L'esplorazione molecolare del guscio d'uovo fossile scopre la discendenza nascosta di un gigantesco uccello estinto

Nature Communications volume 14, numero articolo: 914 (2023) Citare questo articolo

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La sistematica degli uccelli elefanti estinti del Madagascar rimane controversa a causa delle grandi lacune nella documentazione fossile e della scarsa conservazione biomolecolare degli esemplari scheletrici. Qui, un’analisi molecolare di gusci d’uovo fossili di 1000 anni fornisce la prima descrizione della filogeografia degli uccelli elefanti e offre informazioni sull’ecologia e sull’evoluzione di questi giganti incapaci di volare. I genomi mitocondriali di tutto il Madagascar rivelano una variazione genetica correlata alla morfologia del guscio d'uovo, alla composizione isotopica stabile e alla distribuzione geografica. La corona dell'uccello elefante è datata a ca. 30 Mya, quando si stima che il Madagascar sia diventato meno arido spostandosi verso nord. Alti livelli di variazione genetica tra clade supportano la riclassificazione di Mullerornis in una famiglia separata. Bassi livelli di variazione genetica all'interno del clade suggeriscono che esistevano solo due generi di uccelli elefante nel Madagascar meridionale durante l'Olocene. Tuttavia, troviamo una collezione di gusci d'uovo proveniente dall'estremo nord del Madagascar che rappresenta un lignaggio unico di Aepyornis. Inoltre, la divergenza all'interno di Aepyornis coincide con l'aridificazione del Madagascar durante il Pleistocene inferiore ca. 1,5 Ma, ed è coerente con la frammentazione delle popolazioni negli altopiani che guida la diversificazione e l'evoluzione del gigantismo estremo in tempi brevi. Sosteniamo una revisione della loro tassonomia che integri le prospettive paleogenomiche e paleoecologiche.

Gli uccelli elefante del Madagascar (Aves: Aepyornithidae) erano grandi ratiti incapaci di volare che si estinsero circa un millennio fa. La parentela degli uccelli elefante con altri uccelli è rimasta un mistero fino a quando diversi studi genetici hanno scoperto che sono fratelli del kiwi1,2,3 della Nuova Zelanda, rivoluzionando la nostra comprensione della diversificazione aviaria. Tuttavia, la biodiversità e le relazioni evolutive all'interno degli uccelli elefante sono state incerte e instabili da quando furono descritti per la prima volta oltre 150 anni fa4, poiché la maggior parte delle specie è conosciuta solo da pochi resti scheletrici post-cranici incompleti del Pleistocene-Olocene provenienti dal Madagascar meridionale e centrale5,6, 7 (Fig. 1a e dati supplementari 1). Circa otto specie di uccelli elefante in due generi sono state generalmente accettate sulla base del confronto morfologico dei fossili scheletrici4 (Fig. 1c), ma una recente rivalutazione morfometrica del materiale scheletrico6,7 ha riclassificato gli uccelli elefante in quattro specie in tre generi (Aepyornis, Mullerornis e un nuovo genere, Vorombe). Tuttavia, questa revisione rimane discutibile: l'omoplasia nei caratteri morfologici che si è verificata attraverso l'evoluzione convergente significa che la morfologia scheletrica post-cranica distingue scarsamente i limiti delle specie all'interno dei taxa di ratiti estinti8 così come le relazioni evolutive tra di loro. In alternativa, l’uso del DNA antico (aDNA) ha dimostrato di avere molto successo nella delineazione dei confini delle specie di uccelli estinti, delle relazioni filogenetiche e delle aree geografiche8,9,10,11,12, e la conferma della sistematica degli uccelli elefanti mediante metodi molecolari è atteso da tempo. Sebbene l'ambiente caldo e umido del Madagascar non sia ottimale per la conservazione dell'aDNA nelle ossa13, esso è stato recuperato dal guscio d'uovo dell'uccello elefante3,14, che si trova in abbondanza mentre i fossili scheletrici sono meno comuni15. Aiutati dalla micromorfologia del guscio d'uovo, dalla geochimica degli isotopi stabili e dalla paleoproteomica, qui descriviamo in dettaglio la prima indagine filogeografica degli uccelli elefante utilizzando l'intero aDNA mitocondriale del guscio d'uovo, al fine di rivisitare la tassonomia degli uccelli elefante e la storia evolutiva. Essendo un’isola con alti livelli di endemismo, il Madagascar è un sistema modello per studiare i meccanismi alla base dell’evoluzione e dell’estinzione, e la mancanza di risoluzione sulla storia della vita degli uccelli più grandi del mondo presenta una grave lacuna nella nostra comprensione.