06 Dicembre 2011

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Quanto ci vuole per masticare un boccone di mela? Esistono due possibili risposte a questa domanda: circa 15 secondi oppure 400 milioni di anni.
O meglio: perché potessimo impiagarci 15 secondi sono stati necessari 400 milioni di anni; tanto è infatti il tempo intercorso tra la comparsa delle prime formazioni dentali negli esseri viventi e il perfezionamento dell’apparato masticatorio di cui noi, esseri umani, disponiamo oggi.
Lo studio di questa complessa evoluzione è un percorso lungo e affascinante attraverso le ere, tra denti fossili e animali viventi, che al Professor Peter Ungar della University of Arkansas negli Stati Uniti è costato due anni di lavoro; da questa enorme raccolta di formule dentarie, disegni di molari estinti e analisi di zanne di vario genere è nato il libro “Mammal teeth: Origin, Evolution and Diversity”, pubblicato recentemente dalla Johns Hopkins University Press. A Peter Ungar, antropologo esperto di strutture dentali nei mammiferi ed evoluzione dell’alimentazione umana, abbiamo chiesto di parlare del suo lavoro e di spiegarci che cosa accomuna i nostri canini superiori alle zanne dell’elefante o i nostri incisivi alla “spada”, lunga e appuntita, del narvalo che nuota nelle acque del Mare Artico.

Da dove arrivano i denti?
Per capire perché mai, secondo Peter Ungar e la teoria dell’evoluzione, dovremmo sentire un senso di “vicinanza” con le strane strutture dentali dell’elefante è utile partire da quando i denti non esistevano, ossia quando la “storia dei denti” è cominciata. “Inizialmente i denti si sono probabilmente evoluti da lamelle rigide che proteggono il corpo degli animali, ossia strutture simili alle squame (scaglie placoidi) che ricoprono oggi il corpo degli squali e delle razze” racconta Ungar; a ciò seguirono i primi ‘esperimenti’ di biomineralizzazione vera e propria tra cui quelli dei conodonti, animali vissuti più di 400 milioni di anni fa di cui rimangono moltissimi resti fossili: tra i primi a utilizzare minuscoli elementi dentari per cibarsi furono dunque questi piccoli vermi con la testa rotondeggiante, che hanno sviluppato nei millenni una incredibile varietà di forme e strutture dentali”.
Successivamente, circa 225 milioni di anni fa, arrivarono i primi mammiferi come il sinoconodonte e il morganucodonte, animali simili nell’aspetto ai topi che avevano sviluppato un apparato masticatorio ben più complesso, con denti piccoli e appuntiti, per nutrirsi probabilmente di insetti e altri invertebrati.
“Da questo momento per cibarsi i mammiferi mettono a punto un sistema molto specializzato che per funzionare ha bisogno di grande precisione e coordinazione come gli strumenti musicali che suonano una sinfonia: le ghiandole devono produrre la giusta quantità di saliva, i denti si devono allineare per trovare il punto in cui le superfici combaciano mentre la lingua riporta continuamente il cibo nella posizione corretta; i muscoli e i legamenti di mascella e mandibola, contemporaneamente, devono dare al movimento una forza e una velocità che consentano di frantumare il cibo senza danneggiare i denti”. Ma perché questi esseri hanno avuto bisogno di sviluppare un sistema tanto complesso, non potevano semplicemente inghiottire le prede come i serpenti?

I mammiferi e la “sinfonia” della masticazione
“A differenza dei rettili e di tutti gli esseri che li hanno preceduti, i mammiferi sono animali a sangue caldo” spiega Ungar. “Questa caratteristica è stata fondamentale per la loro sopravvivenza e diffusione perché, producendo autonomamente il calore necessario al corpo, hanno potuto colonizzare aree geografiche con climi rigidi, cacciare nel freddo della notte quando un numero minore di predatori era in agguato, avere maggiori energie per migrare e percorrere distanze notevoli; per questo i mammiferi sono riusciti a stabilirsi sulle montagne e negli oceani, nei deserti e nelle foreste”.
Per poter essere animali endotermici, che producono cioè all’interno del proprio organismo il calore di cui hanno bisogno, i mammiferi hanno dovuto cercare di ottenere molta energia dal cibo che ingerivano. “E così hanno sviluppato un sistema capace di sfruttare al massimo anche piccole quantità cibo, ossia frantumarlo e renderlo poltiglia per esporre la maggiore superficie possibile all’azione degli enzimi digestivi e ottenere un’assimilazione più completa dei nutrienti”.
L’apparato masticatorio complesso necessario per trarre dal cibo la massima quantità di energia ha dunque fornito nuove possibilità di sopravvivenza, mentre la variazione nella forma dei denti avvenuta nei millenni l’ha adattato al consumo dei cibi più svariati, dai vegetali per il cammello alla carne per il leone, dagli insetti e dai piccoli invertebrati per la talpa al sangue di cui si cibano alcune specie di pipistrelli.

Dalla precisione dell’occlusione… a enormi zanne
I denti dei mammiferi possono essere molto diversi da specie e specie, ma tutti presentano un’occlusione migliore rispetto agli altri esseri viventi. “L’occlusione in termini evolutivi si è sviluppata dalla necessità di ingerire alimenti vegetali duri e fibrosi e trasformarli in energia, ma nei mammiferi raggiunge la precisione di far combaciare cuspidi e fosse” racconta Ungar. “Per avere denti precisamente allineati, i mammiferi hanno ‘rinunciato’ alla grande disponibilità di elementi dentali che altri animali possiedono, molto utile in caso di perdita di denti: mentre gli squali possono sostituire i denti circa 200 volte e i coccodrilli 50, tutti i mammiferi li sostituiscono parzialmente una volta al massimo, perdendo i denti decidui in favore dei permanenti ma ottenendo, per contro, un apparato masticatorio in grado di sminuzzare finemente il cibo quando ancora si trova nel cavo orale”.
Vi sono dunque caratteristiche comuni nei mammiferi, oltre le quali si apre però un’enorme variabilità nella forma dei denti che, a seconda delle esigenze e delle casualità evolutive, si è sviluppata nei millenni.
Leone e ghepardo, per esempio, hanno incisivi appuntiti che usano per mantenere la presa, mentre molti primati hanno incisivi a pala che li aiutano a liberare i frutti dalle parti non edibili; diversi ancora sono gli incisivi dei roditori, che crescono di qualche millimetro ogni settimana e sono ricoperti da smalto solo sulla superficie esterna in modo che all’interno la dentina, consumandosi con il rosicchiamento, crei costantemente un bordo affilato e tagliente.
“Tra gli esempi più notevoli di incisivi ingranditi e specializzati, oltre alle zanne dell’elefante che possono arrivare a una lunghezza di tre metri, vi è la ‘spada’ del narvalo che vive nel Mare Artico, simile a un delfino nell’aspetto ma con una zanna che negli esemplari maschi fuoriesce dal labbro superiore per una lunghezza di quasi tre metri con un peso di circa 10 kg” descrive Ungar. “Questa zanna ha scanalature esterne che la circondano a spirale e una camera pulpare che si estende per tutta la lunghezza, ricoperta da dentina e cemento; ma la vera peculiarità di questo incisivo sinistro superiore modificato sono le milioni di terminazioni nervose che collegano l’interno alla superficie della zanna e consentono all’animale di percepire le modificazioni della pressione, della temperatura e della composizione chimica dell’acqua in cui nuota”.
Il libro passa in rassegna strutture dentali “familiari” e forme particolari di mammiferi estinti e viventi, fornendo una panoramica degli adattamenti che testimoniano “una variabilità straordinaria, che include i denti umani come le zanne di dentina dei trichechi, ovvero canini mascellari modificati con cui si aiutano nei movimenti sul ghiaccio e combattono, fino agli incisivi del selenodonte che, grazie a una scanalatura, convogliano veleno nel corpo delle prede di questo mammifero simile, nell’aspetto, a un toporagno”.

Fayetteville, “roccaforte” dell’evoluzionismo
Gli antropologi possono così raccontare la storia dei mammiferi, la loro diffusione e le loro diversificazioni in habitat differenti attraverso l’analisi dei denti seguendo il filo conduttore, fatto di necessità e casualità allo stesso tempo, della loro evoluzione. Negli ultimi anni però, in particolare negli Stati Uniti, la teoria dell’evoluzione ha trovato parecchi oppositori e il pensiero religioso le ha opposto il “creazionismo”, ossia la convinzione che il mondo e gli esseri viventi siano stati creati direttamente da Dio come racconta il libro della Genesi.
Per capire come viene accolto oltreoceano un libro interamente basato sulla teoria dell’evoluzione, abbiamo chiesto a Peter Ungar se abbia incontrato difficoltà e se sia più difficile oggi fare ricerca e insegnare seguendo le idee di Darwin. “Io sono stato molto fortunato perché finora il mio libro non ha ricevuto critiche da parte dei creazionisti, ma ciò può essere dovuto al fatto che la sua pubblicazione è molto recente ed è quindi possibile che sia contestato in futuro; in passato, infatti, mi è capitato di ricevere critiche riguardo ad alcune mie ricerche. Penso comunque che molte persone abbiano apprezzato il mio lavoro, e che i sostenitori del creazionismo siano una minoranza”.
È possibile allora che la notizia di un pensiero religioso forte ed estremista, giunto anche nel sistema scolastico statunitense, sia un’immagine esagerata trasmessa dai mezzi di comunicazione europei? Com’è realmente la situazione, Professor Ungar?
“Vi sono certamente sostenitori del creazionismo negli Stati Uniti, ma essi tendono a non leggere i miei lavori e a non interferire con le mie ricerche. Io vivo e svolgo ricerche in una città universitaria e, se da un lato sono certo che ‘là fuori’ vi siano creazionisti, so anche che essi non interferiscono con me e con il mio lavoro.”

A Fayetteville, in Arkansas, è nato questo libro che elenca le strutture dentali dei mammiferi, una classe di animali talmente vasta e varia da includere sia il piccolissimo pipistrello calabrone, che pesa meno di due grammi, sia la balenottera azzurra; e per poter svolgere questa enorme opera di classificazione, come dimostrano le risposte dell’autore, occorre un grande spirito pratico.

Mammal Teeth: Origin, Evolution and Diversity
The Johns Hopkins University Press
Baltimore, Maryland (USA), 2010, pp. 320

GdO 2011;12

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