Evoluzione in diretta

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Un esperimento di trasferimento di piccoli pesci tropicali da un sito con molti predatori a uno che ne era praticamente privo ha permesso di dimostrare come le variazioni negli ornamenti colorati dei maschi derivi da una combinazione di selezione naturale e sessuale

La pubblicità è l’anima del commercio, ma spesso anche del successo riproduttivo, come dimostra la ricchezza di colori e strutture corporee prive di utilità, a volte anche dannose, sfoggiate da uno dei due sessi in varie specie al solo scopo di attirare l’attenzione di possibili partner. La teoria della selezione sessuale, come completamento di quella della selezione naturale, è una spiegazione molto eleganti della ricchezza di forme e dimensioni osservate nel mondo vivente. Ma anche se una vasta mole di osservazioni dimostra che una qualche forma di variazione nel tempo delle specie viventi è innegabile, nella maggior parte dei casi districare e quantificare gli effetti della selezione naturale da quella sessuale, oltre alle loro complicate interazioni con l’ambiente, resta un’impresa complicata.

Per esempio, è noto da tempo che un ricco palco di corna nei maschi dei cervidi è una garanzia nel suscitare l’interesse riproduttivo nelle femmine. Ma il palco, oltre che dei geni preposti a formarlo, è anche frutto della buona nutrizione dell’individuo che lo porta; che a sua volta può essere una conseguenza di buoni geni per la sopravvivenza, ma anche di una ‘sfacciata fortuna’ capitata a un particolare individuo. D’altra parte esperimenti svolti in cattività permettono di misurare accuratamente fenotipo e genotipo, insieme alle loro variazioni nel tempo dovute alle preferenze nella scelta del partner. Ma, a causa delle condizioni artificiali in cui si svolgono questi esperimenti, nessuno può garantire che i portatori di un ornamento particolarmente apprezzato abbiano qualche possibilità di sopravvivere in natura; oppure che, sperimentati i rigori della vita selvatica, i membri dell’altro sesso mostrerebbero ancora le stesse preferenze.

Spot costosi
Swanne P. Gordon e colleghi, delle università di California (USA), Parigi (Francia) e Jyväskylä (Finlandia), sapevano da precedenti esperimenti che in una specie di pesciolini tropicali chiamati comunemente guppy (Poecilia reticulata) non solo i maschi presentano ornamenti vistosi e colori vivaci, ma anche che se alcuni esemplari erano liberati in ambienti naturali privi dei loro normali predatori, generazione dopo generazione e liberi dal rischio di attirare attenzioni sgradite, i maschi sviluppavano sempre più la loro colorazione appariscente. Consapevoli delle obiezioni mosse a questo e ad altri precedenti lavori, basti solo su osservazioni in natura o solo su dati in cattività, i ricercatori hanno pensato di replicare l’esperimento sui guppy combinando fra loro i due approcci e pubblicando in seguito i risultati ottenuti sulla rivista Proceedings of the Royal Society of London B.

Vita nuova, colori nuovi
Per prima cosa i ricercatori hanno individuato due tratti di due ruscelli, tributari di un fiume in cui sono presenti popolazioni di guppy, ma privi di popolazioni proprie in quanto isolati a monte e valle da cascate insuperabili per questa, e molte altre, specie. Hanno quindi prelevato 150 avannotti, troppo giovani per essersi già accoppiati. Dopo aver contrassegnato ogni individuo con un colorante innocuo sottopelle, averlo fotografato, e prelevato un campione genetico, li hanno rilasciati nei due siti. Ogni mese gli autori effettuavano poi un censimento completo della popolazione adulta dei due ruscelli, rifotografando ogni individuo già noto e contrassegnando e prelevando un campione genetico anche da ogni nuovo nato, una volta cresciuto a sufficienza da essere anestetizzato senza rischi. Fotografare più volte gli stessi individui ha consentito di escludere variazioni dei loro colori nel tempo. Mentre i campioni genetici hanno permesso di stabilire padre e madre per i nuovi nati. Gli autori si sono infine concentrati sulla misura della porzione di cute coperta da due pigmenti nei pesciolini: l’arancione e il nero, stabilendo che mentre la porzione arancione cresceva tra generazioni in modo significativo nel corso dell’esperimento, quella nera restava costante o al più diminuiva, ma senza raggiungere la significatività statistica. 

Geni e solo geni
Ma cosa ha determinato la variazione? Si è trattato di vera selezione? Tenuto conto che i geni specifici per la colorazione dei guppy, come in molti casi di caratteri propri di popolazioni naturali, non sono noti, e tenuto conto che con ogni probabilità diversi geni interagiscono fra loro e con l’ambiente a dare un solo carattere, i ricercatori hanno pensato di aggiungere una seconda fase al loro esperimento: dopo un anno dal rilascio dei giovani guppy nei nuovi siti, un tempo corrispondente a 2-3 generazioni per questa specie, i ricercatori hanno prelevato un numero di esemplari geneticamente rappresentativo tanto dai nuovi siti privi di predatori che dal sito originale di prelievo. Per due generazioni, femmine di una popolazione isolate casualmente sono state fatte accoppiare con un solo maschio, non imparentato, preso altrettanto casualmente dalla stessa popolazione. Gli avannotti nati dagli incroci sono stati poi allevati in un ambiente artificiale e costante per tutti. Queste misure avevano lo scopo di eliminare effetti sul fenotipo dovuti a un particolare ambiente o un successo riproduttivo dovuto a tratti non ereditabili del genitore. Alla fine della procedura gli autori hanno confrontato la porzione di corpo coperta di pigmento nero o arancione nei discendenti dei gruppi originari di siti con molti o pochi predatori. La tendenza osservata negli ambienti naturali a una maggiore colorazione in assenza di predatori è rimasta inalterata.

Il nero non rende
Rimaneva un ultimo dubbio: i siti naturali di rilascio hanno qualcosa di differente da quello originale, esclusa l’assenza di predatori? Gordon e colleghi hanno stabilito che i siti senza predatori sono in grado di sostenere un numero minore di individui rispetto a quelli originali, ma a parte questo la durata media di vita dei pesci e la loro probabilità media di riprodursi restano quasi invariate. Venendo ai pigmenti oggetto dell’esperimento, gli autori hanno stabilito che tanto l’arancione quanto il nero attirano l’attenzione delle femmine aumentando le probabilità di riproduzione dei maschi che li esibiscono. Ma mentre la pigmentazione arancione non causa danno; quella nera riduce le probabilità di sopravvivere anche senza il rischio di predazione, forse per i costi metabolici dovuti alla produzione di melanina. Una volta tolto il rischio di finire mangiati, l’arancione diventa quindi oggetto di sola selezione sessuale e la sua diffusione nella popolazione esplode. La diffusione del nero è invece la conseguenza del bilancio tra il suo vantaggio sessuale e il suo costo naturale, bilancio che alla fine si conclude in pareggio.

 

Riferimenti:
Gordon SP, Reznick D, Arendt JD, Roughton A, Ontiveros Hernandez MN, Bentzen P, López-Sepulcre A. Selection analysis on the rapid evolution of a secondary sexual trait. Proc Biol Sci. 2015 Aug 22;282(1813). pii: 20151244. doi: 10.1098/rspb.2015.1244.

Immagine credit: By Bastet78 (Own work) [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html), CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/) or CC BY-SA 2.5-2.0-1.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5-2.0-1.0)], via Wikimedia Commons