclo rappresenta un importante collegamento tra la vita acquatica e quella terrestre.
• Ghiandole salivari: tra le altre caratteristiche dei tetrapodi, possiamo citare lo sviluppo di ghiandole salivari per lubrificare il cibo e la produzione di enzimi digestivi, una lingua grande e muscolosa che funziona per catturare il cibo, come nel caso di alcuni rettili, la protezione e la lubrificazione degli occhi per mezzo di palpebre e ghiandole lacrimali, la ricezione del suono e la sua trasmissione all'orecchio interno. Queste caratteristiche sono cruciali per la sopravvivenza e l'adattamento nei diversi ambienti terrestri.

Essendo un gruppo molto diverso, citeremo gli esempi più curiosi e sorprendenti di ogni gruppo che possiamo trovare oggi:

Tetrapodi anfibi

Include anuri (rane), urodeli (salamandre e tritoni) e gimnofioni o cecilidi. Gli esempi includono:

• Rana dorata (Phyllobates terribilis): così particolare per la sua sorprendente colorazione che funge da avvertimento per i predatori.
• Salamandra comune (Salamandra salamandra): con la sua pelle brillante che è una difesa contro i predatori grazie alle sue secrezioni tossiche.
• Cecilidi (anfibi che hanno perso le zampe, cioè sono apodi): ricordano i lombrichi, con rappresentanti come la Caecilia thompsoni, che può raggiungere fino a 1,5 metri di lunghezza. Questi animali vivono sottoterra e si sono adattati a un'esistenza fossoriale.

Tetrapodi sauropsidi

Include rettili, tartarughe e uccelli come:

• Micrurus brasiliensis: con il suo potente veleno, utilizza un sistema di autodifesa altamente sviluppato.
• La tartaruga matamata (Chelus fimbriatus): curiosa per il suo spettacolare mimetismo che le permette di nascondersi dai predatori.
• Uccelli del paradiso (Paradiseidi): rari e dai bellissimi colori, noti per le loro elaborate danze di corteggiamento.

Tetrapodi sinapsidi

Include mammiferi come:

• Ornitorinco (Ornithorhynchus anatinus): un rappresentante semiacquatico molto curioso con caratteristiche uniche tra i mammiferi, come il becco simile a quello di un'anatra e la capacità di deporre uova.
• La volpe volante dal capo dorato (Acerodon jubatus): uno dei mammiferi volanti più incredibili, noto per le sue dimensioni impressionanti e il ruolo ecologico come impollinatore.
• Talpa dal muso stellato (Condylura cristata): con abitudini sotterranee uniche e un muso estremamente sensibile che utilizza per trovare cibo nel terreno.

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