Il quadro di famiglia

Se c’è un gruppo di animali a essere sempre sulla punta della lingua quando si parla di evoluzione sono i fringuelli di Darwin. Circa 18 specie, quasi tutte endemiche delle Galapagos e tutte distinguibili principalmente per la morfologia del becco. Ma come sono riusciti a mantenere un isolamento riproduttivo? Come hanno fatto e come fanno, cioè, a scegliere il partner giusto per proseguire la specie e non rimescolarsi continuamente tra loro? Uno studio pubblicato sulle pagine dei PNAS potrebbe aver trovato risposta a questa domanda.
Micron
Micron
Giornalista scientifica

Se c’è un gruppo di animali a essere sempre sulla punta della lingua quando si parla di evoluzione sono i fringuelli di Darwin. Circa 18 specie, tutte endemiche delle Galapagos, tranne una. E tutte distinguibili principalmente per la morfologia del becco. Scoperti nel 1835, questi fringuelli sono un esempio da manuale di speciazione per radiazione adattativa. Infatti, nel giro di un milione e mezzo di anni, si sono diversificati a partire da un unico antenato comune: con tutta probabilità un uccello sudamericano appartenente al genere Tiaris. Da questo trisavolo, i fringuelli si sono differenziati per il piumaggio e il canto, ma soprattutto per la forma del becco e quindi per il tipo di alimentazione. C’è chi si nutre di insetti, chi di semi, chi del nettare dei fiori di cactus o perfino del sangue di alcuni uccelli marini. In breve tempo, insomma, hanno finito con l’occupare nicchie ecologiche diverse.
Ma come sono riusciti a mantenere un isolamento riproduttivo? Come hanno fatto e come fanno, cioè, a scegliere il partner giusto per proseguire la specie e non rimescolarsi continuamente tra loro? Uno studio pubblicato sulle pagine dei Proceedings of the National Academy of Science (PNAS), potrebbe aver risposto a questa domanda. I fringuelli subiscono un imprinting sessuale nei primi giorni di vita: associano cioè le caratteristiche di un genitore a quelle di un futuro partner.
La ricerca, durata 36 anni, ha individuato quali sono i caratteri su cui avviene questo imprinting. E porta la firma di due colossi nello studio di questi animali: quella dei coniugi Grant, della Princenton University. Chi sono? Coloro ai quali, forse, sarebbe più giusto intitolare questi fringuelli. Il celebre naturalista inglese, infatti, non fece molto per meritarsi la dedica. Nel suo viaggio alle Galapagos sbagliò a classificarli e, per studiarli, mise alla rinfusa individui di specie diverse dentro un’unica cassa, senza annotarsi nemmeno l’isola di provenienza. Fu l’ornitologo John Gould, qualche anno dopo, a fargli notare le palesi differenze, che poi Darwin descrisse prima nel Viaggio di un naturalista intorno al mondo e poi ne L’origine delle specie. Ma gli autori di molte delle più importanti scoperte scientifiche su questa famiglia sono tutt’ora i coniugi Grant: Peter e Rosemary.
Coppia nella vita e sul lavoro, i Grant studiano questi fringuelli dal 1973. Sono stati loro a svelare su Nature, nel 2006, insieme ai colleghi genetisti dell’Università di Harvard, il ruolo cruciale della calmodulina: una proteina responsabile delle modalità con cui i geni regolano lo sviluppo del becco. E sempre loro, hanno collaborato a una ricerca coordinata dall’Università di Uppsala che ha sequenziato l’intero genoma di 120 esemplari appartenenti a tutte le 18 specie. Il lavoro, pubblicato di nuovo su Nature, nel 2015, ha stabilito che ci sono almeno sei geni che influenzano la morfologia del becco, e il più importante sembra essere ALX1.
Sempre in collaborazione con il team dell’Università di Uppsala, nel 2016, i Grant hanno scoperto un altro gene implicato nello sviluppo del becco: HMGA2. E l’hanno annunciato su Science. A gennaio 2018, poi, ancora su Science, hanno invece documentato il caso di una rapida speciazione avvenuta sotto i loro occhi sull’isola vulcanica disabitata Daphne Major. Un maschio di fringuello terricolo grosso dei cactus (Geospiza conirostris) arrivato dall’isola di Española, a oltre 100 chilometri da Daphne Major, si è incrociato con una femmina di fringuello terricolo medio (Geospiza fortis), dando vita a prole fertile. È nata così una nuova specie che, nonostante il tasso altissimo di inbreeding (cioè di incrocio tra consanguinei), ora conta una trentina di individui.
Insomma, i Grant hanno fatto la storia nello studio di questo gruppo di volatili. E ora hanno capito come funziona l’imprinting sessuale, quindi quali caratteri memorizza la prole per scegliere il futuro partner. O almeno li hanno individuati in due specie di fringuelli terricoli, appartenenti al genere Geospiza, che vivono sull’isola di Daphne Major. Un’isola grande – si fa per dire – appena 0,34 km2.
Così, dal 1976 al 2012 i Grant hanno registrato i parametri morfologici dei fringuelli terricoli medi (G. fortis) e dei fringuelli terricoli dei cactus (G. scandens). Ne hanno misurato il peso, la lunghezza delle ali e delle zampe, la lunghezza e l’altezza del becco, nonché la sua forma. Hanno inanellato tutti gli individui di queste due specie presenti sull’isola con anelli colorati, apposti alle zampe, in modo da riconoscerli anche a distanza. E così sono riusciti a monitorarli, a registrare tutte le parentele e a tener traccia dei loro alberi genealogici per ben 36 anni.
Solo grazie a questo studio meticoloso, i Grant hanno scoperto che, per scegliere il futuro partner, questi fringuelli si basano solo su tre caratteri: le dimensioni del corpo e del becco e il canto. In pratica, ancora nel nido, i pulli subirebbero un imprinting sessuale. Memorizzano queste tre caratteristiche e una volta adulti, cercheranno un partner che le rispecchi. Ma c’è di più. Questo imprinting è più forte nei maschi che nelle femmine e avverrebbe sulle caratteristiche paterne, più che su quelle materne. Anche perché sono i maschi di queste specie a cantare. Sarebbe questo, dunque, il meccanismo capace di assicurare che le successive generazioni mantengano la specie, senza cercare partner di altre specie molto simili. L’imprinting sessuale, quindi, costituisce una vera e propria barriera all’incrocio tra specie morfologicamente diverse.
Occasionalmente questa barriera, però, viene infranta e si formano degli ibridi. Può accadere spesso quando le due specie che si incrociano hanno caratteri morfologici molto simili. Come nel caso dell’incrocio su citato, tra G. fortis e G. canirostris di Española, annunciato nel 2018 dai Grant. Ma anche in questo caso, l’imprinting sessuale sarebbe avvenuto sul padre. Ecco perché, con un padre forestiero, i nuovi nati hanno cercato delle caratteristiche diverse rispetto a quelle materne, seppur di poco: il canirostris è leggermente più grosso come dimensioni. Hanno preferito quelle paterne, incrociandosi nuovamente con lui o con i fratellastri.

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