Da un continente di farfalle una prospettiva sull’evoluzione

Per molto tempo abbiamo guardato ai genomi singolarmente, una specie alla volta. Ma cosa potremmo imparare avendo a disposizione l’informazione genetica di interi gruppi di viventi? Un’idea ce la danno alcuni ricercatori dell’Università del Texas che su biorXiv hanno pubblicato l’analisi genomica di tutte le 845 specie di farfalle endemiche del Nord America.
Massimo Sandal, 04 Dicembre 2019
Micron
Micron
Biologo e giornalista scientifico

Per molto tempo abbiamo guardato ai genomi singolarmente, una specie alla volta. Cosa potremmo imparare avendo a disposizione l’informazione genetica di interi gruppi di viventi? Se prima una simile idea era fantascienza, ora sequenziare genomi è talmente semplice ed economico che possiamo farlo per decine o centinaia di specie allo stesso tempo, ottenendo una mappa allo stesso tempo dettagliata e a larga scala dell’evoluzione di interi gruppi. Un assaggio di quanto potremo comprendere da questa rivoluzione ce lo danno fatto Jing Zhang e altri collaboratori del gruppo di ricerca di Nick Grishin, dell’Università del Texas a Dallas, che hanno pubblicato su biorXiv l’analisi genomica di tutte le 845 specie di farfalle endemiche del Nord America. Per farlo, hanno dovuto sfruttare campioni di tutti i tipi: da vecchi esemplari conservati nei musei, ad altri catturati da collezionisti dilettanti. Lo studio richiede ancora di passare attraverso la peer review ufficiale, ma intanto è stato commentato da vari ricercatori su Nature.

Un’analisi di questa vastità rivela inevitabilmente numerose sorprese anche in un gruppo noto e studiato come le farfalle nordamericane. Si riarrangia l’albero di famiglia: ricostruendo l’albero filogenetico delle farfalle sequenziate sono stati proposti 6 nuovi generi, 2 sottogeneri e 40 nuove specie. Numerose specie che si assomigliavano al punto da sembrare strette parenti, si è scoperto, sono in realtà distanti: ma si imitano fra loro.

Ma quello delle farfalle, più che un albero, è una rete. I genomi della maggioranza delle farfalle infatti mostrano un ampio flusso di geni da una specie all’altra, spinto da continue ibridazioni. Queste ibridazioni sembrano essere al cuore della storia evolutiva delle farfalle, che i genomi dipingono come una serie ripetuta di ‘esplosioni’ evolutive seguite da estinzioni, avvenute nel corso degli ultimi 70 milioni di anni – tra queste, anche l’estinzione di fine Cretaceo, in cui perirono ammoniti e dinosauri, sembra aver lasciato il suo segno nel genoma delle farfalle. Ogni esplosione evolutiva è preceduta da un evento di ibridazione, corrispondente alla acquisizione di geni da altre specie relativamente distanti. In altre parole, le specie nascono e si evolvono soprattutto quando si mescolano tra loro linee evolutive differenti.

Una rivelazione che può avere un senso al di là delle farfalle. Significa che, secondo Zhang e colleghi, alla base dell’esplosione evolutiva di numerosi gruppi animali di successo potrebbe esserci proprio lo scambio e l’acquisizione di geni tra linee evolutive sì imparentate, ma non troppo. Grazie all’ibridazione una specie o un gruppo di specie possono acquisire in un colpo solo una enorme quantità di varianti genetiche funzionali. Questo torrente di diversità genetica è materiale su cui la selezione naturale può agire e plasmare nuove specie: molte di queste si estinguono rapidamente, ma le poche che sopravvivono a lungo possono riaprire il ciclo, diversificandosi di nuovo alla prossima ondata di ibridazione. Un modello che ricorda, anche se gli autori non lo citano, quello degli equilibri punteggiati di Gould ed Eldredge, secondo cui l’evoluzione procederebbe attraverso rapide esplosioni evolutive seguite da lunghi periodi di stasi. Criticato in quanto difficile da spiegare geneticamente, il modello degli equilibri punteggiati potrebbe trovare una spiegazione concreta, almeno in alcuni casi, proprio nei cicli di ibridazione-diversificazione-estinzione.

Non è importante solo per le nostre amiche alate. Le farfalle non sono certo gli unici animali che acquisiscono geni incrociandosi con i propri cugini più o meno lontani. Anche noi portiamo nel nostro genoma numerosi frammenti di DNA dei nostri parenti, da 1 al 3% di geni Neanderthal per le popolazioni non africane, e fino al 6% di geni di Denisoviani per popolazioni come i melanesiani. Geni che, come sappiamo, in alcuni casi ci sono stati utili per adattarci ad ambienti ostili, come il Tibet. È possibile che ondate successive di mescolamento genetico, poi affinate dalla selezione naturale, non siano un mero accidente della nostra storia, ma che furono alla base della diversificazione e del successo delle specie umane. Resta da vedere se future mappature genetiche a larga scala, come l’Earth Biogenome Project, confermeranno questo modello o troveranno ulteriori sorpre

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