laboratorio evoluzione Marcello Sala

IL MISTERO DEL CERION

[S J. Gould, “Opera 100”,

in: Il sorriso del fenicottero, Feltrinelli 1987]

Queste conchiglie vi appaiono molto simili o molto diverse?

Chiocciole dello stesso Genere di mollusco gasteropodo terrestre, il CerionDai naturalisti classificate 600 specie di Cerion , ma la maggior parte interfeconde (possono ibridarsi):

sono specie diverse?

Non sono specie “specie biologiche” (Mayr) distintema solo varietà della stesa specie

Facilità di ibridazione scarsa variazione genetica:perché allora tale diversità di forme e dimensioni?

Forme simili vivono su isole diverse dello stesso arcipelago:

dal momento che si tratta di chiocciole terrestri come si spiega questa distribuzione?

Quale ipotesi è più plausibile?

A) Distribuzione accidentale: uragani hanno trasportato sulle diverse isole

chiocciole della stessa varietà

B) Frammentazione: una stessa varietàdistribuita su un territorio esteso a molte isole

le popolazioni intermedie si sono poi estinte

C) Evoluzione convergente: una stessa varietà distribuita su un territorio esteso a molte isole

colonie separate si sono modificate nella stessa direzione

Le isole Bahamas sporgono da piattaforme sommerseche, durante la glaciazione, (livello-mare più basso) erano emerse e collegavano le isole

[nero: terre emerse, grigio: piattaforme sommerse]

Coste esterneverso l’oceano aperto:

si immergono subito profondamente selvagge e ventose lungo di esse si formano dune che si consolidano in rocce

conchiglie costolate (costolature marcate) pareti spesse

Coste interneverso le

piattaforme:

lambite da acque poco profonde

e calmeniente dune

copertura vegetale

conchiglie variegate

(a chiazze) pareti sottili costolature

poco rilevate

Dove le coste esterne incontrano quelle interne conchiglie con forme ibride

Come si potrebbe spiegare questa corrispondenza

tenendo conto che...?

• le differenze tra le due forme coinvolgono diversi elementi della forma che variano in modo indipendente

• le forme ibride non mostrano una gradazione, ma un miscuglio con una distribuzione di caratteri

tipica dell’incrocio genetico tra due entità diverse• conchiglie variegate sono poco visibili nella vegetazione (sole che filtra a chiazze tra le foglie), mentre conchiglie

di colore chiaro non risaltano sullo sfondo delle dune• conchiglie spesse e costolate resistono meglio agli urti

su coste ventose e rocciose

In base a questi dati come si può spiegare la

differenziazionedelle due forme di chiocciole?

Adattamento evolutivo alle condizioni ambientaliIpotesi: le variegate si sono evolute in ambienti interni

e si sono venute a trovare sulle coste interne quando le piattaforme vennero sommerse

Studi di anatomia degli organi genitali (in queste specie

fondamentali per determinare le parentele filogenetiche):

le forme costolate e variegate della Little Bankhanno anatomia comune tra loro diversa da quella comune alle costolate e variegate della Great Bank

che cosa si può concludere allora sulle somiglianze tra queste forme?

Due diversi significati evolutivi: anatomia dei genitali rapporti di parentela più antichi forma delle conchiglie convergenza :

forme simili si possono ritrovare come adattamenti evolutivi

in condizioni ambientali simili

convergenza (analogia)

Macroglossum stellarum è una falena

(insetto lepidottero)per nutrirsi di nettare

usa la spiritromba (modificazione delle appendici del capo)

Il colibrì è un uccello (vertebrato)per nutrirsi di nettare usa il becco (ossa delle mascelle ricoperte di

tessuto corneo derivato dalla cute)

In entrambi i casi il vantaggio per l’animale è il nutrimento per il fiore è l’impollinazione

• la forma della conchiglia si può evolvere indipendentemente più volte

per adattamento a condizioni simili • la forma della conchiglia è il risultato di

un insieme complesso di caratteri geneticamente indipendenti

• ciascuno dei caratteri di per sé non è adattativo mentre lo è la forma risultante

• ogni carattere è determinato dal genotipo• la selezione naturale può agire sul fenotipo

Come possono evolvere forme complesse se l’ereditarietà riguarda geni singoli e quindi la selezione può agire solo sulle loro singole

espressioni?

Mutazioni omeotiche (parti ben formate in posti sbagliati) presenza di qualche “interruttore” che regola

i geni di un complesso che determina lo sviluppo di intere parti dell’organismo

sistemi gerarchici nella espressione del genotipo durante lo sviluppo del fenotipo

Nel caso del Cerion?

Ipotesi: 1. configurazioni gerarchiche di geni nel Cerion

costituiscono vie alternative di sviluppo corrispondenti alle diverse forme (costolata/variegata)

2. un “interruttore genico” nel programma di sviluppo di Cerion,

a seconda degli stimoli dell’ambiente, indirizza in una delle direzioni alternative (costolata/variegata)