Martello, incudine e staffa: dalla mandibola all'orecchio, in un possibile percorso evolutivo

Autoritratto con l'orecchio bendato
di Vincent Van Gogh

Le ossa più piccole del corpo umano sono il martello, l'incudine e la staffa. Per chi non ne avesse mai sentito parlare, si tratta di 3 ossicini presenti nell'orecchio medio, che hanno il compito fondamentale di trasmettere ed amplificare le vibrazioni delle onde sonore provenienti dal timpano - che a sua volta rappresenta la membrana vibratile che separa l'orecchio esterno dall'orecchio medio - fino alla finestra ovale della coclea, dove risiede il vero e proprio organo dell'udito. In figura sotto la lettera e indica l'orecchio medio, in cui b, c e d rappresentano ordinatamente martello, incudine e staffa, mentre a è la membrana timpanica. Fino a qui, probabilmente, niente di nuovo, nemmeno per chi non lavora o non ha studiato in ambito biologico. Sono informazioni che qua e là può capitare di leggere, tra una rivista scientifica (o pseudotale) ed un quiz televisivo.
Quello che magari può essere interessante chiedersi è come si siano evoluti 3 ossicini, che sembrano un po' sospesi a mezz'aria, in una disposizione anatomica tale da funzionare non più come strutture di sostegno tipiche di un apparato scheletrico, bensì come strumento di trasmissione di onde sonore. Martello, incudine e staffa accomunano tutti i mammiferi. In verità accomunano anche tutti i rettili, da cui i mammiferi si sono evoluti, ma la cosa curiosa è che nei rettili martello ed incudine sono collegati tra loro, ma non contribuiscono all'udito. Più in particolare, martello e incudine dei tetrapodi non-mammiferi sono 2 ossa, il quadrato e l'articolare, che consentono l'articolazione di mascella superiore ed inferiore, mentre l'unico ossicino che contribuisce all'udito è la staffa. Prima di arrivare alla domanda evoluzionistica, potrebbe prima avere senso chiedersi se, a titolo di esempio, l'udito dei rettili funzioni in maniera differente da quello dei mammiferi, visto che questi ultimi si sono evoluti a partire dai primi. In effetti delle differenze ci sono: i mammiferi riescono ad udire suoni e vibrazioni ad alta frequenza, che si propagano bene nel mezzo aereo, mentre i rettili possono percepire vibrazioni che giungono dal suolo e che a loro volta fanno vibrare il cranio e, infine, arrivano all'orecchio.La domanda scottante, però, che ancora anima dibattiti tra evoluzionisti ed antievoluzionisti, è: nel passaggio evolutivo rettili = = = > mammiferi, come hanno fatto 2 ossa del cranio non solo a perdere la loro funzione originaria di articolare mascella e mandibola, ma anche a collegarsi con un osso dell'orecchio per mettere su un "mirabile nonché prodigioso" sistema di ossa con una funzione completamente diversa? E' un'occasione per sminuire il ruolo della selezione naturale solo perché non riusciamo a capacitarci di come qualcosa di così... "perfetto" possa essersi sviluppato per concomitanza di caso e necessità?

Morganucodon

La questione è piuttosto delicata e rischierebbe di essere banalizzata. La prima cosa che infatti si potrebbe pensare è che da un orecchio simile a quello degli attuali rettili sia scaturito l'orecchio dei mammiferi. Tuttavia, se l'orecchio dei rettili è perfettamente funzionale così com'è ed adatto al loro stile di vita, perché mai 2 ulteriori ossa, divenute non si sa come superflue nell'articolazione mandibolare, si sarebbero dovute spingere all'interno, per avvicinarsi ad un orecchio già funzionante, quasi secondo un fine migliorativo prestabilito?
Secondo i biologi evoluzionisti, sarebbe molto meno farraginoso pensare che in realtà quadrato, articolare e columella (staffa) abbiano sin dall'inizio della linea evolutiva dei tetrapodi svolto un ruolo nella trasmissione delle vibrazioni sonore, sfruttando la vicinanza di altre ossa del cranio, ma già a partire dallo sviluppo dei mammiferi più primitivi (in primis mammiferi come Morganucodon) questo processo si sarebbe estremizzato fino ad una forte riduzione dimensionale delle 3 ossa, diventando, appunto, 3 ossicini di un orecchio medio nei mammiferi attuali. Ciò sarebbe stato particolarmente vantaggioso nel rendere possibile la percezione di vibrazioni aeree, ricordando che i primi mammiferi erano insettivori ed occupavano nicchie notturne. E con quest'importante vantaggio si è anche potuto sviluppare ed affermare un differente meccanismo d'articolazione di mascella e mandibola.

Liaoconodon hui

Un articolo comparso alcuni mesi fa (marzo-aprile 2011) su Nature è stato di grande importanza nel sostenere questa tesi. Un fossile completo di un mammifero primitivo, rinvenuto in Cina e risalente al Mesozoico, è stato battezzato Liaoconodon hui, e la struttura ossea del cranio rappresenta un importante anello di congiunzione tra l'organizzazione anatomica di mammiferi primitivi come Morganucodon, in cui martello e incudine erano ossa del cranio che contribuivano alla trasmissione delle onde sonore, ed i mammiferi in cui si può individuare un vero e proprio orecchio medio, con martello, incudine e staffa ridotti ad ossicini di piccole dimensioni e sicuramente più funzionali alla percezione di vibrazioni aeree.
Per maggiori info andate al link riportato nella sottostante citazione all'articolo:Meng, J., Wang, Y., & Li, C. (2011). Transitional mammalian middle ear from a new Cretaceous Jehol eutriconodont Nature, 472 (7342), 181-185 DOI: 10.1038/nature09921