L'evoluzione spiega come sono diventati tutti gli esseri viventi, incluso noi. Sarebbe facile supporre che l'evoluzione funzioni aggiungendo continuamente funzionalità agli organismi, aumentandone costantemente la complessità. Alcuni pesci si sono evoluti gambe e camminarono sulla terra. Alcuni dinosauri hanno evoluto le ali e hanno iniziato a volare. Altri si sono evoluti i grembi e hanno cominciato a dare alla luce giovani.
Eppure questo è uno dei più predominanti e frustranti idee sbagliate sull'evoluzione. Molti rami di successo dell'albero della vita sono rimasti semplici, come i batteri, o hanno ridotto la loro complessità, come i parassiti. E stanno andando molto bene.
In un recente studio pubblicato su Nature Ecology and Evolution, abbiamo confrontato i genomi completi di oltre 100 organismi (principalmente animali), per studiare come il regno animale si è evoluto a livello genetico. I nostri risultati mostrano che le origini di grandi gruppi di animali, come quello che comprende gli esseri umani, sono legate non all'aggiunta di nuovi geni ma a enormi perdite genetiche.
Il biologo evoluzionista Stephen Jay Gould è stato uno dei più forti oppositori di "la marcia del progresso", L'idea che l'evoluzione si traduca sempre in una maggiore complessità. Nel suo libro Full House (1996), Gould usa il modello della passeggiata degli ubriachi. Un ubriacone lascia un bar in una stazione ferroviaria e goffamente cammina avanti e indietro sulla piattaforma, oscillando tra il bar e i binari del treno. Dato abbastanza tempo, l'ubriacone cadrà nei binari e rimarrà bloccato lì.
La piattaforma rappresenta una scala di complessità, il pub è la complessità più bassa e le tracce il massimo. La vita è emersa uscendo dal pub, con la minima complessità possibile. A volte inciampa casualmente verso i binari (evolvendosi in modo da aumentare la complessità) e altre volte verso il pub (riducendo la complessità).
Nessuna opzione è migliore dell'altra. Rimanere semplice o ridurre la complessità può essere migliore per la sopravvivenza che evolvere con una maggiore complessità, a seconda dell'ambiente.
Ma in alcuni casi, gruppi di animali sviluppano caratteristiche complesse che sono intrinseche al modo in cui funzionano i loro corpi e non possono più perdere quei geni per diventare più semplici - rimangono bloccati nei binari del treno. (Non ci sono treni di cui preoccuparsi in questa metafora.) Ad esempio, gli organismi multicellulari raramente tornano a diventare unicellulari.
Se ci concentriamo solo sugli organismi intrappolati nei binari del treno, allora abbiamo una percezione distorta della vita che si evolve in linea retta da semplice a complessa, credendo erroneamente che le forme di vita più vecchie siano sempre semplici e quelle nuove siano complesse. Ma il vero percorso verso la complessità è più tortuoso.
Insieme a Peter Holland dell'Università di Oxford, abbiamo esaminato come la complessità genetica si è evoluta negli animali. In precedenza, abbiamo mostrato che l'aggiunta di nuovi geni era la chiave della prima evoluzione del regno animale. Si è quindi posto la questione se ciò fosse avvenuto durante la successiva evoluzione degli animali.
Studiare l'albero della vita
La maggior parte degli animali può essere raggruppata grandi discendenze evolutive, rami sull'albero della vita che mostrano come gli animali vivi oggi si siano evoluti da una serie di antenati condivisi. Per rispondere alla nostra domanda, abbiamo studiato ogni lignaggio animale per il quale era disponibile pubblicamente una sequenza genomica e molti lignaggi non animali con cui confrontarli.
Una discendenza animale è quella dei deuterostomi, che comprende umani e altri vertebrati, nonché stelle marine o ricci di mare. Un altro sono gli ecdisozoi, che comprendono gli artropodi (insetti, aragoste, ragni, millepiedi) e altri animali muta come i nematodi. I vertebrati e gli insetti sono considerati alcuni degli animali più complessi. Infine, abbiamo un lignaggio, i lophotrochozoans, che include animali come molluschi (lumache, per esempio) o anellidi (lombrichi), tra molti altri.
Abbiamo preso questa variegata selezione di organismi e abbiamo cercato di vedere come fossero correlati all'albero della vita e quali geni condividessero e non condividessero. Se un gene era presente in un ramo più vecchio dell'albero e non in un ramo più giovane, abbiamo dedotto che questo gene era stato perso. Se un gene non era presente nei rami più vecchi ma appariva in un ramo più giovane, allora lo consideravamo un nuovo gene che era stato acquisito nel ramo più giovane.
Un diagramma dell'albero della vita che mostra il numero variabile di geni di diversi gruppi animali. I triangoli arancioni rivolti verso il basso indicano perdite geniche. I triangoli verdi rivolti verso l'alto indicano guadagni genetici. Più grande è il triangolo, maggiore è il cambiamento. Jordi Papi, Autore previsto
I risultati hanno mostrato un numero senza precedenti di geni persi e acquisiti, cosa mai vista prima nelle analisi precedenti. Due dei principali lignaggi, i deuterostomi (compresi gli esseri umani) e gli ecdisozoi (compresi gli insetti), hanno mostrato il maggior numero di perdite geniche. Al contrario, i lophotrochozoans mostrano un equilibrio tra novità genetiche e perdite.
I nostri risultati confermano il quadro fornito da Stephen Jay Gould dimostrando che, a livello genico, la vita animale è emersa lasciando il pub e facendo un grande salto di complessità. Ma dopo l'entusiasmo iniziale, alcuni lignaggi si sono avvicinati al pub perdendo geni, mentre altri lignaggi si sono spostati verso la pista acquisendo geni. Consideriamo questo il perfetto riassunto dell'evoluzione, una scelta casuale indotta da alcol tra la barra e il binario del treno. Oppure, come dice il meme Internet, "vai a casa evoluzione, sei ubriaco".
Circa l'autore
Jordi Paps, Docente, Facoltà di Scienze Biologiche, Università di Bristol, Università di Bristol e Cristina Guijarro-Clarke, PhD Candidate in Evolution, Università di Essex
Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.
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