Evoluzione cognitiva nella cinciallegra: la parola al genoma

Dal sequenziamento del genoma e del metiloma della cinciallegra emerge una recente selezione positiva su diversi geni associati alle funzioni cognitive in questo piccolo uccello


La comprensione dell'evoluzione della mente umana, e in particolar modo del linguaggio, sono un po' il santo graal della biologia evolutiva. Ma i resti fossili dei nostri antenati diretti ci possono raccontare poco sul loro comportamento. Lo studio delle grandi scimmie antropomorfe, nostri parenti più prossimi esistenti, ha dato qualche buon risultato per alcuni aspetti, come riguardanti la vita in gruppo e le interazioni sociali, ma fornisce poche informazioni su altri, come per esempio l’evoluzione del linguaggio. Dal momento che non possiedono un apparato fonatorio adeguato, si è pensato in passato di addestrare i grandi primati all'uso del linguaggio dei segni; grazie a questa competenza le grandi scimmie si sono dimostrate in grado di apprendere l'uso di un vasto vocabolario. L'aspetto in cui tutti primati non umani si dimostrano inadeguati al confronto è però costituito dalla sintassi: la capacità di creare frasi che comunichino più dei significati delle singole parole che le formano. Ma non tutto è perduto. Anche se non sono nostri parenti prossimi, un altro gruppo di vertebrati ha evoluto la capacità di risolvere problemi complessi, reti sociali intricate e l'abilità di emettere canti articolati e variabili: gli uccelli. Queste loro caratteristiche, pur così simili a quelle umane, si sono evolute in maniera del tutto indipendente nella classe Aves. Capire come questa evoluzione convergente è avvenuta, e le pressioni ambientali che l'hanno prodotta, potrebbe quindi far luce anche sul processo analogo avvenuto nella nostra specie.

Un grande numero di ricerche comportamentali e genetiche si è focalizzato su un piccolo passeriforme estremamente diffuso in tutta Europa e dotato di abilità sorprendenti: la cinciallegra (Parus major). Questo grazioso uccellino allo stato selvatico mostra spiccate doti sociali e una grande propensione a risolvere problemi difficili; fra 803 specie di uccelli esaminate in letteratura, la cinciallegra si è dimostrata ad esempio tra la più abili ad adattare le sue strategie di foraggiamento all'ambiente. Veronika N. Laine ricercatrice presso il Netherlands Institute of Ecology, e altri ricercatori di università olandesi inglesi e statunitensi, hanno di recente aggiunto un tassello alla comprensione dell'evoluzione delle capacità cognitive in questa specie. Il risultato del loro lavoro si è dimostrato abbastanza interessante da guadagnarsi un posto sulla rivista Nature Communication.

L'esame del genoma di 29 individui di selvatici, provenienti da vari siti europei, ha mostrato una bassa segregazione genetica spaziale, suggerendo che quella europea sarebbe un'unica grande meta-popolazione. L'analisi statistica ha portato gli autori della ricerca a identificare poi 460 geni che mostrano segni di una recente selezione. Dal momento che questi geni hanno un equivalente (ortologo) nel genoma umano, è stato possibile conoscerne anche, almeno in parte, la funzione. Tra queste funzioni, lo sviluppo di assoni e dendriti, la fisiologia dei neuroni e altri aspetti legati allo sviluppo cognitivo risultano iper-rappresentati, molto più di quanto giustificherebbe la semplice casualità. Tra i geni individuati sono particolarmente importanti EGR1, già ampiamente studiato nei passeriformi in relazione alla loro abilità nella comunicazione vocale in contesti sociali; e FOXP2 il cui equivalente umano, se mutato, compromette gravemente la possibilità per il suo portatore di imparare a parlare.

I geni individuati dai ricercatori manifestano anche significative modificazioni di tipo epigenetico (piccole variazioni chimiche che, senza variare la sequenza di informazioni “scritte” nei geni, alterano la loro capacità di esprimersi e dare effetti sulla biologia dell'individuo che ne è portatore). Il particolare tipo di modificazione epigenetica studiato dai ricercatori, chiamato metilazione, oltre ad essere altamente specifico per i geni oggetto di selezione, mostra una forte similitudine con le modificazioni epigenetiche di altri uccelli, ma anche con quelle presenti nel genoma di vari mammiferi. Anche senza un antenato comune, funzioni cognitive simili richiedono adattamenti simili.



Riferimenti:
Laine VN, Gossmann TI, Schachtschneider KM, Garroway CJ, Madsen O, Verhoeven KJ, de Jager V, Megens HJ, Warren WC, Minx P, Crooijmans RP, Corcoran P; Great Tit HapMap Consortium, Sheldon BC, Slate J, Zeng K, van Oers K, Visser ME, Groenen MA. Evolutionary signals of selection on cognition from the great tit genome and methylome. Nature Communication. 2016 Jan 25;7:10474. doi: 10.1038/ncomms10474. PubMed PMID: 26805030.

Immagine da Wikimedia Commons