In evoluzione grande è bello

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La più completa analisi statistica svolta fino ad oggi su oltre 17.000 generi di animali marini esistenti ed estinti, ha confermato la validità generale della regola di Cope, secondo cui nel corso dell’evoluzione è più probabile un aumento delle dimensioni fisiche di un’animale, piuttosto che una loro diminuzione

Fino da quando, sul finire del 1800, il paleontologo Edward Drinker Cope propose la regola che porta il suo nome, che prevede che il volume corporeo medio di una popolazione cresca nel tempo, in molti si sono interrogati sulla sua validità. Il quesito non è di poco conto in quanto consentirebbe di prevedere, almeno per quanto riguarda le proporzioni fisiche, un fenomeno come l’evoluzione che invece è nella stragrande maggioranza dei casi imprevedibile.

Conferme ed eccezioni
Quasi da subito si era stabilito che questa legge non vale in assoluto, quanto meno non per ogni possibile clade (ramo evolutivo). Ma d’altra parte è abbastanza evidente come grandi corpi costituiscano in generale un vantaggio, rendendo i loro portatori più abili a catturare le prede, o a difendersi dai predatori, più efficienti dal punto di vista termico, dotati di più riserve in caso di inedia e, per quanto non automatico, capaci di sostenere cervelli più grandi. Per contro, gli svantaggi di un corpo grande non sono tali da costituire una limitazione significativa: l’aumento nella richiesta di cibo è mitigata da un minore consumo di energia, in proporzione, mentre il passaggio da una strategia riproduttiva r (molti figli curati poco e per e per poco tempo) a una K (pochi figli curati a lungo) rende poco adattabili geneticamente ai cambiamenti ambientali, ma ciò può essere compensato da adattamenti di tipo comportamentale. Queste considerazioni, insieme alla documentazione fossile, hanno indotto molti paleontologi a ritenere che la tendenza a un aumento delle dimensioni corporee rappresentasse una vera tendenza evolutiva, piuttosto che un’anomalia statistica, mentre sarebbero i pochi cladi che non rispondono alla regola di Cope ad essere un eccezione.

Tagliare la testa al toro
Per ottenere una conferma definitiva, supportata dai numeri, alla validità della regola di Cope, Noel A. Heim e colleghi, della Stanford University e del Swarthmore College, hanno verificato la validità della regola prendendo in considerazione il più vasto insieme di fossili marini fra quelli noti in letteratura e finora descritti. Esso comprende 17.208 generi distribuiti tra i phila Arthropoda, Brachiopoda, Chordata, Echinodermata e Mollusca. I generi esaminati comprendono il 74% di tutti i fossili marini noti e il 75% di quelli appartenenti ai phyla esaminati. I risultati della ricerca sono stati esposti sotto forma di breve report su Science. I dati dimostrano un innegabile aumento delle proporzioni fisiche massime nella maggior parte dei generi, non corrisposto da un’equivalente diminuzione delle dimensioni minime. Gli autori hanno anche provato, per mezzo di simulazioni matematiche, che l’andamento osservato sarebbe estremamente improbabile se fosse frutto esclusivamente dell’accumulo di mutazioni neutre; risulta invece molto più coerente con la presenza di un lieve vantaggio evolutivo prodotto dall’ingrandimento del corpo. I ricercatori hanno provato anche che questa tendenza è stata molto più pronunciata nelle ere paleozoica e cenozoica, per scomparire quasi del tutto nell’era mesozoica intermedia fra queste due. Il motivo di questa tendenza non è tuttavia ancora chiaro

La dimensione è innovazione
Un altro dato importante è stato estrapolato analizzando matematicamente l’andamento delle dimensioni medie dei generi in funzione del tempo: esso coincide poco con gli andamenti medi di phylum e classe, per poi migliorare gradualmente man mano che si scende a taxa di livello inferiore. Questo andamento ha fatto supporre agli autori che più che tramite una crescita di dimensioni dei membri dei taxa già presenti, la regola di Cope si sia esplicata tramite la continua evoluzione di nuovi taxa composti nel tempo, in media, da individui via via sempre più grandi, capaci quindi di sfruttare nuove nicchie ecologiche precluse in precedenza. L’estrema coerenza tra l’andamento medio generale e quello dei taxa gerarchicamente più bassi, porta a supporre anche che il vantaggio prodotto da grandi corpi abbia poco a che fare con la competizione tra taxa affini e più con la risposta alle pressioni abiotiche dell’ambiente.

Giganti e lillipuziani
Ne esseri viventi minuscoli ne enormi sono possibili. La validità della legge di Cope rende nella maggior parte dei casi svantaggioso evolvere dimensioni minori, oltre al fatto che le nicchie ecologiche in cui sono possibili corpi piccoli sono probabilmente già occupate. Ma anche la possibilità di avere specie di mole enorme è bassa: per ottenerle è necessaria una catena di taxa evolutisi ognuno dal precedente e di taglia media progressivamente crescente. In più, per quanti possano essere i vantaggi di un corpo grande, anche le specie con grandi corpi si estinguono; i dinosauri l’hanno dimostrato. Per il momento gli animali più grandi sono i misticeti, frutto, come notato dagli autori nel paper, di una combinazione evolutiva quanto mai improbabile, in cui animali terrestri (e capaci di respirare aria) si sono riadattati all’acqua in grado di sostenerne l’enorme peso. Ma probabilmente non è un caso che, anche con questa inaspettata fortuna, le balene siano specie quanto mai fragili ecologicamente. A diventare lillipuziani non c’è alcun vantaggio. Ma per diventare giganti, senza avere i piedi d’argilla, non c’è stato, quasi mai, il tempo.

 

Riferimenti:
Heim NA, Knope ML, Schaal EK, Wang SC, Payne JL. Animal evolution. Cope’s rulein the evolution of marine animals. Science. 2015 Feb 20;347(6224):867-70. doi:10.1126/science.1260065

Image Credit: Noel Heim