Da fioriture diurne a notturne: all’alba dell’isolamento riproduttivo

Xanthorrhoeaceae_-_Hemerocallis_citrina

L’origine di specie impollinazione notturna a partire da altre a impollinazione diurna: decisivi il tempo di fioritura e le caratteristiche attrattive del fiore


I fenomeni di speciazione comportano la nascita di nuove specie e si possono considerare tra i principali motori dell’evoluzione. L’isolamento geografico, le trasformazioni ambientali (p.es. la nascita di nuove barriere naturali) e i diversi sistemi riproduttivi sono alcuni dei principali fattori che muovono tali meccanismi evolutivi poiché nel complesso, determinano l’isolamento riproduttivo di due specie incipienti. In poche parole, per effetto di tali processi, due popolazioni possono cominciare a divergere geneticamente nel tempo, a causa di un accumulo di mutazioni che riduce le possibilità di incroci futuri tra gli individui e la produzione di prole fertile. Ecco quindi, che l’assenza di naturali flussi genici porta le due popolazioni ad evolversi in due specie differenti. Tuttavia, a volte la speciazione può avvenire in assenza di separazione geografica, ma in seguito all’adattamento a nicchie diverse oppure alla modificazione delle abitudini riproduttive che determinano un potenziale isolamento riproduttivo.

Nel caso delle angiosperme, le piante spermatofite che presentano il fiore, ovvero l’ovulo protetto dall’ovario, la fioritura notturna è stata adottata da diverse piante come barriera genetica e, tendenzialmente, queste presentano fiori dai colori sbiaditi (p.es. bianco o giallo pallido), ma dai profumi particolarmente intensi per attrarre gli impollinatori notturni. Ne consegue quindi, che la prima separazione tra specie notturne e specie diurne coinvolge spesso l’evoluzione di nuove caratteristiche morfologiche del fiore che devono attrarre una diversa tipologia di organismi impollinatori. A tal proposito, sono stati individuati diversi geni deputati al controllo della morfologia, della fragranza e del tempo di fioritura del fiore. Grazie alle scoperte di questi geni, i ricercatori hanno cominciato a studiare l’evolversi di queste particolari piante, ricostruendone i modelli evolutivi e utilizzando simulazioni al computer.

In questo contesto si inserisce il lavoro di Matsumoto e colleghi, che ha preso in considerazione proprio questo ultimo aspetto, al fine di analizzare sotto quali condizioni (differenze nel tempo di fioritura, differenze nelle preferenze degli impollinatori, separazione geografica e presenza di ibridi) prende avvio un processo di origine da una specie diurna ancestrale a una notturna, in una condizione originale di simpatria (le specie target: Hemerocallis citrina, la specie notturna e Hemerocallis fulva, la specie diurna). Le specie H. citrina e H. fulva, sono annuali, diploidi e vengono impollinate rispettivamente da animali notturni (falene e pipistrelli) e diurni (farfalle e api). H. citrina e H. fulva sono due specie asiatiche e, sebbene oggi presentino una distribuzione differente (rispettivamente, in Asia orientale e Cina e dal Caucaso al Giappone), si ritiene che la prima abbia avuto origine a partire dalla seconda.

I risultati, pubblicati su Journal of Theoretical Biology, suggeriscono che il principale fattore che ha favorito la divergenza è stato il tempo di fioritura. Secondo gli autori, alcune popolazioni di H. citrina hanno iniziato a fiorire di notte beneficiandone in termini riproduttivi, in quanto il numero dei fiori sbocciati era minore. Questo ha comportato una fitness degli individui notturni più elevata e allo stesso tempo una riproduzione “forzata” tra questi (ovviamente vale anche il processo opposto: una specie generalmente notturna che presenta una ridotta percentuale di fiori sbocciati di giorno, può evolversi a specie diurna), favorendo quindi l’accoppiamento assortativo e la riduzione di individui ibridi.

Lo studio mostra quindi come i diversi tempi di fioritura, ovvero la separazione dei ritmi riproduttivi tra popolazioni, possano avere conseguenze dirette sull’isolamento riproduttivo, promuovendo la divergenza tra popolazioni e, in ultima analisi, la vera e propria origine di specie nuove.


Riferimenti:
Matsumoto T., Yasumoto A.A., Nitta K., Hirota S.K., Yahara T. et Tachida H. (2015). Difference in flowering time can initiate speciation of nocturnally flowering species. Journal of Theoretical Biology 370:61-71.

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