Evoluzione: a livello macroscopico, una specie evolve in risposta ad una pressione di selezione e alla deriva genetica. Gli individui cambiano, fino ad ottenere un qualcosa di differente.

Esistono oggigiorno milioni di specie animali e vegetali. Gli artropodi, essi soli, ricoprono probabilmente più del 90% di questa diversità. Talune stime, probabilmente esagerate, indicano per i soli insetti 30 milioni di specie.

Pare quindi evidente che nel corso dell’evoluzione una risposta assai frequente alla pressione di selezione sia stata la nascita di due specie distinte. Sono molti i meccanismi che possono condurre ad una speciazione. Vediamone alcuni in breve.

Isolazione genetica: è probabilmente il più triviale di tutti i fenomeni di speciazione e probabilmente anche il più frequente. Prendete un gruppo di individui e segregatelo dal resto della popolazione molto a lungo. Questo gruppo sarà affetto dalla deriva genetica come qualunque gruppo su questo pianeta. Mutazioni casuali neutre (eventualmente anche leggermente deleterie), potranno espandersi nella popolazione, unicamente a causa di fattori casuali. Le dimensioni ridotte del gruppo accentueranno questo meccanismo. Entro breve (un breve evolutivo, qualche centinaio di migliaia di anni) qualcosa cambierà drasticamente. Non è necessario che la cosa sia visibile. Prendiamo per esempio l’embriologia. Supponiamo che, come frequentemente accade, due proteine debbano interagire per permettere all’embrione di svilupparsi. Immaginiamo le due proteine come dei cubi dalle facce lisce che per interagire hanno bisogno di allinearsi. Ora supponiamo che la deriva genetica abbia aumentato nella popolazione la frequenza di una proteina mutante di forma leggermente bombata. Questa specifica conformazione rende più difficile l’interazione fra le due proteine, il che porterà ad un leggero aumento degli aborti spontanei, allorché il gene mutato è presente nell’embrione. Esistono due maniere per cavarsela. O avere la proteina liscia originale, o possedere una nuova mutazione, che renda la seconda proteina leggermente concava.

Esiste sempre la possibilità di ritornare allo stato originale (due proteine lisce), ed è probabilmente la soluzione che sarà presa dalla selezione naturale, ma esistono migliaia di proteine ed ancor più interazioni possibili. È quindi probabile che almeno una di queste trovi un nuovo equilibrio. Lasciamo che il tempo esasperi il meccanismo. Dopo 100’000 anni ritroveremo la nostra popolazione con proteine molto bombate che interagiscono con proteine molto concave. Non importa che proteina sia, basta che sia una proteina che regola un meccanismo essenziale.

Ora cosa accadrebbe se cercassimo di ibridare questa popolazione con quella originale? Scopriremmo che, nonostante non esista alcuna differenza fisica apparente, queste due popolazioni non saranno capaci di generare figli (tutti gli embrioni saranno abortiti). Apparterranno quindi a specie distinte (sebbene indistinguibili!).

La speciazione per separazione genetica è molto frequente. Esistono numerosi esempi teorici e pratici. L’unico punto importante è la presenza di una separazione fisica fra le popolazioni. Per una specie di insetti potrebbe bastare la nascita di un nuovo torrente in mezzo al territorio da essa occupato. Un esempio celebre è quello dell’isola che possiede due montagne. In seguito all’innalzamento del livello del mare il centro dell’isola è allagato e gli individui si rifugiano sulle due montagne, che ora rappresentano isole separate tra loro. Tempo dopo il livello del mare ritorna normale ma, in seguito alla separazione, si osserveranno specie distinte. Anche senza innalzamento del mare sarà tra le isole che questo fenomeno sarà più accentuato. Ogni nuovo colonizzatore si troverà infatti separato dalla popolazione madre. Il concetto di isola può essere espanso a quasi qualunque cosa. Per un pesce un isola può essere rappresentata da un lago, per un insetto specialista da un albero piuttosto raro. L’unico punto essenziale è che il flusso di colonizzatori venuti dall’esterno sia molto basso, in modo da non rendere svantaggioso il non potersi accoppiare con i nuovi venuti.

Selezione sessuale: appare in principio come un giochetto di logica. Supponiamo che un medesimo gene apporti due caratteri. Una colorazione violetta (primo effetto) e un morboso gusto per il violetto (secondo effetto). Questo gene potrebbe essere svantaggioso, ma la cosa non è scontata. Nella popolazione in cui questa mutazione fa per la prima volta la sua comparsa potremo osservare un fatto bizzarro. Alcuni individui cominceranno a colorarsi di violetto (primo effetto), poi questi individui tenderanno sempre ad accoppiarsi fra di loro (secondo effetto del nostro gene) diventando sempre più violetti. Parallelamente, all’interno di questa popolazione essere sempre più violetti sarà vantaggioso, il loro gusto per il violetto infatti li porterà ad accoppiarsi più spesso con individui di questo colore (osservate come è splendidamente circolare). I due gruppi smetteranno virtualmente di accoppiarsi fra di loro (avranno formato una piccola isola). Notasi che, malgrado le differenze cromatiche, essi potrebbero, in via teorica, essere forzati ad accoppiarsi e a generare figli fertili. Si noterà però che la cosa in natura non avviene. La popolazione originale troverà bizzarri i violetti, mentre i violetti troveranno semplicemente brutta (in quanto non violetta) la popolazione originale. Per meccanismi simili a quelli descritti nel paragrafo precedente (divergenze nello sviluppo embrionale, per esempio), i due gruppi formeranno col tempo specie distinte.

La selezione sessuale non è in contrasto con la selezione naturale. Per alcune specie, penso ad esempio ad alcuni uccelli, il colore violetto potrebbe essere semplicemente neutro. In ogni caso la selezione sessuale può in una certa misura, agire contro al selezione naturale. A coloro che amano comunque e sempre esempi in cui selezione sessuale e naturale vanno a braccetto posso offrire la seguente congettura. Supponiamo che il nostro gene, oltre a conferire il colore viola ed il gusto per il viola, renda anche l’esemplare velenoso. Colori vivaci sono spesso un segnale forte ed un eventuale predatore, imparerà rapidamente a non mangiare gli animali viola. Ora esistono due possibilità: Risparmiarsi la fatica del veleno e restare discreti, o essere velenosi e mettersi in mostra. La selezione sessuale in questo caso, aiuterebbe ad evitare le soluzioni perdenti intermediarie. Un purista potrebbe obiettare che tre funzioni per lo stesso gene sono parecchie. In effetti non è strettamente necessario che siano assicurate dallo stesso gene, basta che i geni coinvolti siano fisicamente vicini, sul cromosoma, e quindi raramente separati tra loro dai crossing over (ricombinazione).

Selezione contro gli eterozigoti: la più amata dai non addetti ai lavori, in quanto chiama in causa una pressione di selezione (naturale), ma non forzatamente la più frequente. In effetti me la sono già parzialmente giocata con l’esempio dei violetti velenosi. Questa l’ipotesi. Supponiamo che esista un gene molto utile che chiameremo VGP (il Vostro Gene Preferito). Ora supponiamo che esistano due versioni (alleli) di VGP che chiameremo VGP1 e VGP2. Ogni individuo porterà due copie del gene (quella paterna e quella materna). Ora supponiamo che sia un ottima cosa essere o VGP1/VGP1 (omozigote VG1) o VGP2/VGP2 (omozigote VG2) ma assolutamente non VGP1/VGP2 (eterozigote). Sarà nell’interesse di tutti poter riconoscere coloro che portano l’allele opposto al proprio. I VGP1/VGP1 non dovranno in affetti mai accoppiarsi con i VGP2/VGP2. Qualunque nuova mutazione che permetta il riconoscimento sarà favorita e la popolazione si spaccherà rapidamente in due tronconi che, per i soliti meccanismi, evolveranno in due specie distinte.

Si possono fare esempi a bizzeffe. Supponiamo che esistano su un isola delle farfalle velenose gialle, delle farfalle velenose blu e delle farfalle marroni assolutamente non velenose. Gli uccelli dell’isola hanno imparato velocemente e si nutrono unicamente di farfalle marroni. Ora supponiamo che una farfalla marrone mutante sviluppi due grosse macchie gialle, che confonderanno gli uccelli dell’isola che, presi dal dubbio, eviteranno di mangiarla. È un tipo di mimetismo piuttosto diffuso in natura. Entro breve le farfalle mimetiche avranno soppiantato le loro antenate. Ora supponiamo che appaia una nuova mutazione. La grossa macchia, da gialla diventa blu. La farfalla mutante sarà comunque ben protetta, dato che sull’isola esistono farfalle velenose di questo colore. Quando però una farfalla blu cercherà di accoppiarsi con una farfalla gialla otterremo il famigerato VGP1/VGP2, nel qual caso rappresentato da un verde squillante che, ornitologicamente parlando, si traduce in appetitoso. Farfalle gialle e blu non devono assolutamente incrociarsi. Se le farfalle non si distinguono gli incroci avvengono casualmente. In questa popolazione la farfalla capace di riconoscere quelle del suo stesso colore sarà molto favorita, non generando mai eterozigoti verdi, il che porterà all’isolazione genetica delle popolazioni e… due nuove specie emergeranno.

Secondo esempio (classico): una coppia di piccioni atterra su un isola. Su questa isola esistono due tipi di arbusti. Uno produce grossi semi, l’altro semi molto piccoli, ma in gran numero. I piccioni colonizzatori sono di media statura e piuttosto inefficienti nel raccogliere entrambi i frutti. La mancanza di competitori permetterà comunque alla popolazione di piccioni di prosperare fino a quando la competizione per il cibo comincerà a farsi pressante. Per i piccioni di questa popolazione esistono adesso solo due opzioni. Specializzarsi sui semi grossi o specializzarsi sui semi piccoli. Nel primo caso il piccione necessita di un becco di grandi proporzioni, di una muscolatura masticatoria possente e di succhi gastrici aggressivi. Nel secondo invece di un becco fine e di una muscolatura del collo rapida, che permetta di becchettare rapidamente i piccoli semi. Si può supporre che entrambe le strategie saranno presenti nella giovane popolazione. È probabile due gruppi di piccioni impareranno a riconoscersi, in modo da potersi facilmente non accoppiare mai.

 

Nei paragrafi precedenti sono stati abbordati solo alcuni esempi di speciazione. La lista non si vuole esaustiva, altri meccanismi di speciazione esistono certamente. Il punto chiave di ogni meccanismo di speciazione resta l’isolamento genetico di una popolazione. È incredibile notare quanto spesso un evento di speciazione induca entro breve ad un numero enorme di speciazioni a cascata. Tipico è il caso dei grandi organismi. Supponiamo di assistere alla nascita di due una nuove specie di mammifero, a partire da una specie originale. La specie ancestrale avrà avuto, come tutte le specie, una moltitudine di parassiti specialisti ad essa legata. A rigor di logica questi parassiti saranno in grado di infettare entrambe le specie figlie. Queste, a loro volta, evolveranno dei meccanismi di difesa che, con ogni probabilità, non saranno identici. Tutti i parassiti si ritroveranno quindi nel bisogno di specializzarsi su una sola specie. Ecco che, un evento di selezione singolo, può indurne decine di altri ed il meccanismo sarà tanto più accentuato, quanto basso sarà il livello trofico dell’organismo che innesca la cascata. Ad esempio l’evento di speciazione in una specie arborea indurrà i parassiti e i predatori a specializzarsi, ciò che porterà i parassiti dei parassiti, i parassiti dei predatori, i predatori dei parassiti e i predatori dei predatori a formare nuove specie… e così via.

Un solo esempio. La famiglia di funghi che conta il maggior numero di specie è quella di alcuni funghi parassiti di insetti. Nelle foreste tropicali si conta praticamente una specie di fungo per ogni specie di insetto esistente, ciò che rappresenta, nel regno dei funghi, la stragrande maggioranza delle specie conosciute. È verosimile pensare che l’interazione sia molto antica. Un fungo ha imparato a parassitare un insetto ancestrale ed ha reagito con avvenimenti di speciazione, alla numerosissime speciazioni di quest’ultimo.

 

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