sabato 18 ottobre 2008

Le lucertole di Pod Mrcaru: un caso sorprendente (ma non troppo) di come le vita si evolve anche molto velocemente


Nel 1971 dei ricercatori, capeggiati dall'israeliano Eviatar Nevo hanno immesso a Pod Mrcaru, un'isoletta (0.03 km2) della costa croata, 5 coppie della “classica” lucertola italiana Podarcis Sicula (illustrata nella foto estratta da wikipedia), provenienti dalla vicina isola di Pod Kopiste (0.09 km2). Solo dopo 30 anni altri ricercatori sono tornati sull'isola e hanno trovato una sorpresa: in un articolo pubblicato dalla rivista PNAS, Proceedings of the National Academy of Sciences da un team di biologi europei e americani si legge che non solo le 5 coppie hanno avuto una nutritissima discendenza (e la densità di popolazione è maggiore rispetto a quella dell'isola di provenienza), ma probabilmente bisogna ascrivere alla Podarcis Sicula la colpa dell'estinzione della lucertola precedentemente endemica dell'isola, la Podarcis Melisellensis.
Questo di per se è sicuramente interessante, ma c'è di più. Dopo 36 anni e 30 generazioni le lucertole hanno cambiato la dieta, passando da una insettivora ad una molto più erbivora: non ci sono differenze alimentari fra i sessi e le piante contribuiscono alla dieta per il 34% in primavera e per il 61% in estate. La popolazione da cui sono state tratte invece si nutre pochissimo di piante (non più del 4% della dieta).
Il cambio di dieta è associato ad alcuni cambiamenti nell'anatomia degli animali. Il più appariscente è una testa più grande, che consente un morso più forte per poter strappare pezzi più piccoli di foglie e di altre parti delle piante ricche di cellulosa. Tra il piccolo e il grande intestino, queste lucertole hanno sviluppato la valvola ileo-cecale, grazie a cui aumenta la permanenza del cibo nel condotto, permettendo ai nematodi che vi vivono (assenti nella popolazione originaria) di trattare meglio la cellulosa. Inoltre la popolazione di Pod Mrcaru ha gambe più corte e prestazioni velocistiche minori, probabilmente perchè la maggiore copertura vegetale del nuovo territorio consente di nascondersi più facilmente (e inoltre di predatori non se ne vedono).
Nonostante le evidenti differenze, non possiamo parlare di una nuova specie: da un punto divista genetico questa popolazione non è ancora distinguibile da quella originaria.
Cosa ha permesso un'evoluzione così rapida? E, soprattutto, è un fenomeno strano e raro di cui sorprendersi?
Si conosce l'inizio della storia e la situazione attuale ma non abbiamo “fotografie” tra il 1971 e il 2004, quindi non possiamo sapere come e quando sono avvenuti il cambio di alimentazione, la comparsa delle varie modificazioni e l'estinzione della Podarcis Melisellensis.
Lucertole erbivore sono note dall'inizio del cretaceo (Kuwajimalla kagaensis - rinvenuta in Giappone) e in generale sono tutte caratterizzate da un cranio più grande rispetto alle loro parenti più strette dalla dieta prettamente insettivora. Un altro parametro che lega a Pod Mrcaru l'alimentazione all'incremento delle dimensioni della testa è che è stato maggiore nelle femmine, che partivano da teste più piccole.
E' evidente che nel caso della testa siano state seguite delle “regole evolutive”, o, meglio, tutte le lucertole erbivore manifestano una “evoluzione convergente” che dimostra l'utilità di questa forma.
Per quanto riguarda la valvola ileo-cecale, ne sono dotati solo il 5% degli squamati. La cosa messa così appare quantomeno strana: una struttura che qualche volta c'è e spesso no, e che in questo caso “ricomparirebbe”. Ho indagato un po' (ammetto di essere piuttosto ignorante in materia) e ho visto che anche l'uomo ne è dotato (separa l'intestino cieco). Quindi si tratta di un organo evidentemente atrofizzato o quasi nel restante 95% degli squamati (o forse attivo in uno stadio molto giovanile). A Pod Mrcaru le lucertole hanno semplicemente riesumato un qualcosa che c'era già anche se non funzionava. Al solito una mutazione genetica si è dimostrata estrememente utile ed è riuscita a fissarsi nella popolazione.
Parlando invece della velocità a cui sono apparse le variazioni dal fenotipo originario, è ormai acclarato che fenomeni di evoluzione rapida non sono rari e quindi possiamo sicuramente affermare che il caso croato, sia pure interessantissimo, non sia un fenomeno isolato e clamoroso come potrebbe apparentemente sembrare e avviene soprattutto quando pochi individui appartenenti ad una specie entrano in un nuovo territorio.
E' comunque noto che questo può succedere anche dove una popolazione è già diffusa: biologi e zoologi stanno incominciando a capire che spesso in natura una specie può dare origine ad un'altra che la sostituisce in un tempo molto breve. Ma non tutta la popolazione contribuisce al cambio: una piccola popolazione, che per una mutazione o altro acquisisce vantaggi sui suoi simili, li soppianta completamente perchè ha una qualche caratteristica che la rende più adatta rispetto alla massa.
La caratteristica comune fra le due situazioni è l'effetto del “collo di bottiglia” (cioè il basso numero di fondatori) che, se da un lato toglie alla discendenza la variabilità genetica tipica di una popolazione più larga, dall'altro permette di focalizzare dei caratteri particolari e, soprattutto, di rendere estremamente frequenti – se apparse quando la popolazione era ancora ristretta – variazioni che in una popolazione numerosa potrebbero avere molte difficoltà ad affermarsi pur mostrandosi vantaggiose.
Ci sono alcuni esempi “classici”: una popolazione di salmoni a cui sono bastate solo 13 generazioni per avere un isolamento riproduttivo, come ce ne sono volute una settantina al topo domestico per modificarsi pesantemente dopo la sua importazionetici in un'isola della costa gallese. Casi particolarmente noti sono quello dei passeri domestici importati in America (e che addirittura hanno sviluppato forme diverse in ambienti diversi) e quello di alcuni piccoli pesci molto colorati, che hanno cambiato colore probabilmente in risposta alla pressione di predatori.
E nella lista, concettualmente molto darwiniana, potevano forse mancare le Galapagos? No! Fra i famosi fringuelli di queste isole è stata documentata una variazione di forma e dimensioni del becco, legata alla diversa abbondanza di alcune specie vegetali (correlata all'alternanza fra anni più secchi ed anni più umidi) di cui questi uccelli si nutrono. In un caso c'è stata una quasi completa sostituzione della vecchia forma del becco in meno di 4 anni....
Sono tempi che fanno quasi impallidire le velocità a cui si sono fissate razze di animali addomesticati dall'uomo e in cui gli allevatori hanno potuto provvedere spesso ad accelerare la selezione decidendogli accoppiamenti (e dove probabilmente ha giocato molto anche l'effetto del collo di bottiglia).
Gli esempi, ovviamente, non si limitano ai vertebrati: c'è un'ampia casistica negli invertebrati, soprattutto negli insetti.
In confronto i quasi 20.000 anni che sono serviti per arrivare a Kakaban , un'isola nel mare di Celebes, all'adattamento ad acque ben meno salate di molte specie, è un tempo lunghissimo.
La rapida colonizzazione di Pod Mrcaru e tutti gli altri esempi visti sopra aiutano anche la comprensione di come pochi “fondatori” abbiano potuto produrre una sorprendente varietà a seguito di importanti “radiazioni evolutive” (come quella dei placentati in America Meridionale, quando pochi milioni di anni fa i due continenti si collegarono).
E anche di come una specie endemica di un luogo isolato, rischia di trovarsi impreparata davanti all'arrivo di un nuovo concorrente o di un nuovo predatore, come è successo a molti uccelli non volatori nelle isole dell'oceano Indiano e dell'Oceano Pacifico (a parte i casi di sterminio da parte dell'uomo) e, sempre durante il “grande interscambio americano”, alla maggior parte della fauna sudamericana del del tempo.

4 commenti:

Alidiluna ha detto...

Sono capiatata qui per caso..ho pensato che forse ti potrebbe interessare,se ovviamente non ne sei già a conoscenza,che a Badia a Settimo esiste un museo dove è possibile vedere addirittura lo scheletro di una sireneide,il più completo al mondo!
ciao
Giulia

Aldo Piombino ha detto...

come non potrei conoscere il GAMPS, Simone Casati e il prof. Menotti Mazzini????

Sono persone che stanno facendo veramente tanto per la paleontologia, non solo a livello italiano!

Grazie comunque per la segnalazione!

Anonimo ha detto...

oggi Darwin day....giro questo bellissimo articolo sul mio profilo.io ho letto dawkins ma un sacco di gente pensa che l evoluzione non si possa vedere nel breve tempo....

Aldo Piombino ha detto...

gli antievoluzionisti ti diranno che questa è microevoluzione e la ammettono (anche perchè non possono farne a meno)