Cranio e becco: i vincoli di una rapida evoluzione nei fringuelli di Darwin

I fringuelli di Darwin sono tra i più celebri esempi di radiazione adattiva nell’evoluzione dei moderni vertebrati. Ora un nuovo studio ha fornito nuove intuizioni sulla loro rapida evoluzione e sul loro successo evolutivo


Lo studio dei fringuelli è stato rilevante fin dal viaggio del brigantino Beagle nel XVIII secolo che ha visto un giovane Charles Darwin abbozzare le prime idee sulla selezione naturale (Pikaia ne ha parlato qui). Nonostante molti anni di ricerche che hanno portato a una comprensione dettagliata della biologia di questi piccoli uccelli, compresi gli impressionanti studi decennali sulle popolazioni naturali, ci sono ancora domande senza risposta. In particolare i fattori che spiegano come questo particolare gruppo di uccelli si sia evoluto in molteplici specie con forme molto diversificate, rispetto ad altri uccelli che hanno convissuto con loro nelle stesse isole ma senza diversificarsi più di tanto, sono rimasti in gran parte sconosciuti.

Un fenomeno simile è quello dei rampichini del miele (honeycreepers) endemici dell’arcipelago hawaiano. Questi veri fringuelli del genere Cyanerpes (a differenza dei fringuelli di Darwin, che sono uccelli simili ai fringuelli appartenenti alla famiglia Thraupidae) hanno subito una radiazione adattiva che li ha portati ad avere un numero di specie e forme decisamente maggiore rispetto al resto degli uccelli che abitano queste isole. Un team internazionale di ricercatori di Regno Unito e Spagna ha affrontato la questione circa la rapida evoluzione di questi uccelli. Nel loro studio pubblicato sulla rivista Nature Ecology & Evolution, hanno dimostrato che uno dei fattori chiave legati al successo evolutivo sia dei fringuelli di Darwin che dei rampichini hawaiani potrebbe risiedere nel modo in cui i loro becchi e crani si sono evoluti.

Studi precedenti hanno mostrato uno stretto legame tra le forme e le dimensioni del becco e le abitudini alimentari di entrambi i gruppi, il che suggerisce che l’adattamento per selezione naturale alle diverse risorse alimentari disponibili nelle isole potrebbe essere stato uno dei processi principali che hanno guidato la loro esplosiva evoluzione. Inoltre, cambiamenti nelle dimensioni e nella forma del becco sono stati osservati nelle popolazioni naturali dei fringuelli di Darwin come risposta alle variazioni delle risorse alimentari, rafforzando queste opinioni. Tuttavia, studi recenti su altri gruppi di uccelli, alcuni dei quali derivano dalla precedente ricerca recente dello stesso team, hanno suggerito che questa forte corrispondenza tra becco e morfologia cranica ed ecologia potrebbe non essere pervasiva in tutti gli uccelli (Pikaia ne ha parlato qui).

Il team, che ha adottato un approccio quantitativo su larga scala, utilizzando più di 400 specie di uccelli continentali, ha osservato che nei fringuelli di Darwin e nei rampichini hawaiani lo sviluppo cranio-facciale sembra essere caratterizzato da una più stretta coevoluzione del becco e del resto del cranio. Grazie a questa maggiore integrazione cranica, questi uccelli potrebbero evolvere in modo più versatile, ma per lo più vincolati lungo una direzione molto specifica di cambiamento adattivo della forma del loro cranio: a dispetto di quanto spesso ipotizzato, una più stretta integrazione cranica, e non solo la modularità, può facilitare l’evoluzione lungo le direzioni adattive.

Al contrario, gli altri lignaggi di uccelli che occupavano gli arcipelaghi dell’isola in tempi simili agli antenati dei fringuelli e dei rampichini appartengono tutti a gruppi con un più basso vincolo tra sviluppo del cranio e becco: gli autori dello studio suggeriscono che questo sia stato un fattore limitante per una rapida evoluzione e speciazione.

Questa scoperta ha generato nuove domande: questi fenomeni sono isolati in questi due arcipelaghi o sono comuni nell’evoluzione in altre comunità di uccelli insulari (o continentali)? Questi modelli caratterizzano altre radiazioni adattive negli uccelli? Le ricerche future probabilmente risolveranno almeno alcuni di questi misteri, portandoci un passo più vicini a comprendere meglio i meccanismi alla base dell’evoluzione della meravigliosa diversità delle forme degli uccelli.

 

 

Fonti

Guillermo Navalón, Jesús Marugán-Lobón, Jen A. Bright, Christopher R. Cooney, Emily J. Rayfield. The consequences of craniofacial integration for the adaptive radiations of Darwin’s finches and Hawaiian honeycreepers. Nature Ecology & Evolution, 2020; 4 (2): 270 DOI: 10.1038/s41559-019-1092-y

Immagine: Collage by Kiwi Rex / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0), via Wkimedia Commons