Abbiamo visto che l’equilibrio di Hardy-Weinberg può essere modificato dall’azione di fattori evolutivi fondamentali (selezione naturale, mutazioni, deriva genetica, flusso migratorio): tale pressione porta a variazioni delle frequenze alleliche e quindi determina dei fenomeni evolutivi. Popolazioni della stessa specie possono dividersi e dare origine a specie diverse.
La selezione naturale è l’idea fondante dell’evoluzione e fu introdotta da Charles Darwin nel 1858, in una lettura alla Linnean Society a Londra, con il contributo teorico di un altro naturalista, Alfred Russel Wallace. L’anno successivo, nel 1859, Darwin la espliciterà più compiutamente nel suo trattato dal titolo L’origine delle specie.
La base della teoria, semplice quanto geniale è la seguente:
- tutte le specie hanno prole numerosa, in quantità più elevata di quella che l’ambiente riesce a sostenere.
- grazie a ciò gli individui sono in competizione per le risorse alimentari e ambientali: le modificazioni che casualmente si verificano nelle caratteristiche di ciascun individuo possono rappresentare per esso un vantaggio e renderlo quindi più adatto alle condizioni ambientali.
- se è più adatto avrà più probabilità di incrociarsi e quindi le sue caratteristiche verranno tramandate alla prole, che sarà quindi più numerosa.
Questo concetto di un adattamento tramandato con successo ad una prole più numerosa viene racchiuso nel termine fitness.
L’evoluzione biologica è in pratica un cambiamento per discendenza con modificazioni: ogni organismo possiede un antenato. I cambiamenti avvengono in tempi di solito molto lunghi e sono ampiamente testimoniati dai numerosi reperti fossili giunti fino a noi.
Alla teoria darwiniana all’inizio è mancato il supporto teorico genetico. Darwin infatti non riusciva a spiegare come le caratteristiche individuali potessero essere trasferite alla progenie (vi ricordo che tale teoria è antecedente al lavoro di Mendel). Bisognerà attendere gli anni ’30 e ‘40 del Novecento perché venga alla luce una teoria moderna dell’evoluzione, che sintetizzerà le due teorie:
- la teoria della selezione naturale di Darwin
- la teoria dell’ereditarietà di Mendel
Questa nuova visione dell’evoluzione verrà chiamata teoria sintetica o anche neodarwiniana.
La variabilità genetica è la base dell’evoluzione. Se non ci fossero differenze, non ci sarebbe neanche la selezione naturale.
La variabilità genetica è causata dalle mutazioni, che sono eventi assolutamente casuali, e dalla ricombinazione; essa costituisce la “materia prima” su cui agisce la selezione naturale. Per ribadire questo concetto il biologo Richard Dawkins ha ampiamente esplicitato l’assoluta casualità nel suo libro pubblicato nel 1988, dal titolo L’orologiaio cieco. La selezione naturale non ha un piano, un progetto, ma piuttosto favorisce quegli individui che casualmente sono portatori di un vantaggio in quelle determinate condizioni.
La speciazione, cioè l’affermazione di nuove specie, consiste in pratica nella separazione dei serbatoi allelici. Ciò dipende dai fenomeni evolutivi che, lentamente, possono diversificare due popolazioni diverse al punto tale impedirne incroci interfecondi.
La speciazione segue sempre una serie di eventi:
1. isolamento riproduttivo
2. un accumulo graduale di differenze genetiche
3. il conseguimento dell’incompatibilità riproduttiva
La speciazione può essere:
- allopatrica, quando l’isolamento riproduttivo è causato da barriere geografiche
- simpatrica, quando l’isolamento riproduttivo è causato da mutazioni genomiche come la poliploidia.
Idee sbagliate sull’evoluzione delle specie
Le idee sbagliate sull’evoluzione sono purtroppo molto comuni. La maggior parte di queste incomprensioni hanno a che fare con l’ipotesi che l'evoluzione proceda in una direzione particolare oppure che gli organismi viventi possano scegliere di adeguarsi. Qui prendiamo in esame cinque concetti errati sull'evoluzione.
Concetto errato: l’evoluzione è una teoria sull’origine della vita.
Interpretazione corretta: La teoria dell’evoluzione si occupa principalmente di come la vita sia cambiata dopo che si è sviluppata. Non tenta di spiegare come sia iniziata la vita sulla Terra (se ad esempio sia nata oppure no nei pressi di un camino vulcanico sottomarino, quale tipologia di molecola organica si sia formata prima, eccetera…), perché queste considerazioni non rappresentano il centro focale della teoria evolutiva. Indipendentemente da come sia cominciata la vita, essa si è poi ramificata e differenziata; molti studi sull’evoluzione sono focalizzati su questi processi.
Concetto errato: evoluzione significa risalire la “scala del progresso”; gli organismi tendono a migliorare sempre.
Interpretazione corretta: è vero che la selezione naturale tende ad “eliminare” con il passare del tempo gli individui inadatti a sopravvivere in un determinato contesto ma per evolversi nessun organismo deve essere perfetto. Ad esempio, molti taxa (come alcuni muschi, protisti, funghi, squali, opossum e i gamberi di fiume) sono cambiati poco nel lungo periodo di tempo. Essi non stanno risalendo la scala del progresso. Piuttosto, sono abbastanza adatti a sopravvivere e riprodursi, e questo è sufficiente a garantire la loro esistenza. Altri taxa possono cambiare e diversificarsi moltissimo, ma questo non significa che hanno fatto “meglio.” Dopo tutto, il clima cambia, i fiumi cambiano il loro corso, nuovi concorrenti invadono il territorio e ciò che era "meglio" un milione di anni fa, può non essere "meglio" oggi. Ciò che funziona "meglio" in una situazione potrebbe non funzionare altrettanto bene in un’altra. Il concetto di fitness è legato all'ambiente, non al progresso.
Concetto errato: evoluzione significa che la vita cambia “casualmente”
Interpretazione corretta: la casualità è certamente un elemento importante nell’evoluzione ma ci sono altri meccanismi evolutivi non casuali. Le mutazioni casuali rappresentano la sorgente fondamentale della variazione genetica, tuttavia la selezione naturale, il processo mediante il quale alcune variazioni sopravvivono ed altre no, non è casuale. Per esempio, alcuni animali marini hanno più possibilità di sopravvivere e quindi di riprodursi se riescono a muoversi velocemente nell’acqua. La velocità li aiuta nella cattura della preda e nella fuga dal pericolo. Animali come gli squali, i tonni, i delfini e gli ittiosauri hanno sviluppato un corpo affusolato che gli permette (o gli ha permesso, per quanto riguarda gli ittiosauri, ora estinti) di nuotare velocemente. Nell’evoluzione gli individui con un corpo più affusolato sono stati avvantaggiati nella sopravvivenza e nella riproduzione. Gli individui capaci di sopravvivere e di riprodursi meglio nel loro ambiente avranno più discendenti (con gli stessi tratti genetici) nella successiva generazione. Ciò non può essere definita selezione casuale. Dicendo che l’evoluzione si verifica “casualmente” si ignora una parte essenziale del meccanismo.
Concetto errato: per selezione naturale si intende che gli organismi “tentano” di adattarsi.
Interpretazione corretta: La selezione naturale porta all’adattamento, ma il processo non si esplica mediante tentativi. La selezione naturale comporta la variazione genetica e la selezione tra le varianti presenti in una popolazione. Può accadere che un individuo abbia i geni che sono abbastanza buoni per sopravvivere e riprodursi, oppure no, ma sicuramente non può sperare di ottenere il “gene giusto” attraverso dei “tentativi”.
Concetto errato: la selezione naturale provvede a dare agli organismi ciò di cui hanno bisogno.
Interpretazione corretta: la selezione naturale non ha un piano, né possiede la capacità di prevedere il futuro. Non può sapere ciò di cui un organismo può avere bisogno. Se in una popolazione si presentano delle variazioni genetiche che permettono ad alcuni individui di sopravvivere in particolari condizioni meglio di altri, allora i primi avranno una prole più numerosa dei secondi e la popolazione si evolverà. Se tali variazioni genetiche non si presentano, la popolazione può sopravvivere, oppure soccombere, ma non evolvere. La selezione naturale non può garantire agli individui ciò di cui hanno bisogno.
