Prole il 18,5% “migliore” dei genitori. L’evoluzione sta andando molto più veloce di quanto pensassimo

Mentre Charles Darwin pensava che il processo di evoluzione si svolgesse su scale temporali geologiche, abbiamo visto esempi di drammatica evoluzione adattativa che si sono verificati nel corso di una manciata di generazioni. Quanto è veloce l’evoluzione?

Nell’evoluzione adattativa, la selezione naturale provoca cambiamenti genetici nei tratti che favoriscono la sopravvivenza e la riproduzione dei singoli organismi. Mentre Charles Darwin pensava che il processo avvenisse su scale temporali geologiche, abbiamo visto esempi di drammatica evoluzione adattiva nel corso di una manciata di generazioni. C’è una farfalla che ha cambiato colore in risposta all’inquinamento atmosferico, il bracconaggio ha fatto perdere le zanne ad alcuni elefanti e i pesci hanno sviluppato resistenza alle sostanze chimiche tossiche.

Tuttavia, è ancora difficile dire quanto sia attualmente in atto l’evoluzione adattiva veloce. Non è inoltre chiaro se abbia avuto un ruolo nel destino delle popolazioni sfidate dal cambiamento ambientale.

Per misurare il tasso di evoluzione adattativa in natura, gli scienziati hanno studiato per decenni 19 popolazioni di uccelli e mammiferi† Hanno scoperto che si sono evoluti da due a quattro volte più velocemente di quanto suggerito nel lavoro precedente. Ciò dimostra che l’evoluzione adattiva può svolgere un ruolo importante nel modo in cui i tratti e le popolazioni di animali selvatici cambiano in un periodo di tempo relativamente breve.

Come misurare la velocità dell’evoluzione?

Come misurare la velocità dell’evoluzione adattativa? Secondo il “teorema fondamentale della selezione naturale”, la quantità di differenza genetica nella “capacità” di sopravvivere e riprodursi tra individui in una popolazione corrisponde anche al grado di evoluzione adattativa della popolazione. Questo teorema fondamentale è noto da 90 anni, ma si è dimostrato difficile da applicare nella pratica. I tentativi di utilizzare il teorema nelle popolazioni selvatiche sono stati rari e afflitti da problemi statistici.

Gli autori del nuovo studio hanno collaborato con 27 istituti di ricerca per raccogliere dati da 19 popolazioni selvatiche che sono state monitorate a lungo, alcune dagli anni ’50. Generazioni di ricercatori hanno raccolto informazioni sulla nascita, l’accoppiamento, la riproduzione e la morte di ogni individuo di queste popolazioni. Insieme, questi dati rappresentano circa 250.000 animali e 2,6 milioni di ore di lavoro sul campo.

Hanno quindi utilizzato modelli genetici quantitativi per applicare il “teorema fondamentale” a ciascuna popolazione. Invece di tenere traccia dei cambiamenti in ciascun gene, la genetica quantitativa utilizza le statistiche per catturare l’effetto netto che deriva dai cambiamenti in migliaia di geni.

I figli sono in media il 18,5% “migliori” dei loro genitori

I ricercatori hanno anche sviluppato un nuovo metodo statistico che si adatta meglio ai dati rispetto ai modelli precedenti. Delle 19 popolazioni, hanno scoperto che il cambiamento genetico in risposta alla selezione era responsabile, in media, di un aumento del 18,5% per generazione della capacità degli individui di sopravvivere e riprodursi.

Ciò significa che la prole è in media “migliore” del 18,5% rispetto ai genitori. In altre parole, una popolazione media potrebbe sopravvivere a un deterioramento del suo ambiente del 18,5%. (Questo può cambiare se la risposta genetica alla selezione non è l’unico fattore in gioco; maggiori dettagli di seguito.)

Dati questi tassi, gli scienziati hanno scoperto che l’evoluzione adattiva riflette i cambiamenti più recenti nelle proprietà di animali selvaggi (come dimensioni o tempi di riproduzione). Anche altri meccanismi sono importanti, ma questa è una forte evidenza che l’evoluzione deve essere considerata insieme ad altre spiegazioni.

Cosa significa questo per il futuro?

Cosa significa questo per il futuro? Fa l’evoluzione animali aiutare ad adattarsi in un momento in cui gli ambienti naturali in tutto il mondo stanno cambiando drasticamente a causa del cambiamento climatico e di altre forze?

Sfortunatamente, è qui che le cose si complicano. Lo studio ha considerato solo i cambiamenti genetici dovuti alla selezione naturale, ma nel contesto del cambiamento climatico sono in gioco altre forze.

In primo luogo, ci sono altre forze evolutive (come le mutazioni, il caso e la migrazione). In secondo luogo, il cambiamento ambientale stesso è probabilmente un fattore più importante per la demografia della popolazione rispetto al cambiamento genetico. Se l’ambiente continua a deteriorarsi, la teoria ci dice che l’evoluzione adattativa di solito non sarà in grado di compensare completamente.

Infine, la stessa evoluzione adattiva può cambiare l’ambiente che sperimenteranno le generazioni future. In particolare, quando gli individui competono per una risorsa (come cibo, territorio o compagni), qualsiasi miglioramento genetico porterà a una maggiore concorrenza all’interno della popolazione.

(kg)