Adattamento ed evoluzione: novità sull’aposematismo

La diversità è un segno distintivo della vita e si manifesta in luoghi inaspettati. Un team internazionale di biologi evoluzionisti ha studiato come coesistono due tipi di rane velenose quando ne prevediamo solo una. La loro ricerca innovativa, pubblicata su Pnas, rivela le condizioni in cui la diversità fiorisce contro le probabilità e offre nuove prospettive di difesa dai predatori.
Francesca Buoninconti, 06 Settembre 2019
Micron
Micron
Giornalista scientifica

Ci sono bocconi amari, difficili da digerire o dal cattivo sapore. Per gli uccelli della Guyana francese uno di questi è sicuramente l’okopipi (Dendrobates tinctorius), una rana velenosa che si presenta in tante colorazioni diverse. Così, una volta assaggiato il cattivo sapore degli okopipi dal dorso nero a strisce gialle, gli uccelli lasciano in pace anche i “cugini” che hanno le strisce bianche invece che gialle. Generalizzano la loro brutta esperienza, dunque. E no, la reazione di disgusto non dipende dalla quantità di tossine presenti nella pelle della rana.
È quanto afferma sui Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) un team internazionale di ricercatori dell’Università di Jyvaskylä, dell’Università del Mississippi, del Centre national de la recherche scientifique (CNRS) e della John Carroll University. C’è un motivo però per cui tra tutti i Dendrobatidi, il gruppo di scienziati ha scelto proprio gli okopipi.
I Dendrobatidi sono le rane più piccole e velenose al mondo, e con le loro livree coloratissime – dette aposematiche – segnalano ai predatori la loro tossicità. In sostanza, avvertono di essere sgradevoli al palato. I Dendrobatidi vivono in Centro e Sud America e l’okopipi (Dendrobates tinctorius) è una di loro.
Ma ha una particolarità: il disegno e i colori della sua livrea non sono gli stessi in tutto il suo areale.
Ci sono okopipi interamente blu, altri gialli e blu, altri gialli e neri.
Altri ancora hanno zampe azzurre e dorso nero a strisce gialle o dorso nero a strisce bianche. Ma non tutte queste colorazioni hanno la stessa diffusione, perciò gli okopipi restano un vero enigma dell’evoluzione: gli uccelli, loro predatori, imparano a evitare gli esemplari con una particolare accoppiata di colori di avvertimento solo dopo una brutta esperienza. Ma più le livree sono rare, più sarà difficile che gli uccelli riescano a imparare. Ma allora come mai sopravvivono tutte queste varietà di okopipi? È proprio a questa domanda che è il team ha cercato di rispondere.
Il gruppo ha focalizzato la sua attenzione sugli okopipi della Guyana francese, in particolare su due popolazioni distinte: a parità di zampe blu, quella che vive tra le montagne Kaw ha il dorso nero percorso da due strisce gialle, mentre quella che vive a Matoury le strisce ce le ha bianche. Stesso disegno, colori diversi, dunque. Usando modelli di plastilina degli animali e altre strategie in laboratorio, i ricercatori guidati da J.P Lawrence e Bibiana Rojas hanno esaminato il comportamento di predazione degli uccelli. E si sono accorti che le rane dal dorso giallo-nero delle montagne Kaw suscitavano una reazione avversa di disgusto più forte e duratura degli okopipi di Matorury, dal dorso nero e bianco.
In seguito gli autori sono riusciti a dimostrare che nel momento in cui i predatori – per tentativi ed errori – imparano a evitare le rane gialle, generalizzano questo comportamento applicandolo anche alle rane bianche. Si tratta di apprendimento generalizzato: se ho una brutta esperienza con una rana dal dorso nero e giallo, se vedo qualcosa che le somiglia, comunque non rischio e ci penso due volte prima di assaggiare.
L’accoppiata giallo-nero è un segnale più forte e di immediato apprendimento, oltre che molto diffuso ovunque in natura. Ma l’accoppiata bianco-nero negli okopipi di Matoury è stata comunque premiata dall’evoluzione. Come mai? Gli okopipi di Matoury hanno un segnale aposematico meno efficace, rappresentano una strategia adattativa non ottimale, ma neanche completamente sbagliata. Secondo gli autori, quindi, probabilmente il fenotipo degli okopipi dal dorso nero a strisce bianche si sarebbe evoluto all’interno di una popolazione con dorso nero a strisce gialle. Solo successivamente si sarebbe isolato attraverso processi stocastici, non mischiandosi più agli individui con dorso giallo e nero. A isolamento avvenuto, si sarebbe così fissato il fenotipo della popolazione con strisce bianche di Matoury.
Le due popolazioni, infatti, ancora oggi risultano separate geneticamente: non si accoppiano tra di loro. Pertanto, l’isolamento genetico avrebbe determinato la nascita e poi il mantenimento di un segnale di avvertimento più debole sotto la “campana protettiva” del segnale giallo-nero più forte.
Il team ha deciso infine di indagare meglio la relazione tra tossicità e reazione di disgusto nel predatore. La sopravvivenza o meno delle prede dipende dal fatto che queste vengano sputate o mangiate dai loro predatori. La maggior parte degli studi si è però sempre concentrata solo sul grado di tossicità, fornendo una stima della letalità delle tossine presenti nella pelle di questi dendrobatidi. Solo pochi studi invece hanno valutato se la reazione di disgusto è correlata realmente alla concentrazione di tossine nella pelle di queste rane. “Abbiamo affrontato la difficoltà di non avere un metodo consolidato per quantificare la reazione dei predatori alle difese chimiche delle rane. Tuttavia, questa difficoltà si è trasformata in uno dei maggiori vantaggi del nostro studio, poiché alla fine siamo riusciti a sviluppare un metodo”, ha affermato Bibiana Rojas di Università di Jyvaskyla.
Così, i ricercatori hanno mescolato dell’avena con estratti di pelle di questa specie, nei due fenotipi, e hanno valutato le reazioni di disgusto degli uccelli. Hanno così ottenuto una sorta di “scala della sgradevolezza” e hanno capito che il grado di tossicità e la reazione di disgusto provocata all’ingestione vanno considerati separatamente.
Con grande sorpresa del team, infatti, le rane che hanno maggiori quantità di tossine nella pelle non sono le più disgustose per gli uccelli. Gli okopipi con dorso nero a strisce gialle suscitano una risposta di disgusto più forte, rispetto agli okapi con strisce bianche. Eppure, sono proprio queste ultime ad avere una maggior concentrazione di tossine nella loro pelle. Crolla così la facile correlazione semplicistica per cui più si è tossici, più si è sgradevoli al palato del predatore.

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