New insights into the postcranial morphology of Lithornis vulturinus from the Eocene London Clay

Questo studio utilizza la microtomografia computerizzata per analizzare due esemplari di *Lithornis vulturinus* dalla London Clay dell'Eocene, rivelando nuovi dettagli morfologici postcraniali, identificando una nuova specie di riferimento e fornendo approfondimenti sull'evoluzione e sulla perdita del volo nei palaeognathi.

L'essenziale

Immaginate di essere un detective che sta cercando di risolvere un caso freddo che dura da secoli. Il "sospettato" è un uccello antico chiamato Lithornis vulturinus, vissuto milioni di anni fa in quello che oggi è l'Inghilterra. Per molto tempo, abbiamo avuto solo una foto sbiadita e un po' di indizi sparsi su di lui, ma ora abbiamo finalmente trovato il suo "corpo" completo e possiamo vederlo in 3D grazie alla tecnologia moderna.

Ecco la storia di questa scoperta, raccontata in modo semplice:

1. Il Mistero dell'Uccello Volante

Tutti gli uccelli moderni discendono da due grandi famiglie: i Neognathi (la maggior parte degli uccelli che conosciamo, come passeri e aquile) e i Paleognathi (gli struzzi, gli emù e i kiwi, che non volano, e i tinami, che invece volano).

Per molto tempo, gli scienziati hanno pensato che gli antenati degli struzzi fossero sempre stati grossi e incapaci di volare. Ma il Lithornis è un "pezzo mancante" del puzzle: era un uccello delle dimensioni di un tacchino, capace di volare, ma con le caratteristiche scheletriche degli antenati degli struzzi. È come se avessimo trovato un cugino volante di uno struzzo!

2. Il Vecchio Caso e la Nuova Tecnica

Il primo esemplare di questo uccello fu scoperto nel 1700, ma il fossile originale è stato distrutto durante la Seconda Guerra Mondiale. Ci è rimasto solo un disegno vecchio di 180 anni. Nel 1988, gli scienziati hanno nominato un "neotipo" (un nuovo esemplare di riferimento) per studiare la specie, ma era sepolto dentro una grossa palla di argilla dura come la roccia. Non si vedeva quasi nulla.

Poi, un nuovo fossile è stato trovato a pochi chilometri di distanza, in un altro blocco di argilla.

Qui entra in gioco la tecnologia: gli scienziati hanno usato una sorta di "raggi X super-potenti" (chiamati micro-TC) per scansionare queste palle di argilla. Immaginate di poter vedere attraverso un sasso senza romperlo, come se aveste una magia che vi permette di vedere i tesori nascosti all'interno. Questo ha permesso loro di "pulire" digitalmente i fossili, rivelando ossa che erano state coperte per milioni di anni.

3. Cosa Abbiamo Scoperto?

Grazie a questa scansione 3D, abbiamo scoperto cose incredibili:

• L'uccello era un volatore esperto: A differenza degli struzzi moderni, il Lithornis aveva un petto robusto e ossa delle ali curve, perfette per volare lunghe distanze. Era come un aereo di linea rispetto a un'auto da corsa ferma.
• Il "Segreto" dello Sterno: Hanno scoperto un dettaglio strano nello sterno dell'uccello: due solchi (come due canali) che si incrociano al centro. È come se avesse un "incrocio stradale" interno che nessun altro uccello moderno ha. Questo suggerisce che questa caratteristica era presente nell'antenato comune di tutti gli uccelli moderni, ma poi è scomparsa nella maggior parte di loro.
• Dimensioni diverse: Il nuovo fossile trovato a Seasalter è molto più grande del vecchio "neotipo". È come se avessimo trovato un maschio e una femmina della stessa specie, dove la femmina è molto più grossa. Questo ci fa pensare che forse, anche tra questi uccelli antichi, le femmine erano più grandi dei maschi (un fenomeno chiamato dimorfismo sessuale inverso, comune in molti uccelli che volano).

4. Perché è Importante?

Questa scoperta è come trovare un tassello fondamentale in un gigantesco puzzle evolutivo.

• Ci aiuta a capire chi è chi: Ora sappiamo meglio come riconoscere questi uccelli antichi. Questo è cruciale perché gli scienziati stanno cercando fossili ancora più vecchi, risalenti all'epoca dei dinosauri (il Cretaceo). Se sappiamo esattamente come era fatto lo scheletro del Lithornis, potremmo riconoscere i suoi antenati tra le rocce più antiche.
• La storia del volo: Ci dice che gli antenati degli struzzi non sono sempre stati "pesanti e goffi". Un tempo, erano agili volatori che hanno attraversato gli oceani prima di perdere la capacità di volare e diventare i giganti che conosciamo oggi.

In Sintesi

Gli scienziati hanno usato la tecnologia per "sbloccare" due fossili antichi sepolti nella terra inglese. Hanno scoperto che questi uccelli erano volatori abili, parenti stretti degli struzzi moderni, e che le loro ossa ci raccontano una storia di come il volo sia stato perso e riacquistato diverse volte nella storia della Terra. È come se avessimo riavuto indietro un capitolo perduto della storia della vita, scritto in un linguaggio di ossa che ora finalmente sappiamo leggere.

Sommario tecnico

Titolo: Nuove intuizioni sulla morfologia postcranica di Lithornis vulturinus dalla London Clay dell'Eocene

1. Il Problema di Ricerca

Il documento affronta le lacune nella comprensione dell'evoluzione dei paleognati (l'ordine che include i ratiti e i tinamidi). Sebbene le divergenze filogenetiche suggeriscano una separazione tra paleognati e neognati già nel Cretaceo, il record fossile dei primi paleognati è scarso.

• Mancanza di dati anatomici: Il neotipo di Lithornis vulturinus (NHMUK A5204), una specie chiave di litornitidi (paleognati estinti volanti), è stato descritto per l'ultima volta da Houde nel 1988. Tuttavia, molti elementi ossei erano parzialmente o completamente nascosti dalla matrice rocciosa, limitando la conoscenza della morfologia completa.
• Incertezza sistematica: Esiste un dibattito in corso sulla monofilia dei litornitidi e sulla loro posizione esatta all'interno del clade Pan-Paleognathae (se siano basali o sisteri ai tinamidi).
• Necessità di nuovi campioni: La mancanza di campioni completi rende difficile distinguere le specie e comprendere la variabilità intraspecifica (es. dimorfismo sessuale) e l'ecologia di questi uccelli.

2. Metodologia

Gli autori hanno utilizzato un approccio multidisciplinare basato su tecnologie di imaging avanzate e analisi filogenetiche:

• Scansione Micro-CT ad alta risoluzione:
  • Il neotipo (NHMUK A5204) è stato scansionato al Natural History Museum di Londra.
  • Un nuovo campione fossile, scoperto a Seasalter (vicino all'isola di Sheppey, UK), è stato scansionato al Cambridge Biotomography Centre.
  • Questi scansioni hanno permesso di segmentare digitalmente e visualizzare osso nascosti nella matrice senza danneggiare i reperti.
• Descrizione Anatomica: È stata effettuata una ridescrizione dettagliata degli elementi postcranici (vertebre, arti, cintura scapolare, sterno, pelvi) di entrambi i campioni, confrontandoli con la letteratura esistente e con esemplari moderni (es. Eudromia elegans).
• Stima della Massa Corporea: Sono state applicate equazioni allometriche (Field et al., 2013) basate su misure ossee (es. diametro dell'articolazione omerale del coracoide, circonferenza dell'omero) per stimare la massa corporea.
• Analisi Filogenetica:
  • I nuovi dati sono stati inseriti nella matrice di caratteri morfologici di Nesbitt e Clarke (2016).
  • Sono state eseguite analisi di massima parsimonia (TNT) e inferenza bayesiana (MrBayes).
  • Le analisi sono state condotte sia senza vincoli che con vincoli basati su topologie filogenetiche molecolari recenti.

3. Contributi Chiave

• Ridescrizione del Neotipo: Per la prima volta, sono stati descritti in dettaglio elementi ossei del neotipo NHMUK A5204 precedentemente invisibili, inclusi vertebre cervicali e toraciche, e parti dello sterno e delle ossa degli arti.
• Nuovo Specimen di Seasalter: È stato descritto un nuovo esemplare quasi completo (NHMUK non numerato nel testo, ma riferito a L. vulturinus) che include due scapole intatte (con il processo acromiale uncino, una sinapomorfia dei litornitidi), coracoidei completi e uno sterno tridimensionale quasi integro.
• Diagnosi Differenziale Aggiornata: È stata proposta una nuova diagnosi differenziale per L. vulturinus, includendo nuove caratteristiche apomorfe come la direzione prossimale del processo laterale del coracoide e la forma arcuata della cresta deltope toracica.
• Risoluzione della Variabilità: Il nuovo campione di Seasalter è stato assegnato a L. vulturinus sulla base di caratteri condivisi e della provenienza geografica/temporale, nonostante le differenze dimensionali.

4. Risultati Principali

• Morfologia Postcranica:
  • Sterno: Confermata la presenza di solchi coracoidei incrociati al midline (una caratteristica plesiomorfica rara negli uccelli moderni) e la mancanza di trabecole laterali, suggerendo un adattamento al volo di lunga distanza piuttosto che a scatti esplosivi.
  • Arti: L'omero presenta una curvatura sigmoide marcata, indicativa di un volo battente efficiente. L'ipotalamo del tarsometatarso è "asulcato" (senza canali), una caratteristica associata a uccelli terrestri.
  • Asimmetria Bilaterale: È stata notata un'asimmetria non patologica nei solchi coracoidei dello sterno (il solco sinistro passa sopra il destro), un tratto raro negli uccelli ma presente in alcuni gruppi basali.
• Stima della Massa e Dimorfismo Sessuale:
  • Il campione di Seasalter ha una massa corporea stimata di circa 1487 g, circa un terzo più pesante del neotipo (stimato a ~956 g tramite circonferenza dell'omero) e molto più grande di un altro esemplare noto (MGUH 26770, ~628 g).
  • La differenza di dimensioni, combinata con la somiglianza morfologica, suggerisce la presenza di dimorfismo sessuale inverso (femmine più grandi dei maschi), comune nei paleognati moderni, sebbene sia necessaria una conferma istologica per escludere differenze ontogenetiche o di specie.
• Filogenesi:
  • I litornitidi sono recuperati come un gruppo monofiletico in tutte le analisi.
  • Il nuovo campione di Seasalter si colloca in una politomia con il neotipo e altri esemplari di L. vulturinus e L. promiscuus, supportando l'assegnazione tassonomica.
  • La posizione esatta dei litornitidi rispetto agli altri paleognati rimane incerta: sono spesso recuperati come sisteri ai tinamidi o come paleognati basali, a seconda dei vincoli applicati.
• Ecologia: La morfologia suggerisce uccelli terrestri che si nutrivano sondando il terreno (simili ai kiwi o agli ibis) ma capaci di voli a lunga distanza, contraddicendo l'idea che la perdita del volo nei paleognati fosse immediata.

5. Significato Scientifico

• Chiarezza Tassonomica: La ridescrizione dettagliata fornisce un punto di riferimento solido per identificare futuri fossili di litornitidi, cruciali per colmare il divario tra il Cretaceo e l'Eocene.
• Implicazioni Biogeografiche: La conferma della capacità di volo a lunga distanza nei litornitidi supporta scenari di dispersione trans-oceanica per l'origine dei paleognati, sfidando le ipotesi puramente vicarianti basate sulla deriva dei continenti.
• Comprensione dell'Evoluzione del Volo: Lo studio illustra come la perdita del volo nei ratiti moderni sia avvenuta indipendentemente e in un secondo momento, poiché i loro antenati diretti (litornitidi) erano volatori competenti.
• Metodologia: Dimostra l'efficacia della micro-TC per studiare fossili inglobati in noduli di argilla, permettendo di estrarre dati anatomici senza preparazione fisica distruttiva.

In sintesi, questo studio ridefinisce la conoscenza morfologica di Lithornis vulturinus, suggerisce un possibile dimorfismo sessuale significativo e rafforza l'ipotesi che i primi paleognati fossero uccelli volanti con una distribuzione geografica ampia, fornendo dati cruciali per ricostruire l'evoluzione precoce di questo lignaggio aviare.