Un alligatore può avere le piume?

Questa domanda non è così strana se avete una minima conoscenza del processo di evoluzione che ha portati dai rettili agli uccelli. Sveleremo questo mistero nelle righe seguenti.
Un alligatore può avere le piume?
Sara González Juárez

Scritto e verificato da lo psicologo Sara González Juárez.

Ultimo aggiornamento: 21 gennaio, 2023

Se il titolo dell’articolo vi sorprende, saprete che gli uccelli moderni discendono dai rettili primitivi (detto a grandi linee). È noto che la genetica di questi animali si è modificata nel corso di migliaia di anni in modo che le squame si trasformassero progressivamente in piume. Gli alligatori, infatti, hanno la particolarità di possedere questi meccanismi di sviluppo del piumaggio. Com’è possibile, allora, che siano coperti di squame?

L’evoluzione è uno dei campi di studio tanto avanzati quanto enigmatici, che si sviluppa con l’ampliamento delle conoscenze sulla genetica, ma allo stesso tempo porta alla luce più domande che risposte. Vediamo questa domanda nel dettaglio.

Un alligatore appoggiato su un tronco.

In che modo le squame sono diventate piume?

La prima domanda a cui rispondere è come, nel corso dei millenni, le squame di certi rettili siano diventate piume. La biologia evolutiva dello sviluppo ha scoperto, già nel XX secolo, che esistono meccanismi biochimici attivati da segnali genetici che trasformano le piume in squame e viceversa. Grazie a questi, gli uccelli hanno piume sul corpo e squame sulle zampe.

Un documento del 2018 ha rivelato che, oltre alle molecole conosciute che inducono la crescita delle piume a partire dalle squame (acido retinoico, β-catenina ), esistono altri convertitori da piume a squame. Questi ultimi hanno ricevuto i nomi Sox2, Zic1, Grem1, Spry2 e Sox18 e inducono uno o più dei moduli regolatori che guidano questi eventi morfogenetici.

Questi cinque moduli portano al germogliamento e all’allungamento delle squame, ramificandole e trasformandole in piume. Ognuno è responsabile di un processo diverso e agisce in momenti diversi della formazione. In questo modo, il risultato è un piumaggio al posto di scaglie appuntite, pelo simile a piumaggio o aculei.

Forzare lo sviluppo delle piume in un alligatore

I meccanismi genetici che consentono l’azione degli agenti chimici di conversione delle piume sono antecedenti alla comparsa delle strutture piumate stesse. Ciò si verifica in alligatori e coccodrilli, fossili viventi, che sono dotati di questi meccanismi di conversione, pur non sviluppando mai delle piume. Perché, allora, non ne sono coperti?

Molti fossili di dinosauro mostrano protopiume, strutture di transizione tra le squame e le piume che conosciamo oggi.

Gli autori del suddetto articolo scientifico si sono posti l’obiettivo di modificare le squame degli embrioni di alligatore per trasformarle in piume, e ci sono riusciti. Vediamo come hanno fatto.

La procedura per far crescere le piume a un alligatore

Ipotizzando che le squame possano essere trasformate in piume dai giusti segnali molecolari, gli scienziati hanno attivato e disattivato i canali molecolari appropriati durante lo sviluppo embrionale. Inserendo geni legati alle piume dei polli nelle uova di alligatore, hanno attivato meccanismi molto antichi (evolutivamente parlando) che hanno permesso questa conversione.

I 5 criteri menzionati nello studio (Sox2, Zic1, Grem1, Spry2 e Sox18) dovevano attivarsi in momenti diversi dello sviluppo embrionale per quanto concerne la pelle. Forzando l’espressione degli altri due già conosciuti (acido retinoico e β-catenina), sono riusciti a far sviluppare agli alligatori squame allungate, precursori delle piume.

Squame e piume

Come ha dimostrato lo studio, le scaglie di alligatore non si trasformano in piume azionando un interruttore, in quanto le due strutture sono estremi dello stesso spettro. All’interno di questo spettro troviamo protopiume, picnofibre, piume cheratinizzate e altro ancora.

Per la formazione del piumaggio tipico degli uccelli, il derma e l’epidermide devono “comunicare” tra loro. Questo perché i segnali chimici provengono dal derma e l’epidermide deve riceverli. Questo complesso processo è mediato dai 5 fattori molecolari menzionati nell’articolo.

Come possiamo vedere, si tratta di un processo molto complesso, poiché richiede la sincronizzazione di segnali genetici, momenti specifici dello sviluppo embrionale e la presenza di meccanismi regolatori. Se tutto funziona come dovrebbe, gli alligatori potrebbero avere le piume, ma il processo di formazione delle piume non avviene naturalmente in questo modo.

I progressi della genetica e lo studio dell’evoluzione

Alligatore al sole.

Fare in modo che un embrione di alligatore sviluppi delle squame che costituiscono i precursori delle piume non ha, di per sé, l’obiettivo di popolare il mondo di rettili alati. Nello studio dell’essenza degli esseri viventi, questo apparente risultato costituisce una piccola scoperta nel mare di conoscenza necessaria per comprendere da dove veniamo.

Le piume sono strutture che hanno portato alla conquista del cielo attraverso meccanismi di termoregolazione e corteggiamento. Resta ancora molto da scoprire, ma ogni passo ci avvicina a svelare gli enigmi di come il mondo sia diventato quello che abbiamo davanti ai nostri occhi.

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  • Wu, P. et al. 2018. Multiple Regulatory Modules Are Required for Scale-to-Feather Conversion. Molecular Biology and Evolution, 35(2), 417-430. DOI: 10.1093/molbev/msx295

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