LA VITA, LE ESTINZIONI DI MASSA, L'ANTROPOCENE. 3a parte (gli organismi pluricellulari)

 

Post n. 42

e Post n.42 English

1a Parte etichetta Zg, 2a Parte etichetta Zh

 

Gli eucarioti, comparsi circa 1,5 miliardi di anni fa, dopo circa 750 milioni di anni hanno dato origine ad organismi pluricellulari dai quali, per successive evoluzioni, sono apparsi le piante e gli animali. Di questi organismi pluricellulari, intermedi tra la cellula eucariote e piante ed animali, non abbiamo documentazione fossile credibile. Esistono singole pubblicazioni in cui l’autore afferma di aver trovato fossili di pluricellulari risalenti a 800 milioni di anni fa, o di 1,2 miliardi di anni fa e qualcuno si spinge fino a 2,1 miliardi di anni fa. I dati forniti da questi autori sono scarsi e di dubbia interpretazione. La comunità scientifica ritiene pertanto che i pluricellulari siano comparsi circa 750 milioni di anni fa, cioè alla fine della glaciazione globale della terra a palla di neve, senza lasciare aver lasciato traccia, almeno per il momento, di documentazione fossile.

È certo comunque che la comparsa degli organismi pluricellulare e quindi di piante ed animali, fu la quarta svolta innovativa, che sconvolse e, nel bene e nel male, continua a sconvolgere il pianeta.

Ma come hanno avuto origine gli organismi pluricellulari?

È probabile che singole cellule di eucarioti raggruppati in una colonia in collaborazione per la sopravvivenza hanno iniziato a dividersi i ruoli liberandosi da incombenze multiple e diventando un unico organismo. Il perché di questo salto evolutivo che ha determinato la quarta svolta innovativa nella storia della vita e che ha cambiato per sempre il paesaggio evolutivo della terra, non lo sappiamo con certezza. Registriamo però che proprio intorno in quel periodo la concentrazione dell’ossigeno nell’atmosfera è passato da 1/100 di 1,5 miliardi di anni fa a 1/10 di quella attuale determinando nel contempo un aumento del contenuto di ossigeno negli oceani. È probabile che l’aumento della disponibilità di ossigeno abbia fornito alle singole cellule l’energia supplementare necessaria per migliorare i sistemi cellulari e quindi la spinta evolutiva a supportare strutture corporee.

Nel secolo scorso sono state realizzate tre grandi scoperte di fossili antichi: I fossili dei nostri più prossimi antenati, gli animali. Poiché questi fossili impegnano, da oltre un secolo, geologi, paleontologi ed evoluzionisti in lunghi e spesso aspri confronti e sui quali sono stati scritti parecchi libri e un numero impressionante di articoli scientifici, in questo articolo tenteremo un riepilogo dei dati.

La prima scoperta di fossili animali risale al 1909 ad opera del paleontologo Charles D. Walcott, i fossili di Burgess; la seconda risale al 1947 ad opera di R.C. Sprigg, la fauna di Ediacara e la terza in Russia nota da tempo e intorno al 1960 denominata Tommotiana.  Poiché lo scudo di ozono non si era costituito appieno le terre emerse erano luoghi inospitali, questi organismi furono quindi esclusivamente acquatici.

Però, in ordine di tempi geologici la seconda è la più antica.

In una zona Australiana denominata Ediacara, Sprigg scopri una fauna dal corpo molle che prese il nome di fauna di Ediacara e datata 575 milioni di anni fa. Questa fauna

anche se prende il nome di Ediacara, era in realtà diffusa su tutto il pianeta e rappresenta la più antica testimonianza di organismi pluricellulari simili ad animali dal corpo molle cioè non presentavano scheletri interni o corazze esterne. Furono organismi piatti e immobili che si svilupparono in lunghezza, raggiungendo anche un metro, in larghezza a forma di foglie con altezza e ampiezza anche di un metro e radiali con esemplari che raggiungevano anche i 30 cm. Probabilmente, come ritengono alcuni ricercatori, la forma piatta permetteva un maggior contatto con l’acqua e la possibilità di assorbire una maggiore quantità di sostanze nutritive e di ossigeno per le loro funzioni vitali.

Come riferisci Stephen J. Gould (*) in “La vita meravigliosa i fossili di Burgess e la natura della storia” 1990, Questi fossili furono descritti a fondo dal paleontologo Martin Glaessner il quale li ha interpretati come rappresentanti primitivi di gruppi di animali moderni. Ma il paleontologo Dolf Seilacher propose un’interpretazione completamente diversa. E Gould riporta: «Seilacher sostiene che la maggior parte degli animali di Ediacara possono essere tassonomicamente uniti fra loro come variazioni su un unico piano anatomico: una forma appiattita in sezioni che sono intessute o cucite assieme, costituendo forse uno scheletro idraulico molto simile a un materassino pneumatico. Poiché questo disegno non corrisponde ad alcun piano moderno, Seilacher conclude che gli organismi di Ediacara rappresentano un esperimento del tutto distinto di vita pluricellulare: un esperimento che si concluse infine in un’estinzione del tardo Precambriano non riconosciuta in precedenza, poiché nessuno degli elementi di Ediacara sopravvisse nel Cambriano». Oggi molti scienziati condividono ancora questa ipotesi: Ediacara fu per la vita un esperimento fallito.

Ma quanto tempo visse la fauna di Ediacara?

All’incirca 40 milioni di anni. Con la dovuta cautela, forse non hanno lasciato discendenti ma se hanno vissuto per 40 milioni di anni l’esperimento non e che sia tanto fallito.

La stessa sorte è toccata alla fauna Tommotiana in Russia anche questa diffusa in varie zone del pianeta. Questa fauna oltre a organismi pluricellulari a corpo molle, conteneva organismi con parti dure denominata “piccola fauna con parti dure”. Inizialmente questi fossili sono stati interpretati come precursori di animali moderni ma forse solo alcuni lo sono.

Con i fossili di Burgess entriamo in pieno nel regno animale. I fossili estratti da Walcott nel 1909 dalla cava di Burgess sono circa 8000 e sono stati datati 540 milioni di anni fa, cioè in quel periodo geologico che prende il nome di Cambriano che inizia circa 542 milioni di anni fa e si conclude 485milioni di anni fa con l’avvento del periodo Ordoviciano. Nel decennio successivo alla scoperta, Walcott studiò e classificò tutti i fossili come forme ancestrali di animali moderni. Sembra inoltre che le organizzazioni corporee tipiche degli animali (phylum) siano comparse tutte in quel periodo e per questo si parla di “esplosione del Cambriano”. Nel 1971 Harry Wittington, Simon Conway Morris e Derek Briggs dopo uno studio sui fossili di Burgess proposero un riesame delle conclusioni di Walcott. In particolare secondo questi ricercatori i fossili di Burgess contengono sia animali con piani corporei riconducibili ad animali moderni, ma contengono animali (almeno 15 phyla) che non appartengono a gruppo di animali a noi noti e che si sono successivamente estinti.

Questa revisione diede a S.J. Gould lo spunto per evidenziare alcuni limiti della teoria darwiniana. In (opera citata) egli sottolinea come la teoria darwiniana di un lenta e graduale variazione verso la complessità fosse una visione idilliaca e che le cose sono in realtà ben diverse. Gould parte all’origine della vita 3,5 miliardi di anni fa ed evidenzia come per 2 miliardi di anni la vita sia rimasta a livello di procarioti senza nessuna evoluzione verso la complessità. La comparsa della cellula eucariote 1,5 miliardi di anni fa, non ha portato ad una lenta evoluzione verso la complessità ma ci sono voluti almeno 800 milioni di anni prima della comparsa degli organismi pluricellulari. E Gould sottolinea come anche la revisione dei fossili di Burgess dimostra che non si è avuta una lenta e graduale evoluzione se alcune linee evolutive si sono estinte.

Ora, in merito ai fossili di Burgess, il problema che pone Gould è il seguente: perché alcuni animali si sono estinti mentre altri sono progrediti verso la complessità?

Egli riporta le conclusioni di Conway Morris condivisa da Briggs e Whittington: «Può darsi che la diversificazione sia semplicemente un riflesso della disponibilità di un ecospazio quasi vuoto con bassi livelli di competizione, che permise l’evoluzione di una grande varietà di piani corporei, soltanto alcuni dei quali sopravvissero negli ambienti sempre più competitivi nel tempo geologico. (1985, p· S70)». Cioè la visione Darwiniana della sopravvivenza del più adatto. Ma secondo Gould per stabilire perché questi animali hanno avuto successo, bisogna poter identificare in essi una loro eccellenza anatomica, qualche vantaggio strutturale. Riporta quindi quanto scrisse Conway Morris e condiviso in linea di massima da Whittington «Un ipotetico osservatore nel Cambriano non avrebbe avuto presumibilmente alcun mezzo per predire quali dei metazoi fossero destinati al successo filogenetico come piani corporei affermati e quali fossero condannati all’estinzione” (1985, p. 572)». Gould tira quindi le sue conclusioni: se nulla ci indica che gli uni erano migliori degli altri la scelta dei piani corporei che ha condotto ai moderni animali deve essere stata una scelta casuale. Conclusione che è poi culminata nella ormai famosa frase: «Io credo che la fauna di Burgess ricostruita, interpretata alla luce del tema della ripetizione del film della vita, offra un forte sostegno alla seguente concezione diversa della vita: ogni ripetizione del film condurrebbe l’evoluzione su una via radicalmente diversa da quella intrapresa in realtà. […] Se ripetiamo un milione di volte il film della vita a cominciare da Burgess, dubito che tornerà mai a svilupparsi qualcosa di simile all’ Homo sapiens».

Come abbiamo già detto al tempo in cui Gould espresse le sue idee la fauna di Ediacara era considerata unanimemente un esperimento indipendente fallito, e per Gould anche la fauna Tommotiana fu forse un esperimento fallito. Tutto ciò rafforzato dalla revisione dei fossili di Burgess ha contribuito all’idea che la contingenza abbia avuto un ruolo determinante nella storia della vita.

Dopo il plauso inziale di molti ricercatori e filosofi della scienza alle ipotesi di Gould, alcuni anni di ulteriori ricerche hanno cambiato alcuni fotogrammi del film della vita immaginato da Gould.

Per distinguere se un fossile pluricellulare appartiene ad un phylum degli animali, bisogna che il fossile presenti innanzitutto un simmetria bilaterale tipica degli animali e se possibile tracce di appendici, di bocca e intestino. Purtroppo queste ultime sono molto difficile da individuare perché nel lungo periodo i fossili hanno subito drastici processi di alterazione. Lo chiarisce bene, pochi anni dopo la pubblicazione del saggio di Gould, Jeffrey S. Levinton in “Il big bang dell’evoluzione animale” Le Scienze 1993: «Per decidere invece che un fossile appartiene ad un gruppo noto è necessario trovare i caratteri diagnostici che ne dimostrino la correlazione. Quando si scoprono fossili frammentari di un organismo ignoto, spesso questi caratteri sono assenti, […] e quindi potenzialmente soggetti a reinterpretazioni» Nello stesso articolo Jeffrey S. Levington riporta ulteriori studi su due fossili, Wiwaxia, un organismo dotato di aculei lungo circa due centimetri e mezzo, e Hallucigenia, che Conway Morris aveva assegnato a linee

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evolutive completamente nuove ed estinte, ma che in realtà sono risultati appartenere a phylum degli attuali animali. E Levington conclude: «[…] dal momento che parecchi fossili sono frammentari e quindi potenzialmente soggetti reinterpretazioni, ritengo che Gould e con lui altri paleontologi abbiano esagerato a proposito della diversità delle forme di vita esistenti nel Cambriano».

Ulteriori ricerche sembrano comunque dare ragione alle conclusioni di Conway Morris sulla sopravvivenza del più adatto nel tempo geologico. 

Nel 2005 in “L’evoluzione dei primi animali” Le Scienze David J. Bottjer riferisce di ritrovamenti del suo gruppo di ricerche in una regione della Cina chiamata Doushantuo in rocce risalenti a 580 milioni di anni fa, in piena epoca ediacariana. Bottjer afferma di aver trovato 10 esemplari di un organismo dal corpo molle a forma ovale, che hanno chiamato Vernanimalcula, che presenta simmetria bilaterale e un intestino con relativi bocca e ano.

Fossili ritrovati a Terranova, un’isola canadese nell’oceano atlantico, datati 571milioni di anni fa, sono stati riconosciuti dalla maggior parte degli scienziati come fossili animali.

Per baipassare i processi di alterazione dei fossili Ilya Bobrovskiy si è affidato ai biomarcatori. Come riportato in “Ha 558 milioni di anni l’animale più antico” Le Scienze 2018, in due località della Russia denominate Lyamtsa e Zimnie Gory Ilya Bobrovskiy e colleghi hanno individuato due fossili chiamati Dickinsonia e Andiva che sembravano essere stati sottoposti a processi di alterazioni meno drastici. Analizzando i campioni fossili i ricercatori hanno individuato tracce di lipidi e steroli tipici degli animali. I fossili si trovano in una matrice rocciosa datata 558 milioni di anni fa, più di quindici milioni di anni prima del cambriano e quindi anche questi in piena epoca ediacariana.

La paleontologa Rachel A. Wood in “Il Big Bang della vita” Le Scienze 2019 riferisce di un fossile di circa 7 cm chiamato Cloudina, che sembra non appartenere a nessun phylum di animali moderni scoperto Namibia e datato 550milioni di anni fa, anche questo in epoca ediacarana. Cloudina fu più tardi rinvenuta in epoca cambriana sia in Cina che in Siberia.

Nel Novembre del 2020 Le Scienze on line riporta un articolo di Traci Watson/Nature. L’autore dopo aver messo in evidenza il lavoro d Bobrovskiy riporta le risoluzioni tridimensionali ad alta risoluzione di Mary Droser, dell’Università della California, di un

le scienze

organismo, contemporaneo di Dickinsonia, cioè di 558 milioni di anni fa, chiamato Ikaria Warootia delle dimensioni di un chicco di riso che presenta sia simmetria bilaterale che tubo digerente e capace di muoversi e scavare cunicoli.

Per correttezza dobbiamo aggiungere quanto scrive Rachel Wood in (articolo citato): «Di solito per datare le rocce di quel periodo si misura il rapporto uranio-piombo negli zirconi trovati nei vicini strati di ceneri derivate da antiche eruzioni vulcaniche. È uno dei pochi metodi che restituire possono l’età radiometrica assoluta di una roccia. Purtroppo però in molte delle successioni più note non si trovano questi importantissimi strati di ceneri, quindi non è possibile correlare in modo accurato i cambiamenti evolutivi avvenuti nelle diverse parti del mondo, cosa essenziale per creare un quadro temporale solido per la successione degli eventi vogliamo descrivere».

Quindi, per avere la datazione di un sito ci si riferisce spesso a datazioni di strati inferiori o superiori. Le datazioni ottenute in questo modo presentano approssimazioni di circa 2 milioni di anni, e di cui bisogna sempre tenere presente,

Comunque, le scoperte del periodo ediacariano in Cina, Russia e Canada hanno spinto parecchi scienziati a mettere in dubbio che il periodo ediacarano fosse stato un esperimento fallito.

Se, come evidenziato dalle ricerche, fossili animali oltre che nel cambriano si trovano nell’ediacarano e organismi ediacarani si trovano tra gli animali del cambriano, non ci fu una separazione netta tra mondo ediacariano, tommotiano e cambriano. Questi mondi si compenetrano e non ci fu un’esplosione del cambriano ma un’esplosione di vita animale. Probabilmente come scriveva Conway Morris, l’ecospazio vuoto, permise l’evoluzione di una grande varietà di piani corporei, soltanto alcuni dei quali sopravvissero negli ambienti sempre più competitivi nel tempo geologico.  La competizione ha favorito gli organismi più adatti.

Ma perché gli organismi più adatti furono inizialmente gli ediacarani?

Circa 600 milioni di anni fa la terra iniziava ad uscire dalla condizione di Terra a palla di neve. Come evidenziano recenti ricerche, Pannotia, il supercontinente che a quel tempo univa tutte le terre emerse, ha iniziato a frantumarsi dando origine a bassi fondali marini ricchi di nutrienti inorganici. L’ossigeno in quell’epoca è passato da 1/100 a 1/10 di quello attuale. È quindi possibile che a quell’epoca gli ediacarani, immobili e con le loro ampie superfici, erano le più adatte ad assorbire nutrienti e soprattutto ossigeno per il loro metabolismo, mentre gli animali con i loro apparati faticano per le stesse funzioni. Come riporta Rachel A. Wood (articolo citato) ricerche per stimare l’ossigeno contenuto nei mari di quell’epoca hanno evidenziato che: «I fondali marini poco profondi e abitabili per i primi animali, quindi, erano ancora più limitati di quanto i ricercatori si aspettassero; erano vere e proprie oasi di acqua ricca di ossigeno». Ma da 600 milioni di anni fa ad oggi l’ossigeno è passato, pur con alti e bassi alla contenuto attuale. Quindi è possibile che dopo qualche decina di milioni di anni, un leggero aumento di ossigeno nell’atmosfera abbia ossigenato di più gli oceani e abbia reso gli animali più adatti. 

Se aggiungiamo che gli animali avevano la capacità di muoversi, e che a quell’epoca sono comparsi anche i predatori forniti di corpi corazzati e artigli, come Anamolocaris,

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potete immaginare la fine che ha fatto la docile e statica fauna ediacariana.

In un periodo che la geologia chiama Ordoviciano, che inizia 485 milioni di anni fa e si conclude 445milioni di anni fa, gli animali, intorno alla fine di tale periodo, 450 milioni di anni fa, subirono la loro prima estinzione di massa, l’estinzione dell’Ordoviciano, che portò alla scomparsa di oltre il 60% delle specie animali. Quali furono le cause? Non si sa con certezza forse una glaciazione che abbassò il livello dei mari che provocò l’estinzione di molte specie. Depositi glaciali di questo periodo furono trovati in varie parti della terra. Secondo uno studio condotto da ricercatori delle Università di Exeter, di Oxford, e dell'East Anglia e del John Innes Centre pubblicato su "Nature Geoscience" e ripreso da Le Scienze 2012, fu la comparsa e la colonizzazione della terraferma da parte delle prime piante che, intorno a 450 milioni di anni fa, con un assorbimento massiccio di CO₂ alterarono il ciclo del carbonio, provocando una serie di ere glaciali.

La comparsa delle piante cambiò definitivamente il volto del pianeta e permise agli animali di conquistare la terraferma.

E qui inizia un’altra storia                                     

                                                                  Giovanni Occhipinti            

 

(*)                                                                                                         

Stephen J. Gould professore di zoologia e geologia all’università di Harvard fu uno dei più grandi e influenti evoluzionisti del secolo scorso. Elaborò, assieme a Niles Eldredge negli anni settanta del secolo scorso, la teoria degli “Equilibri punteggiati”. Egli sosteneva che l’evoluzione non segue sempre un lento e graduale avanzamento verso la complessità come pensato da Darwin, ma alterna lunghi periodi di stasi anche di milioni di anni in cui non si osservano cambiamenti a rapidi eventi in cui si originano nuove specie, ossia processi punteggiati. La teoria degli equilibri punteggiati focalizzò il dibattito degli evoluzionisti fino alla fine del secolo scorso. Fu anche questo un periodo di aspri dibattiti, dove spesso invece di entrare nel merito della teoria si sfociava in argomenti ideologici completamente estranei alla scienza. Con Elisabeth S. Vrba, Gould pubblicò “Exaptation. Il bricolage dell’evoluzione” per spiegare come gli organismi riadattano strutture esistenti per svolgere nuove funzioni. Scrisse numerosi saggi divulgativi ed è stato considerato uno dei più autorevoli divulgatore scientifico del suo tempo. 

Il prossimo articolo: Piante e animali, la conquista dei continenti. Verrà pubblicato metà Aprile

LIFE, MASS EXTINCTIONS, THE ANTHROPOCENE. 3rd part (multicellular organisms)

Post n. 42 English

1st Part etichetta Zga, 2nd Part etichetta 

The eukaryotes, appeared about 1.5 billion years ago, after about 750 million years have given rise to multicellular organisms from which, for subsequent evolutions, appeared plants and animals. Of these multicellular organisms, intermediate between the eukaryotic cell and plants and animals, we have no credible fossil record. There are single publications in which the author claims to have found fossils of multicellular dating back 800 million years, or 1.2 billion years ago and some go as far as 2.1 billion years ago. The data provided by these authors are scarce and of dubious interpretation. The scientific community therefore believes that the multicellulars have appeared about 750 million years ago without leaving any trace, at least for the moment, of fossil record.

It is certain however that the appearance of multicellular organisms and therefore of plants and animals was the fourth innovative turning point, which upset and, for better or for worse, continues to upset the planet.

But how did multicellular organisms originate?

It is likely that single cells of eukaryotes grouped together in a colony in cooperation for survival began to divide roles by freeing themselves from multiple duties and becoming a single organism. Why this evolutionary leap, which resulted in the fourth innovative breakthrough in the history of life and forever changed the evolutionary landscape of the earth, we do not know with certainty. However, we do record that right around that time the concentration of oxygen in the atmosphere went from 1/100th of 1.5 billion years ago to 1/10th of what it is today, determining at the same time an increase in the oxygen content of the oceans. It is likely that the increase in oxygen availability provided individual cells with the additional energy needed to enhance cellular systems and thus the evolutionary drive to support body structures.

In the last century, three great discoveries of ancient fossils were made: Animal fossils. Since these fossils have engaged geologists, palaeontologists, and evolutionists in long and often bitter confrontations for over a century, we will attempt a summary of the data in this article.

The first discovery of animal fossils dates back to 1909 by palaeontologist Charles D. Walcott, the Burgess fossils; the second dates back to 1947 by R.C. Sprigg, the Ediacara fauna and the third in Russia known for a long time and around 1960 called Tommotiana.  Since the ozone shield had not fully formed the landmasses were inhospitable places, these organisms were therefore exclusively aquatic.

However, in order of geological time the second is the oldest.

In an Australian area called Ediacara, Sprigg discovered a soft-bodied fauna that took the name of Ediacara fauna and dated 575 million years ago. This fauna even if it takes the name of Ediacara,

was actually spread all over the planet and represents the oldest evidence of multicellular organisms similar to soft-bodied animals that is they did not have internal skeletons or external armours. They were flat and motionless organisms which developed in length, reaching even one meter, in width in the shape of leaves with height and width even of one meter and radial with specimens which reached even 30 cm. Probably, as some researchers believe, the flat shape allowed for greater contact with water and the ability to absorb more nutrients and oxygen for their vital functions.

As reported by Stephen J. Gould (*) in "The Wonderful Life the Burgess Fossils and the Nature of History" 1990, these fossils were thoroughly described by palaeontologist Martin Glaessner who interpreted them as primitive representatives of modern animal groups. Nevertheless, palaeontologist Dolf Seilacher proposed a completely different interpretation. And Gould reports, "Seilacher argues that most Ediacara animals can be taxonomically joined together as variations on a single anatomical plan: a flattened form in sections that are woven or sewn together, perhaps constituting a hydraulic skeleton much like a pneumatic mattress. Since this design does not correspond to any modern plan, Seilacher concludes that the Ediacara organisms represent an entirely separate experiment in multicellular life: an experiment that ultimately ended in a previously unrecognized late Precambrian extinction, since none of the Ediacara elements survived into the Cambrian." Today many scientists still share this hypothesis: Ediacara was a failed experiment for life.

But how long did the Ediacara fauna live?

Approximately 40 million years. With due caution, perhaps they have not left descendants but if they have lived for 40 million years the experiment is not that much failed.

The same fate befell the Tommotiana fauna in Russia also widespread in various areas of the planet. This fauna in addition to multicellular organisms with soft body, contained organisms with hard parts called "small fauna with hard parts". Initially these fossils were interpreted as precursors of modern animals but perhaps only some are.

With the Burgess fossils, we enter in full into the animal kingdom. The fossils extracted by Walcott in 1909 from the Burgess quarry are about 8000 and have been dated 540 million years ago, that is in that geological period called Cambrian that begins about 542 million years ago. In the decade following the discovery, Walcott studied and classified all the fossils as ancestral forms of modern animals. It also seems that the typical body organizations of animals (phylum) have all appeared in that period and for this reason it is called "Cambrian explosion". In 1971 Harry Wittington, Simon Conway Morris and Derek Briggs after a study on Burgess Fossils proposed a re-examination of Walcott's conclusions. In particular, according to these researchers Burgess fossils contain both animals with body plans attributable to modern animals, but contain animals (at least 15 phyla) that do not belong to group of animals known to us and therefore have subsequently become extinct.

This review gave to S.J. Gould the cue to highlight some limitations of Darwinian theory. In (work cited) he points out that the Darwinian theory of a slow and gradual change towards complexity was an idyllic vision and that things are actually quite different. Gould starts at the origin of life 3.5 billion years ago and highlights how for 2 billion years life remained at the prokaryotic level without any evolution towards complexity. The appearance of the eukaryotic cell 1.5 billion years ago did not lead to a slow evolution towards complexity but it took at least 800 million years before the appearance of multicellular organisms. And Gould points out that even Burgess' review of fossils shows that slow and gradual evolution did not occur if some evolutionary lines became extinct.

Now, with respect to Burgess' fossils, the problem Gould poses is this: why did some animals go extinct while others progressed to complexity? 

He reports the conclusions of Conway Morris shared by Briggs and Whittington: "It may be that diversification is simply a reflection of the availability of a nearly empty ecospace with low levels of competition, which allowed the evolution of a wide variety of body plans, only some of which survived in the increasingly competitive environments over geologic time. (1985, p- S70)." That is, the Darwinian view of survival of the fittest. But according to Gould in order to establish why these animals were successful, one must be able to identify in them some anatomical excellence of their own, some structural advantage. He then reports what Conway Morris wrote and shared in principle by Whittington «A hypothetical observer in the Cambrian would presumably have had no means of predicting which of the metazoans were destined for phylogenetic success as established body plans and which were doomed to extinction" (1985, p. 572)». Gould then draws his conclusions: if nothing indicates to us that one was better than the other the choice of body plans that led to modern animals must have been a random choice. Conclusion that then culminated in the now famous sentence: «I believe that the reconstructed Burgess fauna, interpreted in light of the theme of the repetition of the film of life, offers strong support for the following different conception of life: any repetition of the film would lead evolution down a radically different path from the one actually taken. [...] If we repeat the film of life a million times, starting with Burgess, I doubt that anything like Homo sapiens will ever develop again».

As we have already mentioned at the time Gould expressed his ideas the Ediacara fauna was unanimously considered a failed independent experiment, and for Gould the Tommotian fauna was also perhaps a failed experiment. All of this reinforced by Burgess' review of the fossils contributed to the idea that contingency played a decisive role in the history of life.

After the initial acclaim of many researchers and philosophers of science for Gould's hypotheses, a few years of further research changed some of the frames of the movie of life envisioned by Gould.

To distinguish whether a pluricellular fossil belongs to a phylum of animals, it is necessary that the fossil presents first of all a bilateral symmetry typical of animals and if possible traces of appendages, mouth and intestine. Unfortunately, the latter are very difficult to identify because in the long term the fossils have undergone drastic processes of alteration. A few years after the publication of Gould's essay, Jeffrey S. Levinton clarifies it well in "The big bang of animal evolution" Le Scienze 1993: «To decide instead that a fossil belongs to a known group it is necessary to find the diagnostic characters that demonstrate the correlation. When fragmentary fossils of an unknown organism are discovered, often these characters are absent, [...] and therefore potentially subject to reinterpretation».

In the same article Jeffrey S. Levington reports further studies on two fossils, Wiwaxia, an organism with spines about two and a half centimetres long, and Hallucigenia, which

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Conway Morris had assigned to completely new and extinct evolutionary lines, but which in fact were found to belong to phylum of current animals. And Levington concludes: « [...] since several fossils are fragmentary and therefore potentially subject to reinterpretation, I believe that Gould (*) and with him other palaeontologists have exaggerated about the diversity of life forms existing in the Cambrian».

In 2005 in "The evolution of the first animals”, The Sciences David J. Bottjer reports of findings of his research group in a region of China called Doushantuo in rocks dating back to 580 million years ago, in full ediacarian era. Bottjer says they found 10 specimens of an oval-shaped soft-bodied organism, which they named Vernanimalcula that has bilateral symmetry and a gut with associated mouth and anus.

Fossils found in Newfoundland, a Canadian island in the Atlantic Ocean, dated to 571million years ago, have been recognized by most scientists as animal fossils.

To baipass fossil alteration processes, Ilya Bobrovskiy relied on biomarkers. As reported in "The oldest animal is 558 million years old" Science 2018, in two localities in Russia called Lyamtsa and Zimnie Gory Ilya Bobrovskiy and colleagues identified two fossils called Dickinsonia and Andiva that appeared to have undergone less drastic alteration processes. By analysing the fossil samples, the researchers identified traces of lipids and sterols typical of animals. The fossils are found in a rock matrix dated 558 million years ago, more than fifteen million years before the Cambrian and therefore also in the middle of the Ediacarian era.

Paleontologist Rachel A. Wood in "The Big Bang of Life" Science 2019 reports on a fossil of about 7 cm called Cloudina, which appears not to belong to any phylum of modern animals discovered Namibia and dated to 550million years ago in the Ediacaran epoch. Cloudina was later found in Cambrian times in both China and Siberia.

In November 2020, Le Scienze on line reports an article by Traci Watson/Nature. The author after highlighting the work of Bobrovskiy reports the high-resolution three-dimensional resolutions of Mary Droser, University of California, of an organism, contemporary of Dickinsonia that is 558 Million years ago, called Ikaria Warootia the 

size of a grain of rice that has both bilateral symmetry and digestive tract and able to move and dig burrows.

To be correct we must add what Rachel Wood writes in (cited article): «Usually to date the rocks of that period is measured the ratio uranium-lead in zircons found in the nearby layers of ash derived from ancient volcanic eruptions. It is one of the few methods that can return the absolute radiometric age of a rock. Unfortunately, however, in many of the best known successions these very important ash layers are not found, so it is not possible to accurately correlate the evolutionary changes that occurred in different parts of the world, which is essential to create a solid time frame for the succession of events we want to describe».

Thus, to get the date of a site we often refer to lower or upper layer dates. Dates obtained in this way present approximations of about 2 million years.

However, the discoveries of the Ediacaran period in China, Russia, and Canada have led several scientists to question whether the Ediacaran period was a failed experiment.

If, as evidenced by research, animal fossils in addition to the Cambrian are found in the Ediacaran and Ediacaran organisms are found among the animals of the Cambrian, there was no clear separation between the Ediacaran, Thommotian, and Cambrian worlds. These worlds interpenetrate and there was not a Cambrian explosion but an explosion of animal life. Probably as Conway Morris wrote, the empty ecospace allowed for the evolution of a wide variety of body plans, only some of which survived in the increasingly competitive environments over geologic time.  Competition favoured the most adapted organisms.

But why were the most adapted organisms initially the ediacarans?

About 600 million years ago, the earth began to move out of its snowball Earth condition. As recent research points out, Pannotia, the supercontinent that united all landmasses at that time, began to break up giving rise to shallow seabeds rich in inorganic nutrients. Oxygen in that era went from 1/100 to 1/10 of what it is today. It is therefore possible that at that time the ediacarans, immobile and with their large surfaces, were the most suitable to absorb nutrients and especially oxygen for their metabolism, while the animals with their apparatus struggled for the same functions. As Rachel A. Wood reports (article cited above) research to estimate the oxygen content of the seas of that era found that: "The shallow seafloors that were habitable for early animals, therefore, were even more limited than researchers expected; they were veritable oases of oxygen-rich water." But from 600 million years ago to today, oxygen has passed, albeit with ups and downs to the current content.

So it is possible that after a few tens of millions of years, slight increase in oxygen made the animals more adapted. If we add that the animals had the ability to move and that at 

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that time predators such as Anamolocaris also appeared, you can imagine the end of the docile and static Ediacarian fauna.

After 100 million years of their appearance, in a period that geology calls Ordovician, animals suffered their first mass extinction that led to the disappearance of more than sixty of the animal species. What were the causes? It is not known with certainty perhaps a glaciation that lowered the level of the seas that caused the extinction of many species. Glacial deposits of this period were found in various parts of the earth. According to a study conducted by researchers from the Universities of Exeter, Oxford, East Anglia and the John Innes Centre published in "Nature Geoscience" and reported by Le Scienze 2012, it was the appearance and colonization of dry land by the first plants that, around 450 million years ago, with a massive absorption of CO2 altered the carbon cycle, causing a series of ice ages.

The appearance of plants caused, perhaps, a mass extinction but definitely changed the face of the planet, and thanks to them we are here today.

And here begins another story 

                                                                                Giovanni Occhipinti                                 

 

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Stephen J. Gould professor of zoology and geology at Harvard University was one of the greatest and most influential evolutionists of the last century. He elaborated, together with Niles Eldredge in the seventies of last century, the theory of "punctuated equilibrium". He argued that evolution does not always follow a slow and gradual progress towards complexity as Darwin thought, but alternates long periods of stagnation of millions of years, in which no changes are observed, to rapid events in which new species originate, i.e. punctuated processes. The theory of punctuated equilibrium focused the debate of evolutionists until the end of the last century. This was also a period of fierce debates, where often instead of entering into the merits of the theory, it was involved in ideological arguments completely unrelated to science. With Elisabeth S. Vrba published "Exaptation”. The bricolage of evolution" to explain how organisms readapt existing structures to perform new functions. He wrote numerous popular essays and was considered one of the most influential science popularizes of his time.

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