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I segreti evolutivi nella fossa del messel

Nel mezzo di una foresta a circa 20 minuti dalla città di Darmstadt, nella Germania centrale, si trova una miniera di miniera dismessa larga mezzo miglio. Oggi cespugli di cespugli coprono il fondo, dove sentieri sterrati si snodano tra stagni di acqua piovana pieni di alghe verde brillante. Una sgorbia profonda 200 piedi nella campagna boscosa, la fossa di Messel non sembra a prima vista degna di essere preservata, non importa se visitarla, ma dal 1995 è stata un sito del patrimonio mondiale dell'Unesco, grazie a una serie di eventi sfortunati che iniziano circa 48 milioni di anni fa.

Il mondo era un posto molto diverso allora, durante il periodo noto agli scienziati come Eocene. I livelli di anidride carbonica nell'atmosfera erano più alti di oggi (almeno, per il momento), producendo un effetto serra di temperature vertiginose. Nell'Artico, i coccodrilli giganti nuotavano in acque calde tra le felci. Una foresta pluviale tropicale ha coperto l'Antartide. Le forme dei continenti sarebbero per lo più riconoscibili, sebbene l'India fosse ancora in rotta di collisione con l'Asia che avrebbe formato l'Himalaya. I livelli del mare erano circa 150 piedi più alti di oggi, quindi l'Europa non era una massa continentale in gran parte continua ma un vasto arcipelago.

Il posto ora occupato dal nuovo centro visitatori Messel Pit, evidentemente elegante, in cemento e vetro - che include un viaggio indietro nel tempo attraverso un pozzo virtuale - era, nell'Eocene, vicino a un lago profondo che al suo apice era largo circa due miglia . Il lago divenne una trappola mortale per innumerevoli animali e la geochimica in concerto con milioni di anni di accumulo di sedimenti vegetali e minerali avrebbe preservato in modo sorprendente le caratteristiche delle carcasse affondate.

Materiale in decomposizione animale e vegetale seppellito e schiacciato sotto una tremenda pressione in milioni di anni di rese, ogni bambino di scuola conosce il combustibile fossile, in questo caso principalmente lo scisto bituminoso, strati di morbida pietra grigia impregnata di olio. Questi depositi attirarono i minatori dalla fine del 1800 agli anni '70, quando la miniera a cielo aperto si chiuse e fu dimenticata da tutti, tranne un piccolo gruppo di persone che voleva estrarre non il combustibile ma i fossili.

Circa 48 milioni di anni fa, la fossa di Messel era il sito di un lago profondo, largo circa due miglia al suo apice, dove morirono migliaia di animali. Nel corso del tempo, strati di argilla e alghe morte hanno conservato gli esemplari come fiori premuti tra le pagine di un libro. (Berthold Steinhilber) Queste sono le tartarughe che sono state probabilmente avvelenate durante la copulazione. (Jonathan Blair / Corbis) Uno scarabeo di cervo mostra i suoi colori. (Berthold Steinhilber) Un ricercatore esamina il fossile di un cavallo primordiale ( Eurohippus ) che aveva le dimensioni di un terrier moderno. (Berthold Steinhilber) Un ricercatore che lavora su un fossile di Titanomyrma giganteum, una formica che cresceva grande come un colibrì. (Berthold Steinhilber) Il fossile di uno scarafaggio ( Blattodea ), lungo circa due pollici. (Berthold Steinhilber) Il fossile di un coccodrillo preistorico. Un esemplare simile fu scoperto dai minatori nel 1875. (Berthold Steinhilber)

La parola di scoperte sorprendenti si è diffusa rapidamente. E a parte un forse comprensibile attacco di miopia civica quando il governo locale ha pensato di trasformare il gigantesco buco nel terreno in una discarica - una proposta a cui paleontologi e altri si sono opposti bruscamente per 20 anni, prevalente nel 1992 - il sito è stato apprezzato come il il più grande fossile del suo genere. "Tutti nella paleontologia dei vertebrati conoscono Messel", afferma il paleontologo della Johns Hopkins University Ken Rose. “Non c'è davvero posto al mondo che paragona. Gran parte di ciò che sappiamo da quel periodo di tempo viene da lì. ”

L'Eocene, da 56 milioni a 34 milioni di anni fa, è stato un punto di svolta cruciale nella storia della vita sulla Terra, un'epoca in cui noi stessi abbiamo un debito considerevole, poiché è in quel momento che i mammiferi sono entrati in proprio e si sono evoluti per occupare l'ecologia nicchie liberate dall'estinzione dei dinosauri. A Messel Pit, gli scheletri di mammiferi a bizzeffe sono conservati intatti, spesso con i contorni di pelliccia e carne ancora visibili nella roccia circostante. Opossum primitivi, cavalli delle dimensioni di fox terrier, un formichiere, otto specie di pipistrelli e un primate simile a un lemure che potrebbe essere un primo ramo dell'albero genealogico dell'umanità: questi e molti altri fossili forniscono uno sguardo ai lontani antenati delle specie che conosciamo oggi.

Mentre i paleontologi spesso aggrottano le sopracciglia alla prospettiva di visitatori che camminano intorno ai loro scavi, Messel Pit, che è gestito dal Senckenberg Research Institute di Francoforte, è aperto al pubblico per visite guidate. Un giorno d'autunno seguo la geologa Marie-Luise Frey del centro visitatori da $ 6, 5 milioni, aperto nel 2010, in fondo alla fossa. Mi conduce fuori dal sentiero lastricato sul dolce pendio di uno scavo recentemente chiuso. Scaglie di scisto di olio essiccato scricchiolano sotto i miei stivali. Un angolo acuto rivela dove i paleontologi tagliano gli strati di scisto con una motosega, rimuovendo grossi blocchi prima di staccarli attentamente per cercare fossili nascosti.

I bordi dello scavo assomigliano alle pagine di un libro bruciato. Ancora oggi, lo scisto bituminoso è principalmente acqua. Mentre si asciuga, spiega Frey in tedesco, lo scisto bituminoso diventa fragile come la pasta fillo e alla fine si sbriciola in polvere. Sto cercando di immaginare il luogo com'era prima, ma l'aria fredda che cade, le foglie che girano, il rombo dei macchinari in una vicina fabbrica di ghiaia non mi aiuta a mettermi in una giungla 48 milioni di anni fa.

Noto alcuni ciottoli sospetti e ne raccolgo uno. Ha le dimensioni di una pralina. " Das ist ein Koprolith ", mi dice vivacemente Frey - un "coprolite", un paleontologo che parla per un pezzo di cacca fossilizzata. Probabilmente questo è stato prodotto da un pesce molto grosso, dice: "Puoi ancora dire cosa hanno mangiato esaminandoli." Seguo Frey più lontano nella fossa, desideroso di capire come è arrivato questo posto.

Ad un certo punto circa 50 milioni di anni fa, l'acqua sotterranea entrò in contatto con una vena di roccia fusa. Scoppiò vapore ad alta pressione, formando un cratere con i lati ripidi. Mentre l'acqua filtrava, creava un lago più simile a un bicchiere che a una scodella di zuppa. Qualsiasi animale caduto affondò rapidamente sul fondo.

Tuttavia, questo da solo non spiega perché così tanti mammiferi terrestri - per non parlare di uccelli, pipistrelli e insetti - siano morti qui. Una teoria è che l'anidride carbonica gorgoglia periodicamente dal profondo del fondo del lago, soffocando gli animali vicino alla riva. Un'altra possibilità è che alcune fioriture di alghe estive fossero tossiche, avvelenando gli animali che avevano scelto il momento e il luogo sbagliati per placare la loro sete. O forse animali più piccoli sono morti nelle vicinanze e sono stati lavati da piccole inondazioni o corsi d'acqua precipitanti.

Il lago era così profondo che l'ossigeno non circolava vicino al fondo, il che significava che non c'erano alimentatori inferiori per consumare gli animali morti e morenti. Anno dopo anno, le alghe che profilavano la superficie del lago fiorirono e morirono, e così strati di argilla fine e microrganismi morti si spostarono sul fondo. Ogni strato era spesso come una ciocca di capelli. Ci sono voluti 250 anni per accumulare un pollice di fango. Nel corso di milioni e milioni di anni, piante e animali sono stati preservati come fiori premuti tra le pagine di un libro e le alghe e altre sostanze organiche si sono trasformate in scisti bituminosi.

Tra le migliaia di fossili che i paleontologi hanno recuperato a Messel Pit ci sono esemplari che rappresentano quasi 45 diverse specie di mammiferi. Questi reperti sono fondamentali per capire come si sono evolute le creature a sangue caldo. Mammiferi e dinosauri apparvero quasi contemporaneamente circa 200 milioni di anni fa. Ma i dinosauri erano così ben adattati all'ambiente che affollarono qualsiasi competizione. I mammiferi vivevano ai margini, per lo più minuscole creature che si guadagnavano da vivere mangiando insetti sotto la copertura dell'oscurità. "Hanno appena cercato di stare alla larga", afferma Thomas Lehmann, paleontologo del Senckenberg Research Institute. E così è andato per quasi 150 milioni di anni.

Poi, in un attimo, tutto è cambiato, apparentemente quando un asteroide o una cometa ha colpito la Terra 66 milioni di anni fa e ha cambiato radicalmente il clima, spazzando via i rettili giganti. La diversità delle specie trovate tra i fossili della fossa di Messel rivela che i mammiferi si precipitarono a riempire ogni vuoto ecologico vuoto che potevano trovare. "Hanno davvero provato di tutto: volare, saltare, correre, abitare sugli alberi, mangiare le formiche", afferma Lehmann. "Dal punto di vista dell'evoluzione, Messel è un laboratorio fantastico per vedere cosa ci potrebbe aver dato la vita."

Potrebbe, ma in molti casi no. Gli esemplari più affascinanti di Messel possono essere quelle specie che non hanno parenti viventi, anche se sembrano stranamente familiari. Nel centro visitatori, i bambini si affollano intorno per osservare un conservatore armato di spazzolini da denti, stucchi dentali e bisturi che pulisce strati di olio di scisto da un fossile rinvenuto poche settimane prima. Per me, lo scheletro di Ailuravus macrurus sembra quello di uno scoiattolo gigante. È lungo un metro e mezzo, compresa la sua folta coda. Vicino alle costole una macchia nera traccia il tratto digestivo fossilizzato della creatura. Nonostante la sua coda, Ailuravus non è antenato di scoiattoli. È un vicolo cieco evolutivo; Ailuravus e tutti i suoi parenti si estinsero più di 37 milioni di anni fa. Perché? Forse sono stati vittima di cambiamenti climatici, o di un concorrente meglio adattato, di fonti alimentari in via di scomparsa o di semplice sfortuna.

La somiglianza di Ailuravus con uno scoiattolo moderno è un esempio di convergenza evolutiva. Dato il tempo sufficiente, gli adattamenti possono portare a soluzioni quasi identiche - code folte, per esempio, o zampe posteriori potenti, simili a canguri - che spuntano in diverse specie. "È come usare gli stessi Lego per costruire forme diverse", afferma Lehmann.

E ci sono molte forme nella Messel Pit. I fossili squisitamente conservati hanno fornito ai paleontologi approfondimenti senza precedenti sulle strategie adattative - alcune efficaci, altre no - adottate dai mammiferi per l'alimentazione, il movimento e persino la riproduzione. Ad esempio, il contenuto del piccolo stomaco del cavallo preistorico - foglie fossilizzate e semi d'uva - indica che l'animale non era un estirpatore ma un browser, che mangiava ciò che trovava sul suolo della foresta. I paleontologi hanno anche trovato otto esemplari fossilizzati di fattrici gravide, ciascuna con un solo puledro. Questa scoperta suggerisce che i primi cavalli avevano già adottato il comportamento della mandria, poiché la cura congiunta sarebbe il modo migliore per garantire la sopravvivenza di un piccolo numero di prole.

Tali scoperte fanno sembrare il luogo meno un cimitero di una capsula del tempo che racchiude un ecosistema di 48 milioni di anni. "Non è solo paleontologia, è biologia", afferma Jens Lorenz Franzen, un paleontologo in pensione che ha lavorato presso il Senckenberg Research Institute e ha contribuito a scavare alcuni dei reperti più straordinari di Messel. "Possiamo ricostruire il mondo vivente di quell'epoca".

I segreti evolutivi nella fossa del messel