La paleontologia (dal greco παλαiός palaiòs «antico», ὤν ṑn (genitivo ὄντος òntos) «essere, creatura» e λόγος lògos «studio», letteralmente «studio dell'essere antico») è la branca delle scienze naturali che studia gli esseri viventi vissuti nel passato geologico e i loro ambienti di vita sulla Terra; nelle parole di L.F. Laporte, “la loro identità, origine, evoluzione, ambiente e ciò che possono dirci sul passato organico e inorganico della Terra”.
Nata nel XVII e nel XVIII secolo come risultato delle intuizioni di Agostino Scilla e Niccolò Stenone sulla natura dei fossili e sulla stratigrafia, e diventata scienza con gli studi di anatomia comparata condotti da George Cuvier, la paleontologia si situa a metà strada tra biologia e geologia, distinguendosi dall'archeologia in quanto esclude lo studio di manufatti umani, mentre lo studio dei resti fossili umani viene chiamato paleoantropologia e, a seconda dell'età del giacimento e dei reperti presenti, viene svolto esclusivamente da paleontologi e antropologi o in combinazione con archeologi; i confini fra queste diverse discipline diventano sempre più sfumati sia col diminuire dell'età dei reperti, sia con il progredire dell'approccio multidisciplinare delle ricerche, dei metodi di indagine e della tecnologia. Originariamente nata come scienza di tipo storico che, allo scopo di classificare le forme viventi passate e cercare di spiegare le cause della loro variazione, utilizzava solo l'induzione legata a osservazioni qualitative sui campioni fossili, oggi la paleontologia si è sviluppata al punto da utilizzare tecniche mutuate da discipline scientifiche come la biochimica, la matematica e l'ingegneria, che le permettono di condurre anche ricerche e simulazioni a carattere sperimentale. Il suo sviluppo ha coinciso anche con la nascita di diverse sotto-discipline specializzate.
Storia
Nel VI secolo a.C. filosofi greci come Senofane avevano compreso la vera natura dei fossiliUna testimonianza è in Ippolito, Refutatio omnium haeresium,. In epoca ellenistica Eratostene aveva notato fossili marini in luoghi lontani dal mare e aveva messo in relazione il fatto con il lento spostarsi della linea di costaStrabone, Geografia, I, iii, §4. Nel Medioevo tuttavia molti naturalisti condivisero la teoria che i fossili rappresentassero i prodotti di una misteriosa "forza plastica" (vis plastica) che scaturiva dalle profonde viscere della Terra, oppure si pensava che fossero "scherzi della natura" o anche che si trattasse dei resti di animali uccisi dal Diluvio universale.
L'effettiva origine dei fossili, ossia l'antica teoria che si trattasse di resti fossilizzati di animali e piante, fu ripresa in Italia alla fine del Quattrocento, da Leonardo da Vinci, che aveva letto e condivideva varie opinioni di Aristotele, tra cui l'eternità della terra.Marco Versiero, "Dall’eternità del mondo al governo delle città: Leonardo da Vinci, “dopo” Machiavelli", in: Dopo Machiavelli, Après Machiavel, Napoli, Liguori, 2008, pp. 33-52. Leonardo è pertanto considerato da alcuni studiosi come il padre fondatore della paleontologia, in quanto interpretò la vera natura dei due maggiori gruppi di fossili, ossia i resti fossili (residui del corpo di organismi) e gli icnofossili (tracce lasciate da esseri muovendosi su un substrato)Baucon, A. 2010. Leonardo da Vinci, the founding father of ichnology. Palaios 25. Riassunto consultabile a https://www.tracemaker.com. Leonardo osservò infatti che le conchiglie (nichi) pietrificate dell'Appennino erano 'intarlate', ossia recavano le tracce (icnofossili) di antichi organismi perforanti:
Per questo motivo, le conchiglie pietrificate non potevano essere curiosità inorganiche (come sostenuto da molti suoi contemporanei), ma resti di antichi organismiBaucon, A. 2010. Da Vinci’s Paleodictyon: the fractal beauty of traces. Acta Geologica Polonica, 60(1). Consultabile da https://www.tracemaker.com. Con le parole di Leonardo:
Leonardo non ha solamente interpretato correttamente le perforazioni fossili, ma anche le tracce di bioturbazione, ossia quelle prodotte in substrati sofficiBaucon A., Bordy E., Brustur T., Buatois L., Cunningham T., De C., Duffin C., Felletti F., Gaillard C., Hu B., Hu L., Jensen S., Knaust D., Lockley M., Lowe P., Mayor A., Mayoral E., Mikulas R., Muttoni G., Neto de Carvalho C., Pemberton S., Pollard J., Rindsberg A., Santos A., Seike K., Song H., Turner S., Uchman A., Wang Y., Yi-ming G., Zhang L., Zhang W. 2012. A history of ideas in ichnology. In: Bromley R.G., Knaust D. Trace Fossils as Indicators of Sedimentary Environments. Developments in Sedimentology, vol. 64. Riassunto consultabile da https://www.tracemaker.com. Questi icnofossili comprendono, ad esempio, le gallerie scavate dai vermi; sono tra i fossili più difficili da comprendere tanto che, fino ai primi anni del 1900, erano generalmente interpretati come resti fossili di alghe (fucoidi). Leonardo invece aveva capito che quelle strutture sugli strati (falde) erano icnofossili prodotti da organismi vermiformi quando la roccia era soffice sedimento marino:
Nel XVI secolo Girolamo Fracastoro si oppose decisamente all'idea della "vis plastica" e a tutte le altre sull'origine inorganica dei fossili. Nel XVII secolo ulteriori osservazioni più adeguate e sistematiche sull'origine organica dei fossili posero le basi della moderna paleontologia e fecero definitivamente abbandonare la vecchia idea della "vis plastica"; queste furono compiute da Agostino Scilla e da Stenone.
Durante il XIX secolo i fossili sono stati studiati inizialmente allo scopo di classificarli, in accordo alla pratica di classificazione scientifica linneaiana, e in seguito il loro impiego venne esteso dai geologi alla stratigrafia nel tentativo di risolvere alcuni problemi come quello della determinazione dell'età delle rocce. Una pietra miliare nella storia della paleontologia venne posta agli inizi dell'Ottocento, quando un medico inglese, Gideon Mantell, trovò un grosso osso in un mucchio di pietre: studiandolo, capì che non poteva essere una mandibola di mammifero, perché le rocce che lo circondavano erano troppo antiche. Però, notando la somiglianza di quei denti con i denti dell'odierna iguana, Mantell stabilì che l'animale fosse un enorme rettile erbivoro.
Lo chiamò Iguanodon, dal greco "dente d'iguana". Qualche anno dopo, il geologo William Buckland trovò un'altra mascella di rettile, questa volta carnivoro, e lo chiamò Megalosaurus, "grande lucertola". La caccia ai fossili era definitivamente iniziata. Tra i padri della paleontologia, Georges Cuvier fornì contributi fondamentali, anche se spetta all'anatomista e paleontologo inglese Richard Owen (1804-1892) il titolo di primo nel coniare il termine "dinosauro" nel 1842. Inoltre fu proprio lui a voler aprire ed allestire un museo di scienze naturali a Londra che aprirà nel 1833.
Molti da allora sono stati i progressi nella ricerca e nuove specie fossili sono state ritrovate in diverse aree del mondo, permettendo l'acquisizione di nuove conoscenze sui processi dell'evoluzione della vita sulla Terra.
Tra i progressi è possibile citare l'ampliamento metodologico costituito dall'uso della tassonomia cladistica in concomitanza a quello della tassonomia linneana, per quanto riguarda la definizione dell'"albero genealogico" evolutivo. A questo scopo, la tassonomia cladistica cominciò ad essere utilizzata dopo più di sue secoli di utilizzo della sola tassonomia linneana, in seguito all'identificazione di alcune limitazioni di quest'ultima nella classificazione di alcune nuove forme fossili rilevate nel corso dei decenni. Un altro esempio di progresso importante, verificatosi nell'ultimo quarto del XX secolo, è lo sviluppo della filogenesi molecolare, la quale indaga sulle connessioni di organismi vicini misurando quanto simile sia il DNA dei loro genomi. La filogenesi molecolare può essere utilizzata per datare la separazione delle specie, sebbene in tal senso il suo utilizzo è in realtà controverso per l'affidabilità dell'orologio molecolare su cui si basano i suoi risultati.
La paleontologia nell'ambito delle Scienze
Una scienza storica La paleontologia è una delle scienze storiche, insieme, ad esempio, all'archeologia, alla geologia, alla biologia evolutiva, all'archeoastronomia, alla filologia e alla storia stessa. Questo significa che essa descrive fenomeni del passato e ne ricostruisce le cause. Come scienza storica si sviluppa su tre principali elementi: la descrizione del fenomeno del passato; lo sviluppo di una teoria generale sulle cause dei vari di tipi di cambiamento correlati al fenomeno; e infine l'applicazione di queste teorie per stabilire i fatti.
Quando si tenta di spiegare i fenomeni passati, i paleontologi e gli altri scienziati storici spesso formulano una serie di ipotesi sulle cause e dopo ne ricercano la prova, o meglio, qualcosa che indichi che un'ipotesi è migliore delle altre. Qualche volta la prova confermante un'ipotesi viene scoperta per caso durante altre ricerche; è così avvenuto, ad esempio, per la scoperta di Luis Álvarez e Walter Álvarez di uno strato ricco di iridio al limite K-T, che sembrerebbe avallare la spiegazione privilegiata dell'estinzione di massa del Cretaceo-Paleocene come prodotta da un impatto astronomico.
Gli scienziati storici possono, oggi, anche seguire la via della sperimentazione: si usano esperimenti o simulazioni per tentare di ridurre il numero delle spiegazioni possibili su come un fenomeno del passato si sia verificato.
Sottodiscipline Con l'aumentare delle sue conoscenze, la paleontologia ha sviluppato diverse sotto-discipline specializzate.
La prima grande suddivisione che si fa all'interno della paleontologia è quella tra paleontologia generale e paleontologia sistematica; la prima riguarda, tra le varie branche, i processi di fossilizzazione, la paleoecologia, la biostratigrafia e la paleobiogeografia, che sono in relazione con l'andamento climatico delle epoche passate; la seconda riguarda invece la descrizione e la tassonomia dei fossili nonché i rapporti filetici tra di loro e le forme viventi attuali.
La paleontologia tassonomica ha infatti per scopo la classificazione degli organismi vissuti nel passato. La paleobiologia studia le caratteristiche e la fisiologia degli esseri vissuti nel passato combinando metodi e ricerche delle scienze naturali con quelli delle scienze della Terra. La paleozoologia studia i fossili animali e si suddivide in paleozoologia vertebrata, la quale si concentra sullo studio dei fossili dei vertebrati, e paleozoologia invertebrata, la quale lavora con i fossili degli invertebrati come molluschi, artropodi, anellidi e echinodermi. La paleobotanica si concentra sullo studio dei fossili delle piante, e include tradizionalmente anche lo studio di fossili di alghe e funghi. La palinologia (in questo caso paleopalinologia o micropaleobotanica), lo studio di pollini e spore prodotti da piante terrestri e protisti, è a cavallo tra paleontologia e botanica, in quanto si occupa sia di organismi viventi che di fossili. La micropaleontologia studia i fossili di piccole dimensioni, che possono essere osservati solo con il microscopio, senza badare al gruppo al quale appartengono. Quest'ultima scienza ha subito un notevole sviluppo per le sue applicazioni pratiche nella ricerca di idrocarburi entro le rocce sedimentarie. La paleoicnologia studia le tracce fossili del movimento degli organismi passati, come le impronte di deambulazione lasciate in sedimenti antichi.