L’evoluzione in diretta: alle Galapagos sta nascendo una nuova specie di fringuelli di Darwin

L’ibridazione accelera la speciazione? Basta un solo individuo per innescarla?

[27 novembre 2017]

I fringuelli dell’arcipelago delle Galapagos sono, fin da quando li scopri Charles Darwin, un modello per iconico per comprendere l’evoluzione della biodiversità causata dalla della selezione naturale. Ora un team di scienziati svedesi dell’università di Uppsala e dell’università di scienze agrarie e statunitensi della Princeton University e della Texas A&M University riferiscono nello studio “Rapid hybrid speciation in Darwin’s finches”, pubblicato su Science di aver osservato l’origine di una nuova specie proprio tra quegli iconici uccelli: «Un nuovo lignaggio si è formato dall’incrocio (ibridazione) di due diverse specie di fringuelli di Darwin».

L’osservazione diretta dell’origine di una nuova specie putativa è avvenuta durante il lavoro sul campo svolto per 40 anni consecutivi da Rosemary e Peter Grant, della Princeton University, sulla piccola isola di Daphne Major. Nel 1981 osservato un fringuello maschio immigrato che cantava in modo insolito e aveva dimensioni diverse rispetto alle altre specie residenti sull’isola. Quel maschio si accoppiò con una femmina di  fringuello terricolo medio (Geospiza fortis), dando così inizio a un nuovo lignaggio che gli scienziati hanno chiamato lignaggio Big Bird. e che ora conta circa 30 individui.

I Grant e il loro team hanno seguito il nuovo lignaggio per 6 generazioni per oltre 30 anni e ora i dati del  DNA rivelano ora che il maschio immigrato era un fringuello terricolo grosso dei cactus (Geospiza conirostris) e che, sorprendentemente, doveva essere arrivato a Daphne Mayor in volo dall’isola di Española, che è più di 100 km a sud-est, una distanza troppo grande per l’andata e ritorno per i fringuelli, che non sono grandi volatori. .

Rosemary e Peter Grant spiegano che »Un passo fondamentale nella speciazione è la creazione dell’isolamento riproduttivo. Di solito si presume che questo processo richieda molto tempo, ma nella discendenza di Big Bird è successo in sole due generazioni. Un motivo importante per questo è il canto unico del maschio immigrato, dal momento che i figli imparano il canto del loro padre e le femmine si accoppiano con maschi che cantano come i loro padri. Una seconda ragione è che il nuovo lignaggio differisce dalle specie residenti nella morfologia del becco, che è anche un importante segnale per la scelta del compagno».

Tutte le 18 specie di fringuelli di Darwin discendono da una singola specie ancestrale che colonizzò le Galapagos 1-2 milioni di anni fa, da allora si sono diversificati in diverse specie e i cambiamenti nella morfologia del becco, in particolare, hanno permesso a diverse specie di utilizzare diverse fonti di cibo presenti nelle Galapagos. «Quindi – spiegano i ricercatori dell’università di Uppsala – , un altro requisito fondamentale per la speciazione che si verifica attraverso l’ibridazione è che il nuovo lignaggio deve essere ecologicamente competitivo, e questo è il caso del lignaggio di Big Bird».

Roger Butlin, un esperto di speciazione dell’università di Sheffield che non è stato coinvolto nello studio, ha detto a BBC News che «Si tratta di un caso estremo di qualcosa che stiamo arrivando a realizzare meglio nel corso degli anni: in generale, l’evoluzione può avvenire molto rapidamente. Questa nuova popolazione di fringuelli è sufficientemente diversa nelle forme e nelle abitudini dagli uccelli autoctono da poter essere identificata come una nuova specie, e gli individui delle diverse popolazioni non si incrociano. Chi lavora alla speciazione attribuisce ai professori Grant la possibilità di modificare la nostra comprensione dei rapidi cambiamenti evolutivi sul campo. In passato si pensava che due specie diverse non dovessero essere in grado di produrre una prole fertile per essere definite come tali. Ma negli anni più recenti, è stato stabilito che molti uccelli e altri animali che consideriamo essere specie uniche sono in effetti in grado di incrociarsi con altre per produrre giovani fertili. Tendiamo a non discutere più su cosa definisce una specie, perché questo non ti porta da nessuna parte. Quello che è più interessante è capire il ruolo che l’ibridazione può avere nel processo di creazione di nuove specie, questo è il motivo per cui questa osservazione dei fringuelli delle Galapagos è così importante».

Il principale autore dello studio, Sangeet Lamichhaney, che al tempo della ricerca sul campo faceva parte del Dipartimento di biochimica medica e microbiologia dell’università di Uppsala e che ora è all’università di Harvard, sottolinea: «E’ sorprendente che confrontando le dimensioni e la forma dei becchi dei Big Bird con le morfologie del becco delle altre tre specie che vivono sull’isola di Daphne Major, i Big Birds occupino una propria nicchia nello spazio della morfologia del becco. Così, la combinazione di varianti genetiche apportate dagli incroci delle due specie in combinazione con la selezione naturale ha portato all’evoluzione di una morfologia del becco che era competitiva e unica».

Fino a poco tempo fa la definizione classica è che le “vere” specie rispettano i confini delle specie e non possono produrre una progenie completamente fertile se avviene l’ibridazione, come nel caso del cavallo e dell’asino, per esempio. Tuttavia, negli ultimi anni è diventato chiaro che alcune specie strettamente imparentate, che normalmente evitano la riproduzione reciproca, si scambiano sorprendentemente spesso i geni attraverso l’ibridazione. Precedentemente, gli autori di questo studio avevano riferito di un considerevole flusso genico tra le specie di fringuelli di Darwin in corso da migliaia di anni.

Le nuove prove genetiche dimostrano che dopo due generazioni c’è stato un completo isolamento riproduttivo dagli uccelli autoctoni e quindi i “Big Bird” ora sono riproduttivamente – e geneticamente – isolati e si sono riprodotti esclusivamente l’uno con l’altro nel corso degli anni. Leif Andersson, delle università di Uppsala e svedese di scienze agrarie e della Texas A&M University. aggiunge che «L’aspetto interessante di questo studio è che l’ibridazione tra due specie distinte ha portato allo sviluppo di una nuova stirpe che dopo solo due generazioni si è comportata come qualsiasi altra specie di fringuelli di Darwin. Se un naturalista fosse giunto nell’isola di Daphne Mayor senza sapere che questo lignaggio era sorto molto recentemente,lo avrebbe riconosciuto come una delle quattro specie dell’isola. Ciò dimostra chiaramente il valore degli studi sul campo di lunga durata».

Non c’è nessuna prova che i “Big Bird” possano riprodursi di nuovo con il fringuello terricolo medio, ma anche se lo facessero, ora hanno una dimensione maggiore e possono sfruttare nuove opportunità. Questi tratti vantaggiosi possono essere mantenuti dalla selezione naturale. Quindi l’ibridazione può portare alla speciazione, semplicemente attraverso l’aggiunta di un individuo a una popolazione. Potrebbe quindi essere un modo per far evolvere rapidamente i nuovi tratti.

«Se  si aspettasse c solo che le mutazioni causino un cambiamento alla volta,questo renderebbe più difficile  produrre una nuova specie in quel modo, ma l’ibridazione potrebbe essere più efficace delle mutazioni», dice  Butlin

Leif Andersson, che lavora sia per le due università svedesi che per quella di Princeton, conclude: «E’ molto probabile che nuovi lignaggi come i Big Bird abbiano avuto origine molte volte durante l’evoluzione dei fringuelli di Darwin. La maggior parte di questi si è estinta, ma alcuni potrebbero aver portato all’evoluzione delle specie contemporanee. Non abbiamo idea della sopravvivenza a lungo termine della discendenza di Big Bird, ma ha il potenziale per avere successo e fornisce un bellissimo esempio di un modo in cui avviene la speciazione. Charles Darwin sarebbe stato felice di leggere questo studio».