Geni diversi per adattamenti uguali

Uno studio condotto su 56 specie di uccelli rivela che la convergenza evolutiva non corrisponde necessariamente alla convergenza genetica

Succede spesso, in natura, che specie diverse sottoposte alle stesse pressioni ambientali evolvano tratti comuni. È un fenomeno diffuso, conosciuto come convergenza evolutiva, che ha spinto i biologi a supporre di poter ipotizzare, almeno in alcuni casi, il cammino evolutivo che intraprenderà una determinata specie in un determinato contesto ambientale. Sebbene in alcuni casi questo sia risultato possibile (Pikaia ne ha parlato qui), resta da capire se il fenomeno della convergenza evolutiva e la sua predizione possano essere razionalizzati da un punto di vista genetico, ovvero se sia possibile trovare una correlazione diretta tra lo sviluppo in specie diverse di tratti comuni con la comparsa di specifiche mutazioni.

Si è mossa in questa direzione una ricerca congiunta di ricercatori danesi e statunitensi, i cui risultati sono stati pubblicati sulla rivista Science. Oggetto dello studio sono state le modificazioni genetiche responsabili dell’adattamento di una sessantina di specie di uccelli a diverse altitudini, con attenzione particolare all’emoglobina, la componente principale dei globuli rossi, responsabile del trasporto dell’ossigeno dai polmoni al resto del corpo.

Le 28 specie di uccelli con habitat ad altitudini più elevate hanno mostrato mutazioni nella struttura dell’emoglobina tali da aumentare l’affinità di questa molecola per l’ossigeno. Fin qui, niente di strano: ad alta quota, l’atmosfera è rarefatta e la disponibilità di ossigeno è minore ed è assolutamente prevedibile che le specie che vivano in aree elevate si siano adattate per compensare questo fatto. Tuttavia, questa convergenza evolutiva risulta dipendere non tanto da una comune serie di modificazioni nelle porzioni di emoglobina coinvolte nel legame con l’ossigeno, quanto da un’ampia varietà di sostituzioni che coinvolgono aree di questa molecola ritenute, ad ora, ininfluenti per quanto riguarda l’affinità con l’ossigeno e il suo trasporto. Le differenze si fanno ancora più marcate e significative andando a vedere le singole mutazioni: solo alcune specie di colibrì d’alta quota mostrano sequenze genetiche simili tra loro, mentre, in tutti gli altri casi, le mutazioni responsabili dei diversi cambiamenti dell’emoglobina non sono state ritrovate in altre specie.

Lo studio va quindi a precisare il concetto di convergenza evolutiva, che resta limitato ad una convergenza di caratteri fisici e fenotipi e non a livello genetico, come finora largamente ipotizzato. Se dunque resta possibile azzardare delle previsioni sullo sviluppo di precise strutture o adattamenti da parte di determinate specie in contesti ben definiti, appare difficile, se non impossibile razionalizzarne l’evoluzione in termini genetici.


Riferimenti
Natarajan, F. G. Hoffmann, R. E. Weber, A. Fago, C. C. Witt, J. F. Storz. Predictable convergence in hemoglobin function has unpredictable molecular underpinnings. Science, 2016; 354 (6310): 336 DOI: 10.1126/science.aaf9070

Immagine: By Pradeep Kumbhashi from Bangalore, INDIA (Bird..lonely bird) [CC BY 2.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0)], via Wikimedia Commons