Galileo Giornale di scienza e problemi globali

I primi a respirare a senso unico

Alligatori e uccelli sono separati da metri d’altezza, eppure respirano allo stesso modo. Lo dimostra uno studio pubblicato su Science e condotto da due ricercatori dell'Università dello Utah, che attribuisce all'archeosauro, un rettile insettivoro di taglia media vissuto 246 milioni di anni fa e antenato comune di coccodrilli e uccelli, il primo esempio di respirazione unidirezionale. Fino ad ora gli scienziati pensavano che fossero stati gli uccelli i primi animali a presentare questo sistema respiratorio.

Nei mammiferi l’aria passa a doppia via attraverso i bronchi per arrivare ai polmoni dove, in strutture a fondo cieco (alveoli polmonari), l’ossigeno viene ceduto ai tessuti per produrre energia. Nei polmoni degli uccelli, invece, l’aria inspirata si muove in una sola direzione passando in strutture tubulari chiamate parabronchi, dove avviene lo scambio gassoso. Oltre ai polmoni sono presenti delle sacche, che si espandono come fisarmoniche riempiendosi d’aria e permettendo agli uccelli di alleggerire il loro peso e avere una riserva di ossigeno durante il volo. Gli alligatori non hanno sacche d’aria, ma Collent Farmer e Kent Sanders hanno dimostrato, grazie a tre diversi esperimenti, che anche nei polmoni di questi animali l’aria fluisce in un unica direzione.

Per prima cosa i ricercatori statunitensi hanno inserito nei polmoni di sei alligatori americani uno strumento per misurare la velocità e la direzione del flusso d'aria. In un secondo esperimento gli scienziati hanno pompato l'aria dentro e fuori i polmoni di quattro alligatori morti (e, specificano i ricercatori, non uccisi per l'esperimento). Infine Farmer e Sanders hanno spinto, dentro e fuori da un polmone di un altro animale morto, dell'acqua con dentro una piccola perla fluorescente, registrandone il movimento unidirezionale. 

Grazie a queste analisi i ricercatori hanno concluso che i numerosi bronchi primari e secondari si ramificano allontanandosi dal punto di passaggio dell’aria. Quindi l'aria è costretta a percorrere una via verso i polmoni diversa da quella di uscita. “I nostri dati - dice Farmer - provano che l’unidirezionalità del flusso d’aria nei polmoni è antecedente alla comparsa di pterosauri, dinosauri e uccelli e potrebbe risalire a un antenato comune alle linee evolutive di questi animali e a quella dei coccodrilli”. Grazie a questo tipo di respirazione il loro progenitore sarebbe stato in grado di sopravvivere durante la terribile estinzione di massa avvenuta 251 milioni di anni fa, chiamata “La Grande Morte”.

In quell'epoca, per cause ancora sconosciute (forse la caduta di un asteroide sul pianeta o una massiccia attività vulcanica) l’atmosfera divenne calda, arida e con livelli di ossigeno pari al 12 percento (poco più della metà di quanto presente oggi nell’atmosfera). Questo portò alla morte del 70 per cento delle specie terrestri e del 96 per cento di quelle marine. Secondo i ricercatori, gli archeosauri, grandi almeno un metro, sarebbero riusciti meglio di altri a sostenere i forti affaticamenti dovuti al poco ossigeno disponibile grazie alle valvole. Questo vantaggio sarebbe poi stato tramandato sia alla linea di discendenza che ha portato ai coccodrilli e agli alligatori, sia a quella che ha portato agli pterosauri, ai dinosauri e agli uccelli. (a.g.)

Riferimento: Science doi:10.1126/science.1180219

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