Scoperto ciò che conferisce luncentezza alle piume dei casuari

I casuari sono grandi uccelli incapaci di volare con teste blu e piedi dall’aspetto di un dinosauro. Sono anche, insieme ai loro cugini struzzi e kiwi, parte della famiglia di uccelli che si separarono da polli, anatre e uccelli canori 100 milioni di anni fa. Gli scienziati si sono sempre chiesti cosa rendesse lucente il piumaggio di questi pennuti, un recente studio ha finalmente fatto luce sulla questione.

In un doppio articolo di Science Advances, i ricercatori hanno scoperto sia ciò che conferisce alle piume del casuario la loro lucentezza nera, sia l’aspetto delle piume degli uccelli che vivevano 52 milioni di anni fa.

“Comprendere gli attributi di base, come il modo in cui i colori vengono generati, è qualcosa che spesso diamo per scontato negli animali viventi. Sicuramente, pensiamo, dobbiamo sapere proprio tutto? Ma qui, abbiamo iniziato con una semplice curiosità. Cosa rende i casuari così splendenti? Questo tipo di osservazioni sono fondamentali per capire come il colore si evolve e anche per capire le specie estinte”, afferma Julia Clarke, autore senior dello studio.

A cosa si deve il colore degli uccelli?

Nell’uomo e in altri mammiferi, il colore proviene principalmente da pigmenti come la melanina presenti nella pelle e nei capelli. I colori degli uccelli non provengono solo dal pigmento; una parte della loro colorazione, come le macchie arcobaleno sui colibrì e il nero lucido sui corvi, è dovuta alla struttura delle loro piume.

Le parti delle loro cellule che producono il pigmento, chiamate melanosomi, influenzano il colore delle piume in base a come la luce rimbalza su quei melanosomi. Diverse forme o matrici di melanosomi possono creare diversi colori strutturali, così come gli strati di cheratina che compongono le piume degli uccelli.

Gli scienziati non avevano mai trovato colori strutturali nelle piume di paleognati come casuari e struzzi – solo nel gruppo neognatico di uccelli come quelli canori. Ma i paleognati possono creare colori strutturali: la pelle blu sulle teste dei casuari è dovuta al colore strutturale, così come la lucentezza sulle uova deposte dai loro cugini, la tinama. Il team dei ricercatori ha voluto dunque scoprire se il colore strutturale era presente anche nelle piume di paleognata.

La piuma di un uccello è strutturata un po’ come un albero. Il lungo tronco che attraversa il centro è chiamato rachide e ha rami chiamati barbi. I barbi sono coperti da minuscole strutture chiamate barbule, simili alle foglie sui rami degli alberi. In altri uccelli lucenti, l’iridescenza è prodotta dalla forma delle sbavature e dagli strati di melanosomi nelle barbule.

Tuttavia, Clarke e la sua collega Eliason non hanno trovato il colore strutturale nelle piume del casuario. Invece, hanno scoperto che il colore nero lucido proveniva dal rachide delle piume. Dal momento che i morbidi barbuli sulle piume di casuario sono piuttosto radi, il rachide ottiene più esposizione alla luce rispetto agli uccelli con un piumaggio più folto, dandogli la possibilità letteralmente di brillare.

Come si è evoluto il piumaggio nei casuari?

Oltre a trovare il colore strutturale nelle piume del casuario, Eliason e Clarke hanno esaminato anche le piume di un casuario che visse 52 milioni di anni fa. L’estinto Calxavis Grandei viveva nell’attuale Wyoming e i suoi fossili incredibilmente ben conservati includono impronte delle sue piume.

“Puoi guardare una lastra fossile e vedere uno schema di dove erano le loro piume, la macchia nera di melanina che è rimasta si può notare anche dopo circa 50 milioni di anni”, spiega Eliason. “Abbiamo rimosso piccoli fiocchi di fossile dalle macchie scure della melanina, quindi abbiamo usato i microscopi a scansione elettronica per cercare i resti di melanosomi conservati”.

Esaminando queste impronte di piume a livello microscopico, i ricercatori sono stati in grado di vedere la forma dei melanosomi nelle barbule a forma di foglia delle piume. I melanosomi erano lunghi, magri e a forma di fagiolo verde, che negli uccelli moderni è associato all’iridescenza.

Prima di questo studio, gli scienziati non avevano mai trovato prove del colore strutturale nelle piume del paleognatico: ora hanno due esempi diversi. I ricercatori non sono sicuri del perché i casuari e gli uccelli fossili abbiano sviluppato due piumaggi lucenti diversi. Eliason sospetta che la mancanza di volo avrebbe potuto dare ai casuari più spazio per sperimentare le loro piume.

Negli uccelli in volo la priorità numero uno per la struttura delle piume è l’aerodinamica. Dal momento che i casuari non devono preoccuparsi di volare, hanno avuto un margine di manovra più evolutivo per sviluppare le loro piume dalla forma strana e dalla spina spessa.

Oltre alle domande che questo studio pone sul perché queste piume di uccelli si siano evolute in modo così diverso, Eliason e Clarke notano che ci dà una migliore comprensione generale della vita sulla Terra. “Ci dà uno sguardo al tempo in cui i dinosauri si stavano estinguendo e gli uccelli si stavano alzando”, dice Eliason. “Studiare questi paleognati ci dà una migliore comprensione di ciò che stava accadendo lì”.