Un dibattito di lunga data tra gli scienziati evoluzionisti suona più o meno così:l’evoluzione avviene secondo uno schema prevedibile o dipende da eventi casuali e contingenze? Cioè, se potessimo tornare indietro nel tempo, come descrisse il celebre scienziato Stephen Jay Gould (1941-2002) nella sua famosa metafora "Riproduzione del nastro della vita", la vita sulla Terra si evolverebbe, ancora una volta, come qualcosa di simile a ciò che ora lo sappiamo, o sembrerebbe molto, molto diverso?
"Se la consideri una domanda aut-aut, è troppo semplicistica", afferma Zachariah Gompert, biologo evoluzionista della Utah State University. "La risposta non è 'completamente casuale' o 'completamente deterministica e prevedibile'. Eppure, esaminando scale temporali brevi, possiamo trovare modelli evolutivi prevedibili e ripetibili."
Gompert e colleghi riportano prove di un'evoluzione ripetibile nelle popolazioni di insetti stecco nel documento "L'evoluzione si ripete in studi replicati a lungo termine in natura", in Science Advances . Gli autori dell'articolo includono Patrik Nosil, collaboratore di lunga data di Gompert, e altri ricercatori dell'Università francese di Montpelier, dell'Università Federale di San Paolo in Brasile, dell'Università del Nevada, di Reno e dell'Università di Notre Dame.
Il team ha esaminato tre decenni di dati sulla frequenza dei morph criptici dei modelli di colore nella specie di insetti stecco Timema cristinae in dieci popolazioni replicate naturalmente in California. T. cristinae è polimorfico per quanto riguarda il colore e il modello del corpo. Alcuni insetti sono verdi, il che consente all'insetto senza ali e che si nutre di piante di mimetizzarsi con gli arbusti di lillà della California (Ceanothus spinosus). Al contrario, i morph a strisce verdi scompaiono contro gli arbusti di chamise (Adenostoma fasciculatum).
Nascondersi tra le piante è una delle principali difese di T. christinae poiché gli uccelli affamati, come le ghiandaie, sono predatori insaziabili degli insetti stecco.
"La predazione degli uccelli è un fattore costante che modella i tratti organismici degli insetti, compresa la colorazione e il confronto tra strisce e non strisce", afferma Gompert, professore associato presso il Dipartimento di biologia dell'USU e il Centro di ecologia dell'USU. "Abbiamo osservato prevedibili fluttuazioni 'su e giù' nella frequenza delle strisce in tutte le popolazioni, che rappresentano dinamiche evolutive ripetibili basate sulla variazione genetica permanente."
Dice che un esperimento sul campo dimostra che queste fluttuazioni coinvolgono la selezione naturale dipendente dalla frequenza negativa (NFDS), dove i modelli di colore criptici sono più utili quando rari piuttosto che comuni. Ciò è probabilmente dovuto al fatto che gli uccelli sviluppano un'"immagine di ricerca" per prede molto abbondanti.
"Su scale temporali brevi, l'evoluzione che coinvolge le variazioni esistenti può essere abbastanza prevedibile", afferma Gompert. "Puoi contare sul fatto che alcuni guidatori sono sempre presenti, come gli uccelli che si nutrono di insetti."
Ma su scale temporali più lunghe, le dinamiche evolutive diventano meno prevedibili.
"Le popolazioni potrebbero sperimentare un evento fortuito, come una grave siccità o un'inondazione, che sconvolge lo status quo e quindi gli esiti prevedibili", afferma Gompert.
Su scala temporale lunga, una nuova mutazione nella specie potrebbe introdurre un tratto raro, dice. "Questo è quanto di più casuale si possa ottenere."
"Le cose rare si perdono facilmente per caso, quindi c'è una forte probabilità che una nuova mutazione possa scomparire prima che diventi una roccaforte", dice. "In effetti, un'altra specie di insetto stecco Timema che si nutre anch'esso di camomilla non ha mai avuto o ha perso rapidamente le mutazioni che hanno creato il tratto criptico della striscia. Pertanto, l'evoluzione della striscia non è un risultato ripetibile dell'evoluzione su questa lunga scala."
Gompert osserva che studi replicati a lungo termine su popolazioni naturali, compresa la ricerca sui famosi fringuelli di Darwin, sono rari.
"Poiché la maggior parte di questo lavoro è limitato a una o poche popolazioni, è difficile trarre inferenze sulla ripetibilità tra più popolazioni evolutivamente indipendenti", afferma. "Tali studi sono difficili da implementare non solo perché richiedono uno sforzo concertato, ma anche perché non si può affrettare i tempi."
Ulteriori informazioni: Patrik Nosil et al, L'evoluzione si ripete replicando studi a lungo termine in natura, Science Advances (2024). DOI:10.1126/sciadv.adl3149. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adl3149
Informazioni sul giornale: La scienza avanza
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