Nel corso della storia della vita sulla terra, la diversità biologica ha attraversato flussi e riflussi, periodi di rapida evoluzione e di drammatiche estinzioni. Lo sappiamo, almeno in parte, attraverso i reperti fossili di invertebrati marini lasciati dal periodo Cambriano. Sorprendentemente, eventi estremi di diversificazione ed estinzione si verificano più frequentemente di un tipico, gaussiano, la distribuzione prevederebbe. Invece della tipica curva a campana, i reperti fossili mostrano una distribuzione a coda grassa, con estremo, valore anomalo, eventi che si verificano con una probabilità maggiore del previsto.

Sebbene gli scienziati sappiano da tempo di questo modello insolito nei reperti fossili, hanno faticato a spiegarlo. Molti processi casuali che si verificano per lungo tempo con campioni di grandi dimensioni, dai processi che producono voti scolastici all'altezza di una popolazione, convergono sulla distribuzione gaussiana comune. "È un'aspettativa predefinita molto ragionevole, ", afferma Andy Rominger, Omidyar Fellow del Santa Fe Institute. Allora perché i reperti fossili non mostrano questo modello comune?

In un nuovo articolo pubblicato su Progressi scientifici , Rominger e colleghi Miguel Fuentes (Università di San Sebastián, Cile) e Pablo Marquet (Pontificia Università Cattolica del Cile) hanno adottato un nuovo approccio per affrontare questa questione. Invece di cercare di descrivere solo le fluttuazioni della biodiversità tra tutti i tipi di organismi, guardano anche le fluttuazioni all'interno dei cladi, o gruppi di organismi che condividono un lignaggio ancestrale comune.

"All'interno di una stirpe di organismi strettamente correlati, dovrebbe esserci una dinamica evolutiva conservata. Tra diversi ceppi, quella dinamica può cambiare, " dice Rominger. Cioè, all'interno dei cladi, gli organismi correlati tendono a trovare una strategia adattativa efficace e non si allontanano mai troppo. Ma tra questi picchi di fitness specifici del clade ci sono valli di spazio metaforicamente disabitato. "Si scopre, solo invocando quella semplice idea, con un po' di matematica molto semplice, descritto molto bene i modelli nella documentazione fossile."

Questi semplici strumenti matematici sono strumenti che Fuentes, nel 2009, usato per descrivere un altro sistema con un'insolita distribuzione a coda di grasso:il mercato azionario. Usando la superstatistica, un approccio della termodinamica per descrivere il flusso turbolento, Fuentes potrebbe descrivere con precisione gli incidenti drammatici e le esplosioni difficili da prevedere.

"In biologia, vediamo anche questi incidenti ed esplosioni, in termini di biodiversità, "dice Rominger. "Ci siamo chiesti se l'approccio elegante di Fuentes potesse anche descrivere le dinamiche evolutive che vediamo nei reperti fossili".

Il team scrive che il loro successo apre nuove direzioni di ricerca per comprendere meglio i processi evolutivi che portano a tassi stabili di estinzione e speciazione a livello di ordine e famiglia della vita, e alle interruzioni che fanno emergere nuove forme di vita.