Riconsiderare la filogenesi dei terapsidi attraverso approcci bayesiani e cladistici

Un capitolo nascosto del nostro albero genealogico

I mammiferi, compresi gli esseri umani, riconducono le loro origini a un gruppo di antichi «rettili simili a mammiferi» chiamati terapsidi, che popolavano la Terra molto prima dei dinosauri. Tuttavia una fase cruciale della loro storia primordiale manca nel record fossile, lasciando grandi interrogativi su quando e come questi animali si siano diversificati per la prima volta. Questo studio rivede quel mistero usando strumenti statistici moderni, mostrando che i terapsidi probabilmente emersero prima di quanto suggeriscano i fossili e si diversificarono rapidamente nei principali lignaggi che avrebbero infine portato ai mammiferi.

Parenti antichi in un record fossile frammentario

I terapsidi furono i vertebrati terrestri dominanti durante il Permiano, approssimativamente 300–250 milioni di anni fa. Comprendono diversi gruppi principali, alcuni dei quali avrebbero in ultima analisi dato origine ai veri mammiferi. Ma nelle rocce che dovrebbero registrare la loro evoluzione iniziale c’è un intervallo enigmatico con pochissimi fossili, noto come Gap di Olson. Prima del gap il mondo è popolato da parenti più primitivi; dopo di esso compaiono all’improvviso gruppi terapsidi ben formati in molte parti del mondo. Questo salto netto ha reso difficile ricostruire come questi gruppi siano correlati e quanto rapidamente si siano evoluti.

Portare nuova matematica alle ossa antiche

La maggior parte degli studi precedenti ha cercato di ricostruire le relazioni dei terapsidi usando un metodo tradizionale chiamato parsimonia, che cerca l’albero evolutivo più semplice possibile. Gli autori di questo articolo invece hanno costruito un nuovo dataset concentrato sulle caratteristiche craniche di 42 specie di terapsidi primitivi e dei loro parenti più prossimi non terapsidi, codificando 99 caratteri anatomici. Hanno quindi applicato approcci bayesiani — metodi probabilistici che possono modellare esplicitamente l’incertezza e stimare i tempi delle separazioni evolutive — implementati in due pacchetti software, MrBayes e RevBayes. Queste analisi hanno utilizzato modelli che combinano le età dei fossili con processi di «nascita‑morte» fossilizzati, che descrivono ramificazione (speciazione), estinzione e fossilizzazione nel tempo.

Riorganizzare l’albero genealogico dei terapsidi

Gli alberi bayesiani sono più risolti rispetto ai risultati ottenuti con la parsimonia e ribaltano alcune assunzioni consolidate. Supportano un grande sottogruppo chiamato Neotherapsida, nel quale gli anomodonti erbivori risultano i parenti più prossimi dei per lo più carnivori teriodonti. All’interno dei teriodonti, i gorgonopsiani con zanne a sciabola emergono come sister group del clade che include terocefali e cinodonti, questi ultimi destinati a dare origine ai mammiferi. Lo studio trova inoltre evidenza che due gruppi maggiori, Biarmosuchia e Dinocephalia, costituiscono un unico ramo più ampio, una relazione ipotizzata in lavori descrittivi più vecchi ma non fortemente sostenuta dalle analisi informatiche precedenti. Diverse specie cinesi famose della faune di Dashankou — Raranimus, Biseridens e Sinophoneus — si spostano in nuove posizioni vicino alla base dell’albero, indebolendo precedenti affermazioni secondo cui alcune di esse appartenessero a lignaggi successivi ben definiti.

Colmare il gap nel tempo

Combinando l’anatomia con le età fossili e un modello di nascita‑morte fossilizzato, gli autori hanno stimato quando i principali gruppi di terapsidi si sono separati l’uno dall’altro. I loro risultati indicano un’origine della linea dei terapsidi nell’inizio del Permiano, prima dell’inizio del Gap di Olson, nonostante manchino fossili inequivocabili di questo periodo. La maggior parte dei gruppi maggiori attualmente noti — come Biarmosuchia, Dinocephalia, Anomodontia, Gorgonopsia ed Eutheriodontia — sembrano diversificarsi rapidamente tra circa 281 e 272 milioni di anni fa, abbracciando lo stesso gap. Ulteriori modellizzazioni suggeriscono che ci siano stati impulsi di aumento dell’estinzione, incluso uno durante il Gap di Olson, mentre i tassi di fossilizzazione sono rimasti relativamente stabili. Questo schema si adatta a uno scenario in cui un’estinzione precedente ha potato i lignaggi più antichi aprendo spazi ecologici perché i terapsidi si diversificassero.

Cosa significa per l’ascesa dei mammiferi

Per un non specialista, il messaggio chiave è che i nostri antenati mammiferi non sono semplicemente apparsi all’improvviso già completamente formati, né sono progrediti restando del tutto nascosti. Al contrario, questo lavoro sostiene una storia in due fasi: una fase iniziale poco documentata in cui i terapsidi si sono gradualmente separati da antenati più reptiliformi, seguita da un rapido scoppio di diversificazione intorno al periodo del Gap di Olson. Le nuove analisi bayesiane riorganizzano i rami dell’albero dei terapsidi e suggeriscono che alcuni gruppi ritenuti distinti potrebbero in realtà costituire lignaggi più ampi, e che i cinodonti — i diretti predecessori dei mammiferi — probabilmente hanno avuto origine all’interno di forme di grado terocefalo. Con la scoperta di nuovi fossili, specialmente da rocce che coprono il Gap di Olson, questo quadro raffinato aiuterà i paleontologi a collocarli più accuratamente e a chiarire ulteriormente come e quando i nostri lontani antenati compirono i primi passi verso la comparsa dei mammiferi.

Citazione: Duhamel, A., Wynd, B., Wright, A.M. et al. Rethinking therapsid phylogeny through Bayesian and cladistic approaches. Sci Rep 16, 13171 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-38195-2

Parole chiave: terapsidi, fossili del Permiano, filogenia, evoluzione bayesiana, Gap di Olson