Meglio essere generalisti o specialisti?
L’ultimo fascicolo del Biological Journal of the Linnean Society contiene un articolo di Hugh Loxdale, Gugs Lushai e Jeffrey Harvey dal titolo “The evolutionary improbability of generalisms with special reference to insects”, che parte da una domanda molto interessante da un punto di vista evolutivo: esistono veramente le specie generaliste? La maggior parte dei viventi presenta infatti numerose specializzazioni che […]
L’ultimo fascicolo del Biological Journal of the Linnean Society contiene un articolo di Hugh Loxdale, Gugs Lushai e Jeffrey Harvey dal titolo “The evolutionary improbability of generalisms with special reference to insects”, che parte da una domanda molto interessante da un punto di vista evolutivo: esistono veramente le specie generaliste?
La maggior parte dei viventi presenta infatti numerose specializzazioni che hanno permesso loro di occupare nicchie ecologiche distinte. La conquista di nuove nicchie può avere basi differenti (sia genetiche che epigenetiche) e influenzare tratti morfologici, biochimici e comportamentali come diretto effetto della competizione intra- ed inter-specifica per le risorse. Ma se l’adattamento a nicchie specifiche è la base dell’evoluzione, come possono esistere veri generalisti? Le specie generaliste descritte in letteratura lo sono veramente o rappresentano solamente una fase di transizione di una specie da una nicchia a un’altra?
Già Edward Cope nel suo libro “The primary factors of organic evolution” (1896) riportava che lo studio della filogenesi mostra che l’evoluzione degli organismi viventi è andata da forme semplici a forme complesse, da forme generaliste a forme specializzate. Secondo Loxdale e colleghi quindi la speciazione implica una specializzazione ecologica e pertanto vere specie generaliste non possono esistere, se non sotto forma di specializzazione multipla piuttosto che di vero e proprio generalismo.
Lavorando con afidi mi capita spesso però di trovare specie in grado di adattarsi con facilità a piante diverse come nutrimento tanto che, ad esempio, gli afidi della specie Myzus persicae crescono su una ampia varietà di specie sia in campo che in serra. Certo in campo hanno le loro preferenze, ma in laboratorio teniamo questi afidi su piante su cui in natura non sono mai stati osservati. Perché non si può dire che questa sia una specie generalista?
Loxdale e colleghi rispondono a questo mio dubbio citando M. persicae nel proprio lavoro come esempio di apparente generalismo suggerendo che, siccome piante diverse possono usare tossine simili (quali gli alcaloidi) per proteggersi dalle infestazioni da insetti, in realtà Myzus si sarebbe specializzato per detossificare alcune tossine e che le piante infestate producano le stesse tossine o comunque tossine strutturalmente simili. Myzus quindi non sarebbe un polifago generalista, ma un polifago specializzato.
La presenza di una coevoluzione insetti-pianta è per Loxdale e colleghi una ulteriore conferma che il generalismo non esiste, tanto che spesso all’interno di una singola specie possono esistere popolazioni con preferenze alimentari diverse e che da tali differenze può derivare una interruzione del flusso genico tra le popolazioni e, di conseguenza, un evento di speciazione. Tanto nei lepidotteri quanto negli afidi, andando a comparare il genoma di esemplari della stessa specie ma isolati da piante di specie diverse, si nota infatti che non esiste un genotipo generalista, ma diversi genotipi specializzati su una singola pianta.
A questo si deve inoltre aggiungere che molto spesso alla base di forme apparenti di generalismo vi sono specie criptiche ovvero specie diverse (ciascuna specializzata per una risorsa) che sono difficilmente distinguibili a livello morfologico ad ulteriore dimostrazione del fatto che il generalismo sarebbe solo apparente e non reale. A conferma di questa ipotesi, Loxdale segnala che, grazie al DNA barcoding e ad altre analisi molecolari, sono state identificate molte specie criptiche portando a rivedere la polifagia descritta ad esempio in alcune specie di lepidotteri.
L’ultima possibilità che Loxdale e colleghi valutano è legata al fatto che, essendo le specie geneticamente disomogenee e discontinue (nel senso di frammentate in popolazioni tra cui il flusso genico può essere anche molto ridotto), i processi di speciazione possono essere osservati in itinere e quindi la presenza di generalismo potrebbe semplicemente riflettere il fatto che due popolazioni di una stessa specie si stano specializzando per piante diverse iniziando un percorso che potrebbe portare alla loro specializzazione e quindi speciazione.
Essere generalisti può indubbiamente permettere di modificare ad esempio le proprie abitudini alimentari e conferire vantaggi evolutivi, ma potrebbe una specie generalista realmente competere con specialisti che già occupano una data risorsa? O forse il generalista può avere successo solo quando conquista risorse non usate da altri? In questo secondo scenario si può pensare che specie generaliste siano comparse ripetutamente nel corso dell’evoluzione, ma solo come forme transienti tra specialisti.
Mauro Mandrioli
Immagine tratta da TrekNature
La maggior parte dei viventi presenta infatti numerose specializzazioni che hanno permesso loro di occupare nicchie ecologiche distinte. La conquista di nuove nicchie può avere basi differenti (sia genetiche che epigenetiche) e influenzare tratti morfologici, biochimici e comportamentali come diretto effetto della competizione intra- ed inter-specifica per le risorse. Ma se l’adattamento a nicchie specifiche è la base dell’evoluzione, come possono esistere veri generalisti? Le specie generaliste descritte in letteratura lo sono veramente o rappresentano solamente una fase di transizione di una specie da una nicchia a un’altra?
Già Edward Cope nel suo libro “The primary factors of organic evolution” (1896) riportava che lo studio della filogenesi mostra che l’evoluzione degli organismi viventi è andata da forme semplici a forme complesse, da forme generaliste a forme specializzate. Secondo Loxdale e colleghi quindi la speciazione implica una specializzazione ecologica e pertanto vere specie generaliste non possono esistere, se non sotto forma di specializzazione multipla piuttosto che di vero e proprio generalismo.
Lavorando con afidi mi capita spesso però di trovare specie in grado di adattarsi con facilità a piante diverse come nutrimento tanto che, ad esempio, gli afidi della specie Myzus persicae crescono su una ampia varietà di specie sia in campo che in serra. Certo in campo hanno le loro preferenze, ma in laboratorio teniamo questi afidi su piante su cui in natura non sono mai stati osservati. Perché non si può dire che questa sia una specie generalista?
Loxdale e colleghi rispondono a questo mio dubbio citando M. persicae nel proprio lavoro come esempio di apparente generalismo suggerendo che, siccome piante diverse possono usare tossine simili (quali gli alcaloidi) per proteggersi dalle infestazioni da insetti, in realtà Myzus si sarebbe specializzato per detossificare alcune tossine e che le piante infestate producano le stesse tossine o comunque tossine strutturalmente simili. Myzus quindi non sarebbe un polifago generalista, ma un polifago specializzato.
La presenza di una coevoluzione insetti-pianta è per Loxdale e colleghi una ulteriore conferma che il generalismo non esiste, tanto che spesso all’interno di una singola specie possono esistere popolazioni con preferenze alimentari diverse e che da tali differenze può derivare una interruzione del flusso genico tra le popolazioni e, di conseguenza, un evento di speciazione. Tanto nei lepidotteri quanto negli afidi, andando a comparare il genoma di esemplari della stessa specie ma isolati da piante di specie diverse, si nota infatti che non esiste un genotipo generalista, ma diversi genotipi specializzati su una singola pianta.
A questo si deve inoltre aggiungere che molto spesso alla base di forme apparenti di generalismo vi sono specie criptiche ovvero specie diverse (ciascuna specializzata per una risorsa) che sono difficilmente distinguibili a livello morfologico ad ulteriore dimostrazione del fatto che il generalismo sarebbe solo apparente e non reale. A conferma di questa ipotesi, Loxdale segnala che, grazie al DNA barcoding e ad altre analisi molecolari, sono state identificate molte specie criptiche portando a rivedere la polifagia descritta ad esempio in alcune specie di lepidotteri.
L’ultima possibilità che Loxdale e colleghi valutano è legata al fatto che, essendo le specie geneticamente disomogenee e discontinue (nel senso di frammentate in popolazioni tra cui il flusso genico può essere anche molto ridotto), i processi di speciazione possono essere osservati in itinere e quindi la presenza di generalismo potrebbe semplicemente riflettere il fatto che due popolazioni di una stessa specie si stano specializzando per piante diverse iniziando un percorso che potrebbe portare alla loro specializzazione e quindi speciazione.
Essere generalisti può indubbiamente permettere di modificare ad esempio le proprie abitudini alimentari e conferire vantaggi evolutivi, ma potrebbe una specie generalista realmente competere con specialisti che già occupano una data risorsa? O forse il generalista può avere successo solo quando conquista risorse non usate da altri? In questo secondo scenario si può pensare che specie generaliste siano comparse ripetutamente nel corso dell’evoluzione, ma solo come forme transienti tra specialisti.
Mauro Mandrioli
Immagine tratta da TrekNature
Biologo e genetista all’Università di Modena e Reggio Emilia, dove studia le basi molecolari dell’evoluzione biologica con particolare riferimento alla citogenetica e alla simbiosi. Insegna genetica generale, molecolare e microbica nei corsi di laurea in biologia e biotecnologie. Ha pubblicato più di centosessanta articoli su riviste nazionali internazionali e tenuto numerose conferenze nelle scuole. Nel 2020 ha pubblicato per Zanichelli il libro Nove miliardi a tavola- Droni, big data e genomica per l’agricoltura 4.0. Coordina il progetto More Books dedicato alla pubblicazione di articoli e libri relativi alla teoria dell’evoluzione tra fine Ottocento e inizio Novecento in Italia.
