L'arrivo di 36 anni fa di uno strano uccello su un'isola remota dell'arcipelago delle Galapagos ha fornito prove genetiche dirette di un nuovo modo in cui sorgono nuove specie.

Nel numero di questa settimana della rivista Scienza , ricercatori dell'Università di Princeton e dell'Università di Uppsala in Svezia riferiscono che il nuovo arrivato appartenente a una specie si è accoppiato con un membro di un'altra specie residente sull'isola, dando origine a una nuova specie che oggi è composta da circa 30 individui.

Lo studio nasce dal lavoro condotto sui fringuelli di Darwin, che vivono sulle isole Galapagos nell'Oceano Pacifico. La posizione remota ha consentito ai ricercatori di studiare l'evoluzione della biodiversità dovuta alla selezione naturale.

L'osservazione diretta dell'origine di questa nuova specie è avvenuta durante il lavoro sul campo svolto negli ultimi quattro decenni da B. Rosemary e Peter Grant, due scienziati di Princeton, sulla piccola isola di Daphne Major.

"La novità di questo studio è che possiamo seguire l'emergere di nuove specie in natura, " ha detto B. Rosemary Grant, un biologo ricercatore senior, emerito, e un biologo senior presso il Dipartimento di Ecologia e Biologia Evoluzionistica. "Attraverso il nostro lavoro su Daphne Major, siamo stati in grado di osservare l'accoppiamento di due uccelli di specie diverse e poi seguire cosa è successo per vedere come è avvenuta la speciazione".

Nel 1981, uno studente laureato che lavorava con le borse di studio su Daphne Major notò il nuovo arrivato, un maschio che cantava una canzone insolita ed era molto più grande nel corpo e nelle dimensioni del becco rispetto alle tre specie di uccelli residenti sull'isola.

"Non l'abbiamo visto volare dal mare, ma lo abbiamo notato poco dopo il suo arrivo. Era così diverso dagli altri uccelli che sapevamo che non si è schiuso da un uovo su Daphne Major, " ha detto Peter Grant, la classe del 1877 professore di zoologia, Emerito, e professore di ecologia e biologia evoluzionistica, emerito.

I ricercatori hanno prelevato un campione di sangue e rilasciato l'uccello, che in seguito si riprodusse con un fringuello di terra medio residente della specie Geospiz fortis, l'inizio di una nuova stirpe. I Grant e il loro gruppo di ricerca hanno seguito il nuovo "lignaggio dei Big Bird" per sei generazioni, prelievo di campioni di sangue da utilizzare nelle analisi genetiche.

Nello studio attuale, i ricercatori dell'Università di Uppsala hanno analizzato il DNA raccolto dagli uccelli genitori e dalla loro prole nel corso degli anni. Gli investigatori hanno scoperto che il genitore maschio originale era un grande fringuello cactus della specie Geospiza conirostris dall'isola Española, che è più di 100 chilometri (circa 62 miglia) a sud-est nell'arcipelago.

La notevole distanza ha fatto sì che il fringuello maschio non fosse in grado di tornare a casa per accoppiarsi con un membro della sua stessa specie e quindi scelse un compagno tra le tre specie già presenti su Daphne Major. Questo isolamento riproduttivo è considerato un passaggio critico nello sviluppo di una nuova specie quando due specie separate si incrociano.

La prole era anche isolata dal punto di vista riproduttivo perché il loro canto, che serve per attirare i compagni, era insolito e non riusciva ad attrarre femmine della specie residente. La prole differiva dalle specie residenti anche per le dimensioni e la forma del becco, che è uno spunto importante per la scelta del compagno. Di conseguenza, la prole si è accoppiata con membri della propria stirpe, rafforzare lo sviluppo della nuova specie.

I ricercatori in precedenza presumevano che la formazione di una nuova specie richiedesse molto tempo, ma nel lignaggio Big Bird è successo in sole due generazioni, secondo le osservazioni fatte dai Grant sul campo in combinazione con gli studi genetici.

Tutte le 18 specie di fringuelli di Darwin derivano da un'unica specie ancestrale che ha colonizzato le Galápagos circa uno o due milioni di anni fa. Da allora i fringuelli si sono diversificati in diverse specie, e i cambiamenti nella forma e nelle dimensioni del becco hanno permesso a specie diverse di utilizzare diverse fonti di cibo nelle Galápagos. Un requisito fondamentale affinché la speciazione avvenga attraverso l'ibridazione di due specie distinte è che il nuovo lignaggio deve essere ecologicamente competitivo, cioè, bravi a competere per cibo e altre risorse con le altre specie, e questo è stato il caso del lignaggio Big Bird.

"È molto sorprendente che quando confrontiamo le dimensioni e la forma dei becchi di Big Bird con le morfologie del becco delle altre tre specie che abitano Daphne Major, i Grandi Uccelli occupano una propria nicchia nello spazio morfologico del becco, " ha detto Sangeet Lamichhaney, un borsista post-dottorato presso l'Università di Harvard e il primo autore dello studio. "Così, la combinazione di varianti geniche ha contribuito dalle due specie incrociate in combinazione con la selezione naturale ha portato all'evoluzione di una morfologia del becco che era competitiva e unica."

La definizione di specie ha tradizionalmente incluso l'incapacità di produrre progenie completamente fertile da specie incrociate, come nel caso del cavallo e dell'asino, Per esempio. Però, negli ultimi anni è diventato chiaro che alcune specie strettamente imparentate, che normalmente evitano di riprodursi tra loro, producono effettivamente una prole che può trasmettere i geni alle generazioni successive. Gli autori dello studio hanno precedentemente riferito che c'è stata una notevole quantità di flusso genico tra le specie di fringuelli di Darwin nelle ultime migliaia di anni.

Uno degli aspetti più sorprendenti di questo studio è che l'ibridazione tra due specie distinte ha portato allo sviluppo di un nuovo lignaggio che dopo solo due generazioni si è comportato come qualsiasi altra specie di fringuelli di Darwin, ha spiegato Leif Anderson, un professore all'Università di Uppsala che è anche affiliato con l'Università svedese di scienze agrarie e la Texas A&M University. "Un naturalista che è venuto a Daphne Major senza sapere che questo lignaggio è sorto molto di recente avrebbe riconosciuto questo lignaggio come una delle quattro specie sull'isola. Ciò dimostra chiaramente il valore degli studi sul campo di lunga durata, " Egli ha detto.

È probabile che nuove stirpi come i Grandi Uccelli abbiano avuto origine molte volte durante l'evoluzione dei fringuelli di Darwin, secondo gli autori. La maggior parte di questi lignaggi si è estinta, ma alcuni potrebbero aver portato all'evoluzione delle specie contemporanee. "Non abbiamo indicazioni sulla sopravvivenza a lungo termine del lignaggio Big Bird, ma ha il potenziale per diventare un successo, e fornisce un bellissimo esempio di un modo in cui si verifica la speciazione, " ha detto Andersson. "Charles Darwin sarebbe stato entusiasta di leggere questo documento."