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13. Bioculture:
Di che specie sei?Tornate all'indice degli articoli
Tornate alla sala saggisticaLettere, plichi, riviste si affacciano dal grande borsone di cuoio del postino, in attesa di essere recapitate ai destinatari; per ciascuno di essi un nome, il cognome, l'indirizzo assicurano che la posta venga recapitata correttamente. Ma se i destinatari fossero i fantasiosi personaggi della fattoria degli animali di Owell al solerte postino farebbe comodo, per poter far loro pervenire la posta, vedere riportato accanto all'indirizzo quanto meno un altro dato: la specie di appartenenza.
Gli individui che fanno parte di una stessa specie sono in genere caratterizzati da determinati aspetti morfologici che permettono di definirli come entità distinte da quelli di altre specie: un asino, un cavallo, un cammello sono percepiti come appartenenti a specie differenti, risultando immediata la percezione della loro diversità. Il criterio morfologico è dunque quello generalmente usato per attribuire un individuo a una specie; esso tuttavia dà poche informazioni su cosa sia una specie e inoltre può trarre in inganno in quanto esistono soggetti molto simili tra loro ma che non appartengono alla stessa specie (specie sorelle) e altri, conspecifici, con un dimorfismo molto pronunciato correlato al sesso o all'età, che per lungo tempo sono stati ritenuti anche dagli zoologi come esponenti di specie differenti.
Per ovviare a queste difficoltà si è pensato di ricorrere ad un criterio di individuazione della specie basato sulle possibilità riproduttive di ciascun soggetto. Dal momento che, tra gli organismi a riproduzione sessuale, l'accoppiamento è il meccanismo attraverso il quale due individui mescolano il proprio patrimonio genetico per generare una loro discendenza, si è ritenuto congruo definire come appartenenti alla stessa specie tutti quegli individui che in condizioni naturali sono potenzialmente in grado di accoppiarsi e di generare prole fertile. Essi sono adattati ad una specifica nicchia ecologica, svolgono cioè una funzione simile all'interno della comunità biologica di appartenenza. Sono in grado di riconoscersi come potenziali membri di coppia e sono dotati di segnali sensoriali fatti di odori, colori, suoni, gusti, forme capaci di essere codificati nella maniera giusta da tutti i soggetti appartenenti alla stessa specie.
In condizioni di allevamento può capitare che soggetti appartenenti a specie diverse possano accoppiarsi e generare della prole, in genere sterile, ma si tratta di situazioni che risentono di un cambiamento dell'habitat, prodotto dall'uomo, che modifica la nicchia ecologica dei soggetti allevati, alterando o riducendo la loro capacità di discriminare il potenziale partner. In natura si possono avere situazioni di ibridismo soprattutto nelle zone in cui l'area di distribuzione di una specie viene a trovarsi a ridosso di quello di un'altra ad essa molto simile. In varie aree geografiche del mondo sono descritte zone caratterizzate dalla presenza di soggetti ibridi che si mantengono nel tempo in quanto continuamente vengono generati dagli individui non conspecifici presenti nella stessa area o nelle fasce adiacenti.
Ma qual'è il significato biologico che le specie racchiudono? Perché la vita non si è presentata sotto la forma un unico strato di materia vivente che, a guisa di un gigantesco arabesco, avrebbe potuto avvolgere tutta la Terra? La risposta ad una tale domanda può essere ricercata nella grande variabilità delle condizioni ambientali: dalle pungenti vallate scandinave alle arsure del deserto sahariano, dal clima monsonico a quello stagionale delle zone temperate, dall'aria rarefatta della cordigliera andina alla fitta condensa delle foreste tropicali, la selezione naturale ha potuto operare molteplici adattamenti a tanta diversità grazie alla diversificazione degli organismi viventi in raggruppamenti, le specie, che sono tra loro isolate dal punto di vista riproduttivo.
Proviamo ad immaginare tantissime ampolle di vetro, ognuna con una sua specifica forma, alcune dal collo sottile ed allungato, altre tondeggianti, rientranti, esuberanti o sporgenti, e ciascuna di esse racchiude dell'acqua dipinta con tutte quelle combinazioni di colori che, tra le tante che si possono immaginare, appaiano come relativamente più idonee ad esaltare la specifica forma del vetro che le contiene. Se ora versiamo il contenuto di tutte le ampolle in una grande brocca che, in qualche modo, ha una forma che contiene in sé tutte quelle delle singole ampolle, l'infinita varietà di tinte si ridurrà ad un colore uniforme con qualche accentuazione di chiaro scuro indistinto ed indefinito che non è più in grado di esaltare le varie sfaccettature del contenitore che pure continuano a persistere. La diversità ambientale è raffigurata in questo esempio dalle forme assunte dal vetro, sia nelle ampolle che nella brocca, e le tante colorazione dell'acqua esemplificano la variabilità delle specie. Per selezione naturale ogni ampolla contiene l'acqua con la combinazione di colori relativamente più appropriata ad esaltare ciascuna determinata forma del vetro. Solo mantenendo separata l'acqua delle ampolle sarebbe possibile per la selezione diversificare ed adattare i colori alle diverse forme del vetro. Le specie, come i vari colori dell'acqua, sono costituite da individui che esercitano le loro attività e combinano le loro informazioni genetiche in un determinato contesto ecologico. Essi possono riprodursi solo con altri individui appartenenti alla stessa specie. Per tale via viene mantenuta elevata la diversità biologica e si permette alla selezione naturale di preservare, in ciascuna specie, quel complesso di adattamenti che tendono ad accrescere la fitness degli individui che vi fanno parte. Per continuare l'esempio delle ampolle, le specie consentono ai vari colori dell'acqua di mantenere la loro identità e la capacità di adattamento alle varie forme del vetro anche quando l'acqua di tutte le ampolle è versata nella brocca!
Le specie sono soggette ad un graduale e continuo cambiamento che deve loro consentire di adeguarsi ad un ambiente che loro stesse contribuiscono a far mutare. Come mai ci potremmo bagnare nella stessa acqua di un torrente che scivola sotto i nostri piedi, così le specie vedono al loro interno modificarsi lentamente, di generazione in generazione, sotto l'effetto della selezione naturale e della casualità, le frequenze dei geni presenti negli individui che le costituiscono. Questo processo, noto come anagenesi, comporta delle lente trasformazioni che permettono agli organismi di inseguire adattamenti per loro ottimali. L'ambiente può essere tuttavia soggetto a repentine trasformazioni che in maniera istantanea (come l'esplosione di un vulcano, la caduta di un meteorite, un terremoto) o nell'arco di qualche migliaio di anni (come lo spostamento dell'asse terrestre o l'attività del sole) possono porre gli individui di ciascuna specie di fronte a delle scelte che hanno per posta la loro estinzione, per l'incapacità di adeguarsi al cambiamento ambientale sopravvenuto, la loro migrazione, inseguendo o ricercando un habitat simile a quello che è andato perduto, oppure diversificandosi, dando cioè origine a due, o più, nuove specie.
Questo ultimo processo (cladogenesi) può avvenire in seguito alla separazione geografica di gruppi di individui appartenenti ad una stessa specie (allopatria) che, in seguito ad un evento ambientale di grande rilevanza, si trovano nell'impossibilità per un tempo prolungato di scambiarsi materiale genetico attraverso l'accoppiamento. Ciascun gruppo, soprattutto se costituito da un piccolo numero di individui che si sono separati dalla popolazione principale (effetto del fondatore), sarà spinto dalla selezione naturale ad adattarsi alle differenti condizioni ambientali e ad interagire con le nuove comunità biologiche in cui si è venuto a trovare, mentre la selezione sessuale accelererà il processo di speciazione attraverso la comparsa di comportamenti differenti, connessi al corteggiamento ed alla scelta del partner. Quando le barriere geografiche, che hanno determinato l'isolamento, verranno a cadere il differenziamento comportamentale ridurrà le possibilità di accoppiamento con gli altri individui appartenenti alla specie ancestrale. Un'eventuale diversa organizzazione dei geni nel loro genoma determinerà la sterilità degli ibridi e l'affermazione delle nuove specie.
Una altra forma di speciazione (per simpatria) può vedere la gemmazione di nuove specie attraverso un processo che non richiede separazione geografica, né profonde ed improvvise modifiche ambientali. L'esempio può essere dato dai moscerini della frutta (Rhagoletis pomenella) che da tempi remoti usavano corteggiarsi, accoppiarsi e deporre le uova sui frutti del Crataegus. Con l'introduzione del melo in alcune parti della loro area di distribuzione, alcuni di essi modificarono casualmente o per mutazione genica le loro abitudini e deposero le uova sui frutti del melo. Le larve si accrebbero e si impregnarono di tale essenza odorosa; la selezione sessuale favorì successivamente la nascita di una preferenza e si formò una nuova popolazione di moscerini che abitualmente si riproduceva e si accresceva sul melo. Col tempo le due popolazioni si differenziarono a tal punto da divenire due nuove specie.
I processi di speciazione, sia per anagenesi sia per cladogenesi, sono caratterizzati da una prima fase in cui gli elementi casuali e le specificità di ciascuna popolazione svolgono un ruolo preminente rispetto ai meccanismi selettivi. Così gli individui che si contraddistinguono per un'alimentazione molto specifica per sé stessi o per la loro prole, tenderanno a disperdersi nel paesaggio ecologico alla ricerca di risorse (ad esempio delle bacche particolari nella foresta pluviale) in maniera molto più ampia e disaggregata rispetto a quanto possa fare una popolazione costituita da individui generalisti, che, non essendo amanti delle primizie, ricercheranno collettivamente i loro più futili alimenti (ad esempio una prateria).
Gli gnu sono ecologicamente molto specializzati e sono soliti compiere grandi migrazioni per soddisfare le loro sofisticate esigenze alimentari. In un ambiente relativamente stabile essi godono di un vantaggio rispetto a dei generalisti come gli impala, in quanto si appropriano di risorse qualitativamente migliori. Nel corso del tempo i processi selettivi hanno particolarmente incrementato, rispetto al loro ceppo ancestrale, gli adattamenti che li rendono idonei a utilizzare al meglio tali risorse. Il loro stesso stile di vita, esemplificato da una tendenza a disperdersi a piccoli gruppi nel paesaggio ecologico, ha favorito i processi di isolamento riproduttivo e per tale via ha incrementato i tassi di speciazione. Nel corso della loro storia evolutiva essi sono presenti nei reperti fossili in circa trenta differenti specie, mentre per un generalista come l'impala si conoscono solo due specie.
Ma l'eccessiva specializzazione può trasformare quello che per un certo periodo di tempo è risultato un vantaggio in una strada senza uscita. Se l'ambiente improvvisamente si modifica, la vetta adattativa in cui si è collocati può divenire un abisso senza possibilità di risalita. Si possono così configurare alcuni elementi comuni. Alle elevate specializzazioni che si riscontrano in alcune specie si accompagnano alti livelli di estinzione ed elevati tassi di speciazione, che si manifestano non in maniera graduale ma punteggiata, alternandosi a periodi di stasi, che corrispondono ai momenti storici di relativa stabilità dell'ambiente.
Esistono dunque specie che tendono ad essere più stabili nel tempo evolutivo, e in genere sono costituiti da individui poco specializzati, e specie che frequentemente speciano: queste ultime sono più soggette all'estinzione ma compensano questo aspetto con una maggiore possibilità di dare vita, per ramificazione o per gemmazione, a nuove specie. La selezione naturale e sessuale intervengono nei processi di speciazione inizialmente in maniera discreta e, solo quando l'isolamento riproduttivo tra le popolazione è sufficientemente operativo, essi entrano in gioco favorendo la comparsa di quegli adattamenti che rendono altamente improbabile la formazione di soggetti ibridi. Il costo che partner non conspecifici si trovano a sostenere per allevare della prole con una bassa fitness finisce col favorire quei meccanismi selettivi, in genere operanti prima dell'accoppiamento (prezigotici), che renderanno altamente improbabile la formazione della coppia ibrida.
La nascita di una specie è in genere accompagnata dalla scomparsa di altre a lei molto simili in conseguenza della competizione, altamente probabile, per le stesse risorse (esclusione competitiva). La nuova specie, una volta consolidata la sua nicchia ecologica, tenderà ad irradiarsi nel paesaggio ecologico. Cambiamenti graduali perfezioneranno gli adattamenti e ne favoriranno di nuovi, che potranno apparire per un determinato tempo sospinti in una direzione; in altri momenti potranno arrestarsi, arretrare o cambiare indirizzo. Intanto, come l'acqua, che riscaldata dalla fiamma, sembra quieta ma d'improvviso comincia a bollire, così non mancheranno di presentarsi nel tempo momenti di rapidi cambiamenti che porteranno all'affermazione, in periodi relativamente brevi, di nuovi progetti evolutivi con la comparsa di nuove specie.
Anche i processi che si svolgono a livello del materiale genetico sono importanti nella formazione di nuove specie. La variabilità genetica è la base a cui si ricorre per sviluppare nuovi adattamenti e ampie zone di DNA ripetitivo possono permettere a geni che inizialmente sono coinvolti nell'assicurare funzioni simili di indirizzarsi verso compiti differenti.
La ridondanza è un aspetto costitutivo dei processi biologici: un organo spesso svolge due o più funzioni, così come due o più organi possono assumere la stessa funzione.
In alcuni pesci la vescica natatoria ha riacquistato una capacità respiratoria che permette loro di sopravvivere anche in zone paludose in cui la funzione delle branchie non è sufficiente a garantire gli scambi gassosi. Essa può anche essere utilizzata da altri pesci come un organo di senso per valutare la pressione dell'acqua o come organo di udito. Altri ancora la utilizzano nella produzione di suoni. In alcuni squali che sono soliti stare in equilibrio a determinati livelli del mare l'assenza della vescica natatoria è compensata dal fatto che il loro fegato, enorme e di densità inferiore a quella dell'acqua, assume anche la funzione idrostatica. La ridondanza dà conto di quella fase del processo evolutivo in cui un organo perde una funzione per assumerne una nuova. Gli stadi intermedi, non funzionali rispetto alla situazione precedente e a quella di arrivo, possono essere tollerati in quanto essa assicura che altri organi garantiscono in tale fase la stessa funzione. Nella storia evolutiva un osso come l'iomandibolare dei pesci ha assunto, nel corso di cento milioni di anni, funzioni diverse essendo struttura di sostegno delle branchie dei pesci, successivamente riutilizzato per articolare le mascelle alla scatola cranica. Quando una seconda articolazione tra l'osso dentale e lo squamoso svincolarono la precedente articolazione da tale compito, esso venne riutilizzato dalla selezione naturale quale organo trasmettitore delle vibrazioni sonore ricollocandosi, col nome di staffa ed insieme ad altri due ossicini, il martello e l'incudine, nell'orecchio medio dei mammiferi.
Così, grazie alla ridondanza, una struttura che può essere vitale per l'organismo può essere sospinta dalla selezione ad assumere nuovi compiti, favorendo la radiazione adattativa e la progressiva trasformazione delle specie.
Sui diversi temi affrontati in questo articolo si può fare riferimento alle seguenti indicazioni bibliografiche
Su temi della speciazione e sul significato stesso delle specie esiste una vastissima letteratura. A titolo esemplificativo si potrebbe suggerire la seguente lettura
- Mark Ridley, L'evoluzione. La storia della vita e i suoi meccanismi, Milano, McGraw-Hill, 2006, pp. 736 [Edizione italiana a cura M. Ferraguti, Università degli Studi di Milano]
Appassionante risulta anche la lettura di altri due testi
- Niles Eldredge, Ripensare Darwin. Il dibattito alla Tavola alte dell'evoluzione, Torino, Einaudi, 1999, pp.
- Kim Sterelny, La sopravvivenza del più adatto. Dawkins contro Gould, Milano, Cortina, 2004, pp.
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