Perché non ci sono pipistrelli che corrono o camminano come gli uccelli?

I pipistrelli sono il gruppo di mammiferi più numeroso in termini di specie, secondi solo ai roditori. Da soli coprono infatti circa il 20% dell'intera classe mammalia, per un totale di oltre 1.400 specie diverse. Tuttavia, sono tutti relativamente simili tra loro, sia in termini di forme che di ruolo ecologico ricoperto all'interno degli ecosistemi, soprattutto se paragonati con gli altri vertebrati volatori per eccellenza che dominano i nostri cieli: gli uccelli.

A differenza di questi ultimi, infatti, non esistono per esempio specie che hanno rinunciato al volo per adattarsi a una vita a terra. Non ci sono pipistrelli che si comportano come gli struzzi, che nuotano in acqua come le anatre oppure che, come gli albatros, vivono in oceano aperto buona parte della loro esistenza.

Perché queste differenze? Uno studio recente, pubblicato su Nature Ecology and Evolution, potrebbe finalmente aver trovato una risposta inaspettata.

non perderti questo articolo

Come i primi uccelli predatori hanno “plasmato” il volo delle cicale nel tempo

Uccelli e pipistrelli hanno infatti imboccato due strade evolutive molto diverse per conquistare i cieli. Nei chirotteri, l'evoluzione delle "ali" e degli arti posteriori è strettamente legata e prosegue di pari passo (infatti la membrana del patagio li tiene collegati), impendendo loro di sviluppare un numero maggiore di forme, adattamenti e di occupare nicchie ecologiche nuove, cosa che invece hanno fatto molto meglio gli uccelli, le cui ali e zampe evolvono in maniera totalmente indipendente, permettendo di esplorare nuove forme e adattamenti.

L'evoluzione del volo: due strade diverse per pipistrelli e uccelli

L'obiettivo iniziale dei ricercatori era in realtà dimostrare come uccelli e pipistrelli si fossero evoluti in maniera simile nel tempo. Gli scienziati si aspettavano infatti che il patagio e le zampe dei pipistrelli si fossero evolute indipendentemente, proprio come le ali e gli arti degli uccelli. Sorprendentemente, però, hanno scoperto che era successo l'esatto contrario. I ricercatori pensavano che l'origine del volo nei vertebrati richiedesse arti anteriori specializzati per volare e quelli posteriori adattati a scopi diversi, come camminare, aggrapparsi e afferrare, ma non è così.

Gli autori hanno misurato le ossa delle ali e delle zampe di 111 specie di pipistrelli e 149 di uccelli provenienti da tutto il mondo, utilizzando anche i raggi X. I risultati hanno rivelato che, mentre sia nei chirotteri che negli uccelli la forma delle ossa all'interno di ciascun arto è correlata, il confronto tra la struttura ossea di ali e zampe racconta una storia completamente diversa: negli uccelli non c'è alcune legame tra ali e zampe, mentre nei pipistrelli questa correlazione è molto più forte.

Gli uccelli volano essenzialmente solo grazie alle ali, per cui le zampe possono nel tempo evolversi in maniera completamente indipendente adattandosi a tanti scopi differenti, come nuotare, correre, arrampicarsi, cosa che consente a questi animali di esplorare nuovi stili di vita e nicchie ecologiche indipendentemente dalla struttura alare. Al contrario, i pipistrelli volano grazie al patagio, una membrana che si estende dalle zampe anteriori fino a quelle posteriori, includendo spesso anche la coda.

Le ali dei pipistrelli, tra peculiarità e limiti evolutivi

Questo significa che, a differenza degli uccelli, nei pipistrelli gli arti anteriori e quelli posteriori non si sono evoluti in modo indipendente. Ogni volta che la forma dei primi si modifica, anche la forma dei secondi cambia in modo proporzionale. Questa stretta interdipendenza tra "ali" e zampe limita di parecchio le possibilità di adattamento dei pipistrelli a nuovi ecosistemi e nicchie ecologiche. Gli uccelli, al contrario, hanno potuto evolvere le zampe in maniera indipendente e più libera, adattandole per esempio alla corsa o al nuoto senza intaccare le ali.

Se gli uccelli possono quindi adattarsi facilmente a una vasta gamma di forme e ambienti proprio grazie all'indipendenza evolutiva tra arti anteriori e posteriori, i pipistrelli sembrano invece "bloccati" in un piano corporeo che necessita di ali e zampe sempre coordinate tra le loro. Così, mentre gli uccelli possono camminare, correre o addirittura nuotare senza compromettere la capacità di volare, i pipistrelli non possono avere questa flessibilità, come se avessero imboccato una sorta di vicolo cieco evolutivo.

Aver conquistato i cieli in questa maniera tanto peculiare, coinvolgendo tutti e quattro gli arti per volare, ha intrappolato questi mammiferi nella forma corporea da pipistrello. Naturalmente, esiste una discreta variabilità anche all'interno dei chirotteri, con dimensioni e adattamenti molto variabili. Abbiamo infatti i macro e i microchirotteri, le specie frugivore e quelle impollinatrici, e persino i vampiri che si nutrono di sangue. Tuttavia, difficilmente si vedranno in futuro pipistrelli in grado di correre o nuotare.

E i grandi rettili volanti ormai estinti?

Questa scoperta ha inevitabilmente aperto nuovi interrogativi anche sull'evoluzione degli pterosauri, un gruppo estinto di rettili volanti che possedeva ali membranose molto simili al patagio dei pipistrelli. A differenza dei chirotteri, però, gli pterosauri si erano diversificati in modo straordinario, arrivando a sviluppare specie di dimensioni estremamente variabili, da piccoli insettivori fino a veri e propri giganti alati grandi come ultraleggeri. Cosa ha permesso agli pterosauri di diversificarsi meglio dei pipistrelli?

La risposta potrebbe trovarsi proprio in un'evoluzione molto più indipendente tra ali e zampe, esattamente come accade negli uccelli. Tuttavia, restano ancora molti misteri da svelare: non sappiamo con certezza come gli uccelli abbiano ottenuto questa "autonomia evolutiva", né quando sia iniziato questo processo durante la loro storia. Quel che certo, però, è che la più grande "invenzione" dei pipistrelli, ovvero il volo grazie al patagio, è sia il principale segreto dietro al loro successo, che il più importante impedimento verso nuove strade evolutive.

Del resto, rileggendo a posteriori i risultati di questo studio, non sono poi così sorprendenti queste differenze evolutive tanto marcate tra pipistrelli e uccelli, se si ripercorre la loro lunga storia evolutiva. Gli uccelli, infatti, hanno "imparato" a volare partendo da una struttura bipede, ovvero quella dei dinosauri teropodi (come Tyrannosaurus e Velociraptor), che avevano già arti superiori e inferiori ben differenziati. I chirotteri, invece, lo hanno fatto partendo da una struttura quadrupede, coinvolgendo e continuando a coinvolgere ancora oggi tutti gli arti.