La forma delle uova degli uccelli: un compromesso con i vincoli imposti dalle modalità di volo

La selezione naturale opera sull’intero organismo e non sui singoli tratti. Spesso ciò che ci sembra un perfetto adattamento all’ambiente esterno non è che l’effetto secondario della selezione su un altro carattere o su altre funzioni. I modelli di variazione della forma delle uova degli uccelli ci offrono un magnifico esempio di quali compromessi fondamentali e limitazioni fisiche vincolino l’evoluzione dei sistemi viventi

Comparso per la prima volta nei rettili, ma caratteristico anche degli Uccelli e dei Mammiferi Monotremi, l’uovo amniotico, cioè una struttura completa di membrane e guscio, è stata la chiave evolutiva che ha permesso ai nostri antenati vertebrati, circa 360 milioni di anni fa, di uscire dall’acqua e di colonizzare la terraferma. La sua funzione è infatti quella di proteggere e isolare dal mondo esterno l’embrione durante il suo sviluppo.

Tra tutti i vertebrati, solo gli uccelli hanno sviluppato uova asimmetriche e di forma molto differente tra le varie specie. La diversità di forma è stata spesso considerata un adattamento specifico che ciascuna specie di uccello aveva sviluppato in relazione al proprio habitat, alla dieta e alla tipologia di nidificazione.

Dunque, in questa prospettiva ecologica, le specie che nidificano sulle scogliere avrebbero sviluppato uova più asimmetriche perché queste tendono a rotolare meno facilmente delle sferiche, mentre le uova sferiche sarebbero state preferite da uccelli che hanno una dieta povera di calcio, perché a parità di volume, un uovo perfettamente rotondo ha bisogno di una quantità di calcio minore per fare il guscio rispetto ad un uovo ellittico. Altre ipotesi hanno associato la forma delle uova all’efficienza dell’incubazione, alla possibilità di ottimizzare lo scambio gassoso: su una superficie sferica si possono distribuire i pori in modo omogeneo, mentre  nelle uova coniche, si può produrre un’area più ricca di pori atta a favorire lo sviluppo neuronale.

Inoltre, l’osservazione che le uova asimmetriche sono una peculiarità degli uccelli, con la sola eccezione di alcuni dinosauri teropodi, induce a pensare che ci sia una relazione indiretta tra uova asimmetriche e adattamento al volo causato delle modifiche anatomiche che esso comporta. Un’analisi delle differenze nella forma delle uova, pubblicata recentemente su Science, fornisce un sostegno a quest’ultima teoria: ovvero, che le variazioni di forma delle uova tra le varie specie non sono il risultato di un adattamento specifico, ma dipenderebbero dai vincoli e dalle limitazioni fisiche imposte agli uccelli dagli adattamenti al volo.

Il team di ricerca, formato da biologi evoluzionisti, fisici e bioingenieri, è giunto a questa conclusione dopo aver cercato le correlazioni tra la forma di circa 50.000 uova appartenenti a 1400 specie, con molteplici variabili morfologiche (anatomia), ecologiche (dieta e abitudini di nidificazione) ed evolutive (relazioni filogenetiche) delle diverse specie. Inoltre i ricercatori hanno sviluppato un modello biofisico per chiarire quali potessero essere i vincoli fisici che contribuivano a modellare le uova durante il passaggio nell’ovidotto.

Il risultato, per alcuni versi inatteso, ha rivelato che la forma più o meno allungata delle uova dipende dalla pressione esercitata sulla membrana interna dell’uovo durante il suo passaggio nell’ovidotto: maggiore è la pressione maggiore è l’asimmetria delle uova. Negli uccelli adattati al volo planato, le uova sono più tonde, mentre nelle specie adattate al volo battente, le uova sono più ellittiche a causa della riduzione delle dimensioni del corpo e della cavità addominale necessari per sviluppare il volo di potenza.

La forma finale delle uova è dunque un compromesso tra la necessità di non sacrificare il volume dell’uovo, che è necessario per lo sviluppo dei pulcini, e le modificazioni anatomiche sviluppate per essere più efficienti durante il volo. Questo studio ci ricorda che la selezione naturale opera sull’intero organismo e che anche ciò che ci sembra un adattamento funzionale volte non è che il risultato di compromessi e vincoli evolutivi (Pikaia ne ha già parlato qui).


Riferimenti:
M.C. Stoddard el al., Avian egg shape: Form, function, and evolution Science (2017) 356.6344: 1249-1254 doi: 10.1126/science.aaj1945