Inizialmente si pensava fossero strettamente imparentati con granchi, aragoste e altri crostacei, nel 1881 il biologo evoluzionista E. Ray Lankester li collocò solidamente in un gruppo più simile a ragni e scorpioni. I granchi a ferro di cavallo sono stati considerati antenati degli aracnidi, ma i dati delle sequenze molecolari sono sempre stati abbastanza scarsi da mettere in dubbio.

Università del Wisconsin-Madison i biologi evoluzionisti Jesús Ballesteros e Prashant Sharma sperano, quindi, che il loro recente studio pubblicato sulla rivista Systematic Biology aiuti a piantare saldamente antichi granchi a ferro di cavallo all’interno dell’albero genealogico degli aracnidi.

Analizzando i dati genetici e considerando un vasto numero di possibili modi per esaminarli, gli scienziati hanno ora un alto grado di fiducia che i granchi a ferro di cavallo appartengono effettivamente agli aracnidi.

“Dimostrando che i granchi a ferro di cavallo fanno parte della radiazione degli aracnidi, invece di un lignaggio strettamente correlato ma indipendente dagli aracnidi, tutte le ipotesi precedenti sull’evoluzione degli aracnidi devono essere riviste”, afferma Ballesteros, ricercatore post-dottorato nel laboratorio di Sharma. “È un cambiamento importante nella nostra comprensione dell’evoluzione degli artropodi.”

Gli artropodi sono spesso considerati gli animali di maggior successo del pianeta poiché occupano terra, acqua e cielo e comprendono più di un milione di specie. Questo raggruppamento comprende insetti, crostacei e aracnidi.

I granchi a ferro di cavallo sono stati difficili da classificare all’interno degli artropodi perché l’analisi del genoma degli animali ha ripetutamente dimostrato che sono correlati agli aracnidi come ragni, scorpioni, acari, zecche e creature meno conosciute come gli aceti. Tuttavia,” gli scienziati hanno ipotizzato che si trattasse di un errore, che ci fosse un problema con i dati”, afferma Ballesteros.

Inoltre, i granchi a ferro di cavallo possiedono un mix di caratteristiche fisiche osservate tra una varietà di artropodi. Sono duri come i granchi, ma sono gli unici animali marini noti per respirare con le branchie del libro, che assomigliano ai polmoni del libro che i ragni e gli scorpioni usano per sopravvivere sulla terra.

Solo quattro specie di granchi a ferro di cavallo sono vivi oggi, ma il gruppo è apparso per la prima volta nella documentazione fossile circa 450 milioni di anni fa, insieme a misteriosi lignaggi estinti come gli scorpioni marini. Questi fossili viventi sono sopravvissuti a grandi eventi di estinzione di massa e oggi il loro sangue viene utilizzato dall’industria biomedica per testare la contaminazione batterica.

L’età è solo uno dei problemi insiti nel tracciare la loro evoluzione, dicono Ballesteros e Sharma, poiché cercare indietro nel tempo per trovare un antenato comune non è facile da realizzare. E le prove dei reperti fossili e della genetica indicano che l’evoluzione è avvenuta rapidamente tra questi gruppi di animali, convolvendo le loro relazioni l’una con l’altra.

“Uno degli aspetti più impegnativi della costruzione dell’albero della vita è differenziare le vecchie radiazioni, queste antiche esplosioni di speciazione”, afferma Sharma, professore di biologia integrativa. “È difficile da risolvere senza grandi quantità di dati genetici.”

Anche allora, i confronti genetici diventano difficili quando si guardano le storie di geni che possono unire o separare le specie. Alcuni cambiamenti genetici possono essere fuorvianti, suggerendo relazioni in cui non esistono o respingendo le connessioni che lo fanno. Ciò è dovuto a fenomeni come l’ordinamento incompleto del lignaggio o il trasferimento genico laterale, mediante il quale gli assortimenti di geni non sono fatti in modo pulito attraverso l’evoluzione delle specie.

Ballesteros ha testato le complicate relazioni tra i geni più difficili confrontando i genomi completi di tre delle quattro specie viventi di granchio a ferro di cavallo con le sequenze del genoma di altre 50 specie di artropodi, tra cui pulci d’acqua, millepiedi e mietitori.

Usando un complesso insieme di matrici, facendo attenzione a non introdurre pregiudizi nella sua analisi,ha accuratamente preso in giro i dati. Tuttavia, indipendentemente dal modo in cui Ballesteros condusse la sua analisi, trovò granchi a ferro di cavallo annidati all’interno dell’albero genealogico degli aracnidi.

Dice che il suo approccio serve da monito per altri biologi evoluzionisti che potrebbero essere inclini a scegliere i dati che sembrano più affidabili o a buttare fuori dati che non sembrano adattarsi. I ricercatori potrebbero, ad esempio,” forzare ” i loro dati per posizionare i granchi a ferro di cavallo tra i crostacei, dice Sharma, ma non sarebbe accurato. Il team di ricerca ha provato questo e ha trovato centinaia di geni che supportano alberi errati.

Ballesteros incoraggia gli altri a sottoporre i loro dati evolutivi a questo tipo di metodologia rigorosa, perché ” l’evoluzione è complicata.”

Perché i granchi a ferro di cavallo sono abitanti dell’acqua mentre altri aracnidi colonizzavano la terra rimane una domanda aperta. Questi animali appartengono a un gruppo chiamato Chelicerata, che comprende anche ragni marini. I ragni marini sono artropodi marini come i granchi a ferro di cavallo, ma non sono aracnidi.

“Ciò che lo studio conclude è che la conquista della terra da parte degli aracnidi è più complessa di un singolo evento di tradizione”, afferma Ballesteros.

È possibile che l’antenato comune degli aracnidi si sia evoluto in acqua e solo gruppi come ragni e scorpioni lo abbiano fatto atterrare. Oppure, un antenato comune potrebbe essersi evoluto sulla terra e poi i granchi a ferro di cavallo hanno ricolonizzato il mare.

“La grande domanda che stiamo cercando è la storia della terrestrializzazione”, afferma Sharma.

Per Ballesteros, che ora sta studiando l’evoluzione della cecità nei ragni che vivono in profondità all’interno delle grotte in Israele, le sue motivazioni arrivano al cuore della natura umana stessa.

“Riesco a guardare con curiosità infantile e chiedere:’ Come è nata tutta questa diversità?'”dice. “È incredibile ciò che esiste, e non avrei mai pensato di avere il privilegio di poterlo fare.”

Lo studio è stato finanziato dal M. Guyer postdoctoral fellowship e sostenuto dalla National Science Foundation grant IOS-1552610.