Gaianews

Si può prevedere l’evoluzione delle specie?

L’evoluzione è un fenomeno talmente complesso che parlare di “previsioni” crea qualcosa in più di un semplice imbarazzo. Se ci domandiamo perché le giraffe hanno il collo così lungo sappiamo rispondere?

Scritto da Annalisa Arci il 11.01.2013

COLONIA – Seguire le traiettorie dell’evoluzione non è più un miraggio. I ricercatori del Dipartimento di Fisica Teorica dell’Università di Colonia, in collaborazione con il Laboratorio di Genetica dell’Università di Wageningen, hanno dimostrato che, in famiglie non troppo piccole né troppo grandi di funghi i cambiamenti evolutivi sono prevedibili.

E questa ipotesi sarebbe allargabile anche a piante e animali, solo nel caso in cui le dimensioni della popolazione studiata fossero quelle ottimali. La ricerca è stata pubblicata il 9 gennaio nella rivista Proceedings of National Academy of Sciences (PNAS): www.pnas.org/content/110/2/571.abstract.

L’evoluzione è un fenomeno talmente complesso che parlare di “previsioni” crea qualcosa in più di un semplice imbarazzo. Se ci domandiamo perché le giraffe hanno il collo così lungo sappiamo rispondere. Sappiamo farlo a posteriori. Cosa accade se ci poniamo il problema della prevedibilità di un carattere come quel collo così lungo? Possiamo prevedere a priori lo sviluppo di una struttura organica simile al collo della giraffa? Non sempre. Più che dal tipo di carattere dipende dal numero di individui che compongono la specie o famiglia sotto esame.

Giraffa

La prevedibilità o, meglio, la probabilità che un carattere o struttura organica compaia ad un determinato stadio della storia evolutiva di una specie sembra connessa a un fattore dominante: le dimensioni della specie. L’ipotesi è stata dimostrata combinando due approcci distinti ma complementari: il metodo teoretico e quello sperimentale.  Da un lato esistono i modelli elaborati dai computer per simulare i processi evolutivi: dall’altro è disponibile una quantità considerevole di dati raccolti in laboratorio che ci consente di mappare il DNA degli organismi con precisioni sempre crescente.

L’evoluzione è prevedibile in organismi come i funghi ma solo in famiglie di dimensioni ottimali. Lo studio pubblicato su  PNAS dimostra questa tesi. Il team  di Wageningen ha fornito il profilo genetico di un fungo-tipo: dopo aver tracciato le 256 combinazioni possibili di otto mutazioni in vari luoghi del suo DNA, gli scienziati hanno isolato un carattere rilevante: il tasso di crescita, una componente importante del fitness del fungo. Lo scopo di questa prima fase dell’esperimento è di calcolare l’effetto che ogni combinazione di mutazioni ha sulla crescita del fungo.

La scelta della crescita come carattere rilevante è motivata da una ragione abbastanza semplice. Esistono mutazioni benefiche, neutre e deleterie per le specie. Nel corso del tempo le mutazioni benefiche, con conseguente miglioramento della struttura organica – miglioramento dal punto di vista dell’adattamento e della sopravvivenza – hanno buona possibilità di imporsi ed essere trasmesse di generazione in generazione. Al contrario, mutazioni neutre o dannose hanno una probabilità inferiore di essere trasmesse e, di conseguenza, di intervenire attivamente influenzando lo sviluppo della specie.

Il tasso di crescita è dunque una modificazione benefica per la specie, più facilmente trasmissibile di altre dopo un numero (variabilmente elevato) di nuove generazioni. Queste considerazioni ci aiutano a capire anche che, in laboratorio, il concetto di prevedibilità ha un significato abbastanza univoco. Può infatti essere determinato monitorando la frequenza con cui alcuni microrganismi si evolvono; dal momento che in alcuni casi accade che la linea evolutiva procede in una direzione costante, permettendo dunque di prevedere con una certa sicurezza gli esiti, l’osservazione delle linee o traiettorie evolutive contiene implicitamente il suo esito.

L’evoluzione resta invece un fenomeno imprevedibile nelle specie molto popolose. I due team di ricerca hanno ottenuto questo risultato in modo indiretto. Nel caso di gruppi molto piccoli di animali o vegetali l’emergenza di nuove forme, strutture o caratteri, pur potendo essere del tutto casuale, ha comunque un significato in quanto contribuisce all’evoluzione e all’adattamento. 

Ciò non accade in specie o famiglie molto popolose in cui è molto probabile l’emergenza di più caratteri ereditari con significato evolutivo. Essendo molte le variazioni benefiche, e potendosi sviluppare anche in modo indipendente l’una dall’altra, la prevedibilità dell’evoluzione diminuisce in modo proporzionale all’aumentare del numero di individui che li ereditano. Ecco come si perdono le traiettorie evolutive.

 

© RIPRODUZIONE RISERVATA