Il termine fossile vivente fu coniato da Darwin per indicare particolari tipi di organismi, animali o vegetali, con caratteristiche morfologiche primitive e soggetti ad un processo evolutivo molto lento. Ai fossili viventi appartengono tipologie diverse di organismi.
Organismi che sono gli unici rappresentanti viventi di gruppi estinti da tempo.
L'esempio più famoso è quello del pesce Latimeria chalumnae, pescato nel 1938, alle foci del Chalumna in Sud Africa. L'esemplare era lungo 1,50 m e pesava 57 kg, ed incuriosì a tal punto i pescatori, che lo mandarono imbalsamato al Museo di East London. La direttrice del Museo, la Dottoressa Latimer, riconobbe in quell'esemplare le caratteristiche dei Crossopterigi Celacantiformi, pesci a pinne "muscolose" nati durante l'Era Paleozoica, 400 milioni di anni fa, e ritenuti estinti nella grande estinzione che eliminò anche i Dinosauri.
Organismi che mantengono caratteri primitivi del gruppo che si è invece altamente differenziato.
Un esempio è l'Opossum, Mammifero marsupiale che presenta caratteri molto simili ai suoi parenti del Cretacico. Fra gli Artropodi possiamo ricordare il Limulo attuale, praticamente identico alle forme fossili del Giurassico.
Organismi che rimangono immutati per un lungo intervallo di tempo
Esempi classici sono il Brachiopode Lingula dell'Ordoviciano, e il Cefalopode Nautilus, invariato dal Triassico ad oggi. Anche gli Squali, comparsi nel Devoniano, circa 400 milioni di anni fa, si sono evoluti molto poco nel corso del tempo geologico, ma le loro caratteristiche li hanno resi immuni ai mutamenti geologici, climatici, biologici che li circondavano. Ancora oggi ne esistono moltissime specie, a dimostrazione dell'efficienza del loro "modello strutturale".
Non mancano fossili viventi anche tra i vegetali, come il genere Gingko, Gimnosperma comparsa nel Giurassico e arrivata ai giorni nostri con l'unica specie Gingko biloba senza modificazioni sostanziali.
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