Ciò è particolarmente importante di fronte alle pressioni in rapido cambiamento sulla biodiversità del nostro mondo. Può anche aiutare a rispondere a dibattiti duraturi sul campo, ad esempio se i "fossili viventi" (specie come i dipnoi, che non sembrano essere cambiati da milioni di anni) si evolvono ancora.

Gli scienziati dell'Imperial College di Londra, della Zoological Society di Londra e dell'Università di Canterbury, in Nuova Zelanda, hanno proposto la nuova metrica per catturare l'accumulo e la perdita di tratti evolutivi specifici nel tempo.

Guidato dal professor James Rosindell del Dipartimento di scienze della vita dell'Imperial, i risultati del team sono pubblicati sulla rivista Systematic Biology .

"Il modo in cui misuriamo la biodiversità incorpora non solo la ricchezza delle specie, ma anche la ricchezza di tratti ereditati evolutivamente che spesso vengono dati per scontati", ha affermato il professor Rosindell.

Dalla storia al patrimonio

Esistono molti modi per quantificare la biodiversità di una comunità ecologica. Uno dei più semplici consiste semplicemente nel contare il numero di specie diverse presenti.

Tuttavia, negli anni '90, si è passati all'attenzione alla storia evolutiva che considera le distanze evolutive tra le specie e quanto strettamente sono correlate.

Immagina un albero di tutta la vita sulla Terra, dove diversi rami rappresentano diversi lignaggi evolutivi. Le foglie che pendono dai rami sono le specie attuali che osserviamo oggi.

La storia evolutiva viene calcolata considerando un insieme di specie e sommando tutti i rami che collegano quelle specie con un antenato comune. L'idea è che due specie che sono imparentate più alla lontana hanno maggiori probabilità di essere distinte l'una dall'altra rispetto a specie che si sono discostate l'una dall'altra relativamente di recente.

Tuttavia, uno svantaggio della diversità filogenetica è che spesso non riesce a catturare completamente i tratti funzionali che rendono le specie fisicamente ed ecologicamente diverse l'una dall'altra.

Le specie possono essere strettamente imparentate, ma hanno tratti molto diversi, come gli elefanti asiatici e africani che si sono evoluti per adattarsi ai loro diversi ambienti. Gli elefanti africani hanno orecchie più grandi e più rughe sulla pelle che li aiutano a irradiare più calore. È qui che entra in gioco il patrimonio evolutivo.

"Con il patrimonio evolutivo, stiamo cercando di catturare tutti i tratti unici che ci aspettiamo debbano esistere e che potrebbero avere tutti i tipi di usi importanti, ma che non sono ancora formalmente identificati e misurati", ha affermato il professor Rosindell.

Il patrimonio evolutivo incorpora non solo l'accumulo di caratteristiche biologiche nel corso del tempo, ma anche il loro logoramento, ovvero la graduale perdita di caratteristiche attraverso meccanismi diversi dall'estinzione.

Le specie non solo si distinguono l'una dall'altra acquisendo nuovi tratti lungo i loro rami evolutivi, ma perdono anche tratti che entrambe hanno ereditato dal loro antenato comune.

Questo processo può essere catturato da calcoli o simulazioni che utilizzano un algoritmo che attribuisce una possibilità casuale di ottenere o perdere un tratto esistente.

"Abbiamo catturato qualcosa che ci ha sempre interessato nella biologia evoluzionistica, ma che abbiamo faticato a cogliere matematicamente", ha affermato il coautore Dr. Will Pearse del Dipartimento di Scienze della Vita dell'Imperial.

"Si sostiene che la diversità filogenetica sia anche un indicatore della diversità delle caratteristiche, ma si ignora che le caratteristiche non solo sorgono, ma si perdono anche in un albero evolutivo", ha detto il coautore professor Mike Steel, un biomatematico dell'Università di Canterbury.

Ha affermato:"Il patrimonio evolutivo è un modo per gestire questo processo di guadagno e perdita in modo integrato e matematicamente naturale".

Spiegare i fossili viventi

Il team ha applicato la propria struttura per risolvere un dibattito evolutivo di lunga data che circonda il controverso concetto di “fossili viventi”. Tradizionalmente, i fossili viventi sono considerati specie che sembrano essere cambiate poco nel corso di lunghi periodi geologici, spesso mantenendo una forte somiglianza fisica con i loro antichi antenati.

Tuttavia, a molti scienziati questo termine non piace perché implica che le specie che vediamo oggi siano letteralmente identiche ai loro antenati. Il professor Rosindell ha affermato:"Questa idea è errata; l'evoluzione non può essere semplicemente 'spenta'". Gli organismi continueranno a mutare e non tutti sopravviveranno per riprodursi, quindi avrà luogo l'evoluzione."

Il patrimonio evolutivo offre una nuova lente per comprendere i fossili viventi. Il nuovo quadro definisce e identifica i fossili viventi in base all'unicità e alla rarità previste delle loro caratteristiche evolutive piuttosto che alla loro somiglianza superficiale con le specie antiche.

L'articolo delinea un metodo in cui i fossili viventi vengono identificati non in base alle loro caratteristiche ancestrali totali, ma in base all'unicità o alla rarità di queste caratteristiche tra le altre specie viventi che discendono dallo stesso antenato.

"Se pensiamo a un insieme di caratteristiche ancestrali, alcune non sopravvivranno affatto, altre sopravvivranno in un numero molto piccolo di specie viventi e altre potrebbero essere osservate in migliaia di specie discendenti oggi", ha detto il professor Rosindell.

"Sono le specie con le rare caratteristiche ancestrali che saltano fuori e vengono etichettate come fossili viventi secondo il nostro metodo", ha detto.

Il team sta ora lavorando per convalidare le proprie idee utilizzando dati genetici e sui tratti, nonché per sviluppare ulteriormente i propri modelli per un potenziale utilizzo nelle applicazioni di conservazione e nella ricerca ecologica.