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Scienza e Biologia: Come nasce una specie

Come nasce una specie

Parliamo di come nasce una nuova specie: in questo breve articolo vorrei spiegarvi quali sono i processi che portano alla nascita di una specie, come questo possa avvenire e come, in alcuni casi, le specie non siano sempre quelle più adatte all’ambiente come diceva lo studioso Darwin. Prima di passare a spiegare come nasce una specie vediamo di dare alcune definizioni del termine specie.

Popolazione di organismi interfecondi fra loro che generano una prole fertile. Questa è la definizione che oggi è comunemente accettata in ambito biologico. In realtà, però, le definizioni del termine specie sono varie, dato che è possibile definirla anche dal punto di vista morfologico, come un insieme di organismi che presentano delle caratteristiche anatomiche simili, oppure dal punto di vista ecologico, come un insieme di organismi che appartengono alla stessa nicchia ecologica. Tutte queste definizioni, però, presentano dei limiti abbastanza evidenti perché, se pensiamo alla definizione morfologica della specie, due animali come l’echidna e il porcospino (mostrati in figura) potrebbero tranquillamente essere associati ad un’unica specie, ma purtroppo non è così.

Anche la stessa definizione biologica di specie presenta dei limiti, in quanto non si adatta comple-tamente a tutti quegli organismi che si riproducono per via asessuata, ossia che non necessitano di due individui per riprodursi. Nonostante ciò, però, è quella che con più completezza riesce a identificare il concetto di specie, tant’è che il termine “speciazione” (nascita di una nuova specie) rappresenta il momento in cui tra due gruppi di organismi, che prima appartenevano alla stessa specie, si ottiene l’isolamento riproduttivo che impedisce agli organismi dei due gruppi di accoppiarsi fra loro e porta alla nascita di due nuove specie distinte. Ma com’è possibile che ciò si verifichi? In questo articolo vorrei spiegarvi quali sono i processi che portano alla nascita di una specie, come questo possa avvenire e come, in alcuni casi, le specie non siano sempre quelle più adatte all’ambiente come diceva lo studioso Darwin.

I meccanismi che portano all’isolamento riproduttivo e alla nascita di una specie.

La speciazione è un processo lento che di solito non avviene nell’arco della vita di un organismo. Esistono diversi meccanismi che possono portare all’isolamento riproduttivo, i quali vengono di-visi sostanzialmente in due gruppi principali.

Meccanismi pre-zigotici: intervengono prima che si venga a formare lo zigote (cellula che si forma dall’incontro tra i due gameti) e sono rappresentati da:

  • Isolamento geografico o dell’habitat: si verifica quando gli organismi dello stesso gruppo non hanno più la possibilità fisica di incontrarsi
  • Isolamento temporale: in natura tutto necessita del giusto momento per poter avvenire in maniera corretta, per cui se due organismi non condividono più il periodo di riproduzione non potranno più appartenere alla stessa specie
  • Isolamento comportamentale: alcuni organismi appartenenti a determinate specie condividono particolari meccanismi per la scelta del partner riproduttivo, come le lucciole che sfruttano dei segnali luminosi oppure il granchio violinista (mostrato in figura) che effettua un determinato rituale di accoppiamento prima di procedere con la fecondazione; se questi meccanismi vengono meno allora si ottiene un isolamento riproduttivo

  • Isolamento meccanico: si ha la comparsa, negli organi adibiti alla riproduzione, di strutture anatomiche che impediscono fisicamente l’accoppiamento

Meccanismi post-zigotici: nel caso in cui il primo gruppo di meccanismi non riesca a impedire l’accoppiamento tra due organismi che non appartengono alla stessa specie, esistono i meccanismi post-zigotici che intervengono in seguito alla nascita di un ibrido (ossia un organismo derivato da due specie diverse) e che fanno in modo di bloccare la sua capacità di riprodursi. Un esempio clas-sico di ibrido è il mulo, che deriva dall’accoppiamento tra un cavallo e un mulo.

Quali sono questi meccanismi?

  • Scarsa vitalità degli ibridi: un ibrido riuscirà difficilmente a raggiungere l’età riproduttiva
  • Sterilità degli ibridi: anche se l’ibrido dovesse raggiungere l’età riproduttiva, non sarebbe comunque in grado di riprodursi
  • Degenerazione degli ibridi: se anche l’ibrido dovesse essere in grado di raggiungere l’età riproduttiva e di riprodursi, comunque la sua prole non sarà destinata a sopravvivere perché nascerebbe poco numerosa e scarsamente vitale

I principali modelli di speciazione

Abbiamo, quindi, descritto i principali meccanismi che portano due gruppi di organismi inizialmente appartenenti ad una determinata specie a dirigersi verso due diverse strade ed evolvere in due specie distinte. Ma con quale velocità avviene questo processo e in che modo? Due sono i principali modelli che provano a dare una risposta a questa domanda.

Teoria del gradualismo filetico: questa teoria è stata elaborata da Darwin, il quale, grazie ai suoi numerosi studi e osservazioni effettuate durante i suoi viaggi a bordo del brigantino Beagle, ha de-scritto la speciazione come un processo lento e graduale, dove le specie si evolvono lasciando dietro di loro diverse forme di transizione. Secondo Darwin, quindi, il concetto di specie è più che altro un’etichetta che viene posta dagli studiosi sui gruppi di organismi per fare ordine nel mondo, in quanto nella sua visione le specie sfumano gradualmente l’una nell’altra in un flusso continuo.

Teoria degli equilibri punteggiati: secondo questa teoria, principalmente sostenuta da Eldredge e Gould, il processo di speciazione è rapido ed è seguito da lunghi periodi di stasi in cui le specie mantengono stabili le proprie caratteristiche per poi evolvere una forma di isolamento ri-produttivo che porta ad una ramificazione nell’albero genealogico della vita. Una precisazione va comunque fatta sul termine “rapido”, in quanto non bisogna pensare che si intenda qualche decina di anni, dato che si fa riferimento a un periodo di migliaia di anni, che per la storia del nostra pianeta non è poi così tanto. Questo periodo è sufficiente per far nascere una nuova specie, ma non per lasciare necessariamente traccia del cambiamento avvenuto.

L’ultima teoria sembra sposarsi meglio con il concetto di isolamento riproduttivo visto in precedenza, ma recenti studi avrebbero dimostrato come in realtà il pendolo tra continuo e discre-to sembri attualmente tornare a favore della visione darwiniana. Infatti, ricercatori di Montpellier, Losanna e Klosterneuburg hanno pubblicato un articolo riguardante una “zona grigia” di differenziamento genetico che porta alla speciazione. Secondo questi studi, infatti, esiste una finestra universale di divergenza genetica tra due gruppi di organismi compresa tra lo 0,5% e il 2%, nella quale il processo di speciazione sta avvenendo, ma non è ancora del tutto completo. È possibile affermare che la speciazione può avvenire con tempi e modi diversi in quanto l’evoluzione non segue mai un’unica via e gli schemi di cambiamento sono molto variegati; per cui, affermare con certezza l’esattezza di una delle due teorie sarebbe del tutto sbagliato, in quanto è più corretto vederle come una il completamento dell’altra.

Le specie nascono sempre con i migliori adattamenti all’ambiente?

Perché in natura esistono diversi esempi di organismi che non sembrano essere progettati in modo ideale? Non dovrebbe l’evoluzione portare alla nascita di individui perfettamente adattati all’ambiente? Cosa va storto nel processo di speciazione? Prendiamo come esempio un simpatico amico che mostra come non sempre tutto vada per il verso giusto, la sula.

Questo organismo si muove molto goffamente nell’ambiente terrestre, per cui potrebbe dare l’idea che non sempre l’evoluzione punti alla generazione di individui che ben si adattano alle condizioni di vita. La situazione, però, deve essere osservata nel complesso, in quanto la sula non passa la sua vita solamente in ambiente terrestre, ma anche in quello acquatico dove i suoi piedi palmati le permettono di muoversi molto agilmente. Cosa si deduce quindi da questo esempio? Molte volte la natura, durante il processo di speciazione, deve scendere a compromessi, perché è difficile generare organismi che si adattino a qualsiasi tipo di ambiente ed è necessario effettuare delle scelte, ma comunque tutto trova sempre una sua spiegazione. Tra l’altro è doveroso considerare anche il fatto che la selezione naturale può agire solamente su fenotipi già esistenti e che ci sarà sempre e comunque un’interazione tra ambiente, selezione naturale e caso. In conclusione, se qualche volta ci sembra che la speciazione non agisca in modo granché sensato, è sempre bene ricordarsi di considerare la situazione nel complesso e non tralasciare l’analisi di nessuno degli aspetti coinvolti.

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