La selezione naturale - Liceo Classico Scientifico XXV Aprile

La selezione naturale

       Dall’integrazione delle idee di Darwin con le leggi di Mendel nacque, come si è detto, il neodarwini-
smo, ma il meccanismo che spiega l’evoluzione è ancora conosciuto con il nome di selezione naturale. Pos-
siamo brevemente riassumere la concezione moderna di questo meccanismo in tre punti fondamentali:
    1. Casualità: le variazioni del patrimonio genetico di un individuo (dette mutazioni) avvengo-
       no casualmente.
    2. Variabilità: le mutazioni provocano differenze più o meno grandi nella discendenza.
    3. Selezione: l’ambiente consente un miglior successo riproduttivo a determinate varianti.
         Si potrebbero portare molti esempi di selezione naturale effettivamente osservata, uno dei più famosi
è quello osservato in Inghilterra dove vive un farfalla notturna, chiamata Biston betularia, che ha piccoli di-
segni neri sul fondo chiaro delle ali. Poiché la farfalla si posa sui tronchi delle betulle, che hanno la corteccia
chiara con piccole chiazze nere, il colore delle ali si confonde perfettamente con l’ambiente e protegge l'ani-
male dagli uccelli insettivori. In seguito alla rivoluzione industriale, con l’uso intensivo del carbone, i tronchi
delle betulle sono diventati scuri e questa modificazione ha causato un cambiamento della farfalla. Infatti,
mentre nei boschi di le betulle chiare le farfalle scure venivano subito eliminate dagli uccelli, con
l’inquinamento avere le ali più scure è diventato un vantaggio, così le farfalle scure non state più eliminate,
ma addirittura selezionate favorevolmente. Gli effetti della selezione, acculatosi in circa 100 anni, hanno
prodotto nelle zone industriali una specie di Biston betularia che è quasi nera. Nel 1952 il Parlamento inglese
varò una legge per la depura-
zione dell’aria, così la quanti-
tà di fuliggine diminuì, gli al-
beri ritornarono chiari e subito
la percentuale della varietà
chiara della farfalla iniziò ad
aumentare. Nel 1959, per ve-
rificare la credibilità di questa
ricostruzione è stato fatto un
esperimento. Sono state cattu-
rate molte farfalle sia chiare
che scure. Poi ne sono fatti
due gruppi uguali, formati
ciascuno dal 50% di farfalle
chiare e dal 50% di farfalle
scure. Un gruppo è stato mes-
so in libertà in un bosco di be-
tulle con tronchi scuri e quan-
do le farfalle superstiti sono
state ricatturate, il numero di
quelle scuro era il doppio del-
le chiare. L’altro gruppo è sta-
to liberato in un bosco di betulle chiare ed ha dato risultati opposti: tra le farfalle superstiti il numero di quel-
le chiare era il doppio di quelle scure.
          Il risultato della selezione naturale è sempre l’adattamento, ovvero una qualsiasi caratteristica che
 migliori le capacità di sopravvivenza di una specie in un determinato ambiente. L’adattamento può riguarda-
 re qualsiasi carattere: una caratteristica morfologica, relativa cioè all’aspetto di un organismo, oppure un
 particolare processo fisiologico, cioè una funzione svolta dall’organismo in questione, o ancora un aspetto
 relativo al suo comportamento. Ma la chiave della selezione naturale sta nel successo riproduttivo, vale a di-

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re nel riuscire a generare il maggior numero possibile di discendenti che possano sopravvivere: questo è ciò
che viene definito fitness. Questi due termini, adattamento e fitness, non vanno assolutamente confusi tra lo-
ro: l’adattamento è la conseguenza della selezione naturale e riguarda il singolo organismo, la fitness è inve-
ce il successo riproduttivo attraverso il quale si trasmettono gli adattamenti. In altre parole la fitness è il mo-
do attraverso il quale si fissano gli adattamenti e, allo stesso tempo, gli adattamenti sono essere trasmessi at-
traverso la fitness. Questo è uno degli aspetti che più frequentemente vengono fraintesi nell’evoluzione: la
selezione naturale favorisce determinati individui rispetto ad altri, ma non lo fa agendo direttamente su di lo-
ro, bensì sulla loro discendenza. Volendo usare una similitudine possiamo immaginare la fitness come un
giudice che decide il destino delle mutazioni che il suo assistente, il caso, gli pone di fronte. In questo modo
nell’evoluzione il caso interviene pesantemente almeno due volte: la prima volta nella comparsa della muta-
zione; la seconda volta nelle generazioni che seguono alla mutazione stessa (la mutazione infatti può essere
o può non essere trasmessa alla progenie).

        Esistono tuttavia modificazioni che sono difficilmente spiegabili attraverso la sola selezione naturale:
per esempio le corna ramificate dei cervi maschi non sono certo un modo che faciliti la sopravvivenza
dell’individuo, anzi ne costituiscono piuttosto un intralcio, e perché sono state favorite? Per questi ed altri
motivi, oltre alla selezione naturale, Darwin stesso ipotizzò un altro meccanismo selettivo: la selezione ses-
suale. Oggi ne vengono aggiunti altri due: la coevoluzione e l’evoluzione convergente.

LA SELEZIONE SESSUALE
          La selezione sessuale è un tipo particolare di selezione che agisce sulle caratteristiche che determi-
nano il successo riproduttivo di un individuo. Questo meccanismo servì a Darwin per spiegare l’evoluzione,
nei maschi di molte specie, di una serie di caratteristiche dannose o inutili ma particolarmente appariscenti,
come livree e colorazioni sgargianti, code lunghissime, pesanti corna o palchi ed elaborati rituali di corteg-
giamento. La sua ipotesi era che questi caratteri consentissero a chi li possedeva di competere meglio con i
membri dello stesso sesso per la conquista del partner, oppure di risultare più attraente agli occhi dell’altro
sesso. Darwin trattò la selezione sessuale separatamente da quella naturale perché capì che si trattava di due
meccanismi distinti e talvolta contrastanti: mentre la selezione naturale favorisce i caratteri che aumentano la
capacità di sopravvivenza (gli adattamenti), la selezione sessuale riguarda solo il successo riproduttivo (la
fitness). Ovviamente un animale per arrivare a riprodursi deve sopravvivere, ma se sopravvive e non si ri-
produce non dà alcun contributo alla generazione successiva. La selezione sessuale può dunque favorire ca-
ratteristiche capaci di accrescere la capacità riproduttiva del portatore anche se ne riducono la capacità di so-
pravvivenza.
          Un ottimo esempio di selezione sessuale è l’enorme coda del maschio della vedova paradisea, un uc-
cello che vive in Africa ed ha una coda lunga più del doppio del resto del corpo. Per dimostrare che l’evolu-
zione della coda è il risultato della selezione sessuale, nel 1982 il biologo svedese Malte Andersson catturò
alcuni esemplari maschi e ne alterò la lunghezza della coda: ad alcuni la accorciò tagliandone via un pezzo,
ad altri la allungò incollandovi delle penne in più e ad altri ancora, che facevano da gruppo di controllo, la
tagliò e poi la rincollò senza modificarla. Normalmente i maschi scelgono un territorio dove eseguire i rituali
di corteggiamento per attrarre le femmine, e lo difendono dagli altri maschi. Tutti i maschi, tanto quelli a co-

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da lunga quanto quelli a coda corta, erano capaci di difendere il loro territorio di corteggiamento, a dimostra-
zione che la lunghezza della coda non incide sulla competizione tra maschi. Tuttavia, i maschi con la coda
allungata artificialmente attraevano circa il quadruplo delle femmine dei maschi con la coda accorciata.
        Le femmine di vedova paradisea preferiscono i maschi con la coda lunga perché se essi possono svi-
luppare e conservare una caratteristica così vistosa, nonostante la riduzione della capacità di volo che essa
provoca, devono essere per forza sani e vigorosi. Una caratteristica costosa fornisce alla femmina un indizio
per riconoscere gli individui dotati di buone qualità riproduttive.

COEVOLUZIONE
          La coevoluzione è l’evoluzione che si realizza attraverso l’interazione tra organismi diversi: insetti
che si mimetizzano assumendo colori e forme di foglie e fusti, farfalle che si confondono con la corteccia
degli alberi, piante che attirano uccelli e insetti per favorire l’impollinazione, animali che assumono l’aspetto
di altri esemplari velenosi… Sono tutti esempi di coevoluzione: qualora si verificasse un cambiamento in una
specie, l’altra specie per poter sopravvivere dovrà necessariamente realizzare un adattamento reciproco. La
coevoluzione tra piante ed insetti, per esempio, è un fenomeno che si protrae da oltre 400 milioni di anni ed
in questo lungo periodo di tempo le piante, da una parte, hanno creato una moltitudine di nuovi fiori e gli in-
setti, dall’altra parte, hanno imparato a sfruttare adeguatamente le piante per la loro sopravvivenza.
          Un ottimo esempio di coevoluzione è quello rappresentato dai parassiti, quegli organismi che vivono
obbligatoriamente a spese di altri. La maggior causa di mortalità in natura è infatti determinata da pulci, aca-
ri, vermi, batteri e virus contro i quali gli animali e le piante devono continuamente combattere per tutta la
loro vita. La resistenza ai parassiti diviene quindi una componente importante della fitness di un organismo:
è la zampa del leone ad uccidere la gazzella o l’infezione intestinale che l’ha momentaneamente debilitata?
Gli organismi sono dunque in costante competizione con i propri parassiti e cercano di evolvere caratteri che
consentano loro di resistere il più possibile; d’altra parte anche i parassiti sono costretti ad evolvere caratteri
particolari per superare le difese dell’ospite. Questa continua competizione non raggiunge mai un equilibrio
perché, se l’ospite diventa resistente, vi sarà una forte selezione tra i parassiti per vincere questa resistenza
che a sua volta provocherà nuove forme di resistenza e così via in un continuo crescendo. Questo processo
viene detto coevoluzione antagonistica o, con un’immagine più poetica, “processo della Regina Rossa”,
prendendo spunto dal racconto di Lewis Carroll in cui la Regina Rossa spiega ad Alice: «Qui, come vedi, bi-
sogna correre sempre per poter rimanere nello stesso posto».
          La coevoluzione è molto diffusa in natura attraverso il fenomeno della simbiosi, di cui ne esistono di
diverse forme che possono essere schematizzate nel modo seguente:
              • inquilinismo (specie che convivono insieme e non risultano né nocivi né utili l’una all’altra)
              • commensalismo (una specie ne sfrutta un’altra recuperando i suoi rifiuti)
              • cooperazione (due specie sono strettamente dipendenti l’una dall’altra)

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             • mutualismo (due specie convivono insieme ed entrambe ne traggono un beneficio)
         Il commensalismo e l’inquilinismo sono interazioni abbastanza semplici e primitive e sono molto
diffuse tra le specie marine: molti conchiglie di molluschi contengono spesso organismi simbionti che neces-
sitano di protezione da parte di chi li ospita, o possono utilizzare i rifiuti alimentari dell’ospite. La coopera-
zione rappresenta uno stadio successivo e comporta un vantaggio per entrambe le specie. Molti cnidari, ad
esempio, possono crescere sul dorso di alcuni granchi: in tal modo i primi ricevono il vantaggio di essere tra-
sportati e, quindi, di avere maggiori possibilità di alimentarsi, i secondi vengono mimetizzati e protetti dalle
cellule urticanti degli cnidari. In quest’ultimo caso, comunque, il granchio non dipende necessariamente dal-
lo cnidario e viceversa. Invece, nel caso in cui gli organismi associati risultano dipendenti l’uno dall’altro si
parla di mutualismo. Gli esempi più noti provengono dalle interazioni tra organismi autotrofi ed eterotrofi:
batteri azotofissatori e leguminose, microorganismi che digeriscono cellulosa e animali che risultano sprov-
visti di enzimi per la digestione di tali sostanze, licheni.

EVOLUZIONE CONVERGENTE
         Gli organismi che occupano ambienti simili finiscono
spesso con il somigliarsi tra loro. Questo fenomeno, detto evo-
luzione convergente, è la conseguenza di una identica pressio-
ne selettiva che tende a far comparire caratteristiche simili. Co-
sì, per esempio, i mammiferi cetacei (delfini e balene) assomi-
gliano moltissimo agli squali e ad altri grandi pesci; le piante
che vivono nel deserto hanno tutte fusti carnosi e foglie tra-
sformate in spine; i pinguini, che sono uccelli, sono simili alle
foche, che sono invece mammiferi… Non dobbiamo però farci
trarre in inganno da queste somiglianze, di ordine per lo più
morfologico: se andiamo a vedere la struttura anatomica, lo svi-
luppo embrionale o altri aspetti rivelatori di affinità evolutive,
troviamo che si tratta di organismi ben diversi. Le balene, per
esempio, respirano con i polmoni e non con le branchie; le
piante del deserto si diversificano in base alla struttura dei fiori;
i pinguini depongono le uova…
         L’evoluzione convergente produce strutture analoghe,
ovvero strutture che hanno funzione simile, ma diversa origine
evolutiva.

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