La genealogia, questa sconosciuta

Di recente vi abbiamo parlato, nell’articolo raggiungibile cliccando qui, di come l’interpretazione dell’evoluzione come di un progresso che tende a un fine sia sbagliata. Ogni essere vivente (uomo compreso) è, al pari degli altri, semplicemente il risultato della selezione operata dalla pressione ambientale sulle caratteristiche che per casualità sono possedute da un organismo. Il caso fa insorgere una mutazione, comparire una nuova caratteristica, e la necessità della sopravvivenza fa sì che quelle caratteristiche più utili vengano trasmesse alla prole, mentre quelle inadatte o deleterie portino alla morte dell’individuo. Non c’è una “marcia verso il progresso”.

Le implicazioni di questo concetto sono molte, e anche qui spesso assistiamo a fraintendimenti. Infatti, un altro concetto poco compreso dell’evoluzione è che tutti gli organismi sono altrettanto evoluti, biologicamente equivalenti nel grande cespuglio della vita finché non interviene l’ambiente esterno a selezionare chi si riproduce (e trasmette i propri geni) e chi no.

Catalogare, e catalogheremo!

A noi Homo sapiens piace molto suddividere le cose che incontriamo in categorie, catalogare ogni elemento dello scibile umano in maniera organizzata che rispecchi dei criteri più o meno oggettivi. In ambito naturale, ad esempio, fin dai tempi di Aristotele siamo abituati a dividere il mondo animale da quello vegetale (e anche da quello minerale…), una distinzione abbastanza di comodo fra quegli esseri viventi che sono per l’appunto animati da quelli che per l’appunto vegetano. Linneo, nel XVIII secolo, introdusse delle gerarchie nei raggruppamenti dei viventi e questa suddivisione con lui divenne più specifica e organizzata: abbiamo così la suddivisione del regno animale in classi, suddivise a loro volta in ordine e poi famiglia, genere e specie (Haeckel un secolo dopo aggiunse il phylum). O meglio, Linneo raggruppò più specie in generi, più generi in famiglie e così via. Come i libri in una biblioteca suddivisi per genere letterario, o i dischi in un negozio musicale che spaziano dal pop all’heavy metal. Tutto ciò in base al principio linneiano per cui è necessario denominare le cose per meglio comprenderle e affinché non se ne perda la memoria.


Ulteriori necessità di catalogazione portarono a ulteriori suddivisioni. Noi ad esempio siamo classificati nel phylum cordati, subphylum vertebrati, classe mammiferi, ordine primati, famiglia ominidi, genere Homo e specie sapiens. Ognuno di questi gradi è chiamato dal greco taxon, plurale taxa, perché a quei tempi il latino e il greco erano le lingue franche della scienza e la tradizione dell’usarli in relazione ai nomi dei viventi è rimasta fino ai giorni nostri in cui le pubblicazioni scientifiche sono tutte in inglese.

Le discipline che regolano questa intricata opera di suddivisione e catalogazione sono la tassonomia e la sistematica: la prima dà i nomi ai gruppi di viventi, ai taxa per l’appunto, la seconda li mette in relazione tra di loro e li organizza secondo una gerarchia.

In base a quali principi o criteri vengono stabiliti i rapporti tra le specie, di modo da catalogarli razionalmente? Per chi scrive, onestamente, la gerarchizzazione sistematica linneiana è artificiosa e non rispecchia realmente i processi evolutivi, ma questo è un altro discorso che approfondiremo continuando con la lettura e non dimentichiamo che era un’epoca antecedente a Charles Darwin. Ai tempi di Linneo si operava soprattutto per analisi morfologica del grado di similitudine, un approccio che può essere intuitivo ed euristico ma che necessita anche di una buona competenza analitica (per esempio, nel campo dell’anatomia comparata). Analizzare le caratteristiche morfologiche e anatomiche è in ogni caso una parte molto importante della zoologia e permette ancora oggi di comparare fra di loro le specie, ma non divaghiamo.

Vi proponiamo qui sotto un’immagine catturata dalla tabella di Wikipedia presente alla voce Homo sapiens, che mostra la sistematica umana in tutte le sue gerarchie. Non preoccupatevi, tutte queste ulteriori suddivisioni sono di interesse per gli specialisti e non è necessario le teniate a mente (ve le proponiamo giusto per curiosità), a voi lettori basta ricordare quelle che abbiamo sottolineato in rosso:

homo sapiens

In questo modo raggruppiamo gli animali per quelle caratteristiche che li rendono tra loro più simili, e in un colpo possiamo distinguere che tigri, leoni e gatti fanno tutti parte della famiglia dei Felidae, rispetto invece a lupi e volpi che fanno parte della famiglia dei Canidae; ma ambo le famiglie le raggruppiamo nell’ordine Carnivora, distinguendole da noi Primates, rimanendo però accomunati dall’essere entrambi mammiferi, rispetto invece ai rettili.

Charles Darwin nel 1859, con il suo libro L’origine della specie, introdusse il concetto di evoluzione per selezione naturale a partire da un antenato in comune in biologia. Lo stesso lavoro, pur con qualche lieve differenza, fu contemporaneamente portato avanti da Alfred Wallace (entrambi riconobbero i meriti indipendenti dell’altro nel giungere alle medesime conclusioni). Ciò necessariamente portò alla necessità di precisare ulteriormente la classificazione dei viventi.

Per ordinare la biologia evolutiva a questo punto si fa ricorso alla cosiddetta filogenesi. Questo termine venne introdotto da Ernst Heckel alla fine del XIX secolo per riassumere l’evoluzione darwiniana: in sostanza, come in un albero genealogico, si stabiliscono le relazioni tra le specie (tramite i mezzi prima descritti) e il loro grado di parentela partendo da un loro progenitore, con un processo di ramificazione delle linee di discendenza evolutive.

Treccani alla mano, possiamo chiamare filogenesi in sintesi la storia evolutiva di un gruppo di organismi alla luce delle loro relazioni reciproche di discendenza e di affinità.

La filogenesi è un processo evolutivo degli organismi vegetali e animali dalla loro comparsa sulla Terra a oggi.

  • Rita Levi-Montalcini

Possiamo rappresentare questo processo di speciazione con uno schemino grafico (chiamato albero filogenetico):

cladogramma

Si tratta di un diagramma che mostra le relazioni di parentela fra più organismi. Entrambi i due tipi di grafico qui mostrati sono equivalenti, ciò che ci importa è che sia immediatamente visibile come due rami si separino per dare origine alle diverse discendenze. Ogni snodo rappresenta il momento in cui due popolazioni di un antenato in comune si sono separate. A e B sono equidistanti cronologicamente da C.

Nel nostro articolo precedente, abbiamo immaginato di trovarci di fronte a una specie di proto-mammut, che definiamo progenitrice. Abbiamo supposto che da una cucciolata di questo proto-mammut nascessero un cucciolo più peloso, più adatto a sopravvivere all’inverno, e un cucciolo meno peloso, più adatto a sopravvivere d’estate. Questi cuccioli hanno a loro volta delle proli, che continueranno a riprodursi diffondendo le caratteristiche scritte nel loro genoma.

Supponiamo ora che intervenga un evento fisico, per esempio un terremoto che sposta il percorso di un fiume causando un’inondazione. Sulla riva nord del fiume si concentrano i proto-mammut con un po’ più di pelliccia, che saranno avvantaggiati nell’occupare le grandi praterie boreali e colonizzeranno la tundra. Sulla riva sud del fiume si concentrano i proto-mammut con meno pelliccia, che migreranno verso zone più calde. Separate dal fiume, le due popolazioni non si incrociano più fra di loro e non possono scambiarsi i geni, ma possono continuare ad accumulare modificazioni casuali che compaiono nel loro DNA man mano che i millenni passano, fino a quando si saranno diversificate abbastanza da non potersi più riprodurre tra loro con successo, ed allora potranno essere considerate due specie differenti.

Nel nostro schema di prima, potremmo chiamare A e B le due popolazioni di mammut peloso e mammut glabro, rispettivamente (C può essere un’ulteriore specie diversificatasi in un altro ambiente).

Ecco estrapolato da Wikipedia un albero filogenetico semplificato del gruppo degli elefantimorfi, all’interno del quale si evidenziano gli snodi evolutivi che hanno portato alle famiglie di mastodonti ed elefantidi, poi alla sottofamiglia degli elefantini e infine alle specie degli elefanti indiani e mammut, per chiudere il cerchio del nostro esempio precedente:

Non fate caso al fatto che il genere Mammuthus non sia compreso nella famiglia dei Mammutidae, è normale. Credits: Shoshani, J.; Ferretti, M. P.; Lister, A. M.; Agenbroad, L. D.; Saegusa, H.; Mol, D.; Takahashi, K. (2007). "Relationships within the Elephantinae using hyoid characters". Quaternary International. 169-170: 174. Bibcode:2007QuInt.169..174S. doi:10.1016/j.quaint.2007.02.003.
Non fate caso al fatto che a dispetto del nome il genere Mammuthus non sia compreso nella famiglia dei Mammutidae, è normale.

È in tutto e per tutto equivalente a un albero genealogico che traccia i vari legami di parentela all’interno di una dinastia o di un casato. Così da sapere chi sono i cugini di ennesimo grado, i prozii, i pronipoti e i trisavoli.

Possiamo creare un diagramma simile anche con la specie umana, relativamente alla nostra specie più prossima. I nostri cugini più vicini sono gli scimpanzé, abbiamo un antenato in comune che è vissuto circa 6/7 milioni di anni fa. Ovvero, 7 milioni di anni fa una popolazione di ominidi si separò in due popolazioni distinte, una delle quali si è evoluta fino a Homo sapiens, l’altra fino agli scimpanzé. Questi ultimi a loro volta all’incirca 1 milione di anni fa si sono separati in due specie distinte, lo scimpanzé comune (Pan troglodytes) e lo scimpanzé pigmeo detto anche bonobo (Pan paniscus).

cladogramma homo

È sbagliato dire che l’uomo discende dalle (altre) scimmie: abbiamo un antenato in comune, così come noi non discendiamo da nostro cugino, ma abbiamo un nonno in comune.

“Il mio canarino è un dinosauro!”
“Sì, ma io sono cugino delle bavose!”

Il concetto di antenato in comune è molto importante. Willi Hennig, nel 1966, si rese conto che portandolo alle estreme conseguenze, si ampliava di molto la sistematica. Questa classificazione della filogenesi da lui introdotta è detta cladistica. Un clade (dal greco klados, cioè ramo) è composto da un antenato in comune e da tutti i suoi discendenti. L’antenato in comune definito può rappresentare astrattamente un intero taxon, una specie o una popolazione, oppure un individuo. Per la precisione gli alberi filogenetici che vi abbiamo mostrato sopra sono di un tipo particolare chiamato cladogramma. Lo distinguiamo perché mette in risalto gli snodi e le discendenze.

Non c’è limite teorico a quanto grande o piccolo un clade possa essere, ovvero a quanti cladi possiamo realizzare, ciò che conta è che raggruppi tutti i discendenti, ovvero che sia come si dice in gergo monofiletico:

Il clade rosso e quello blu sono monofiletici, ma il verde no perché non comprende il ramo identificato come azzurro. Si dice che è parafiletico e per la cladistica non ha valore sistematico.

Ciò mette un po’ in crisi la gerarchizzazione linneiana in classi, ordini, famiglie ecc. perché i cladi possono essere molto più numerosi (rendendo poco pratico il loro inserimento negli schemi di Linneo) e soprattutto perché rendono evidente che la sistematica tradizionale non rispecchia i processi e le tappe dell’evoluzione. Artropodi e cordati sono entrambi un phylum, ma non c’è ragione obiettiva per cui corrispondano a un rango gerarchico equivalente. Lo stesso per imenotteri e primati (ordine), o canidi e leguminose (famiglia). Ogni raggruppamento animale, quindi un clade, corrisponde in realtà a una specie con tutti i suoi discendenti, con un’origine nel tempo differente da altri. È coerente con la storia evolutiva riconoscere che un clade sia monofiletico, ma è arbitraria l’assegnazione di ranghi superiori, equivalenti o inferiori.

Vediamo degli esempi specifici.

Grazie alla filogenesi e alla cladistica, ormai si inizia a considerare correttamente gli uccelli come… dinosauri. Infatti gli uccelli (Aves) si originano da un ramo laterale del grande insieme dei dinosauri, precisamente da un gruppo chiamato Theropoda. Le prove paleontologiche mostrano senza dubbio che la loro morfologia discende direttamente da quella dei dinosauri teropodi, già nel XIX secolo fossili come Archaeopterix furono lampanti. Se erano dinosauri gli antenati degli uccelli, evolutivamente sono da considerarsi dinosauri gli uccelli stessi, così come se i nostri nonni erano dei Rossi, anche noi lo siamo. Sbaglia chi dice che i dinosauri si sono estinti: si sono invece evoluti, e ogni mattina ci svegliano col loro canto. Importanti studiosi come Robert Bakker o Jacques Gauthier hanno portato avanti con vigore e autorevolezza l’idea che gli uccelli siano dinosauri di fronte sia all’accademia che al grande pubblico.

I dinosauri non sono estinti. La diversità colorata e affermata degli uccelli odierni rappresenta una continuata espressione della biologia di base dei dinosauri.

  • Robert T. Bakker
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“Tyrannosauroidea”? Ma quindi i canarini sono cugini dei tirannosauri? 🙂

Non solo: gli uccelli e i coccodrilli sono tra di loro parenti più prossimi di quanto lo siano i coccodrilli e le lucertole, per gli stessi motivi. Nella tradizionale classificazione linneiana, gli uccelli erano una classe a sé stante (Aves), equivalente a livello gerarchico a quella dei rettili (Reptilia). Entrambe poi avevano le loro suddivisioni in ordini e famiglie. Con la cladistica tutto ciò viene semplicemente messo da parte e il clade Aves è all’interno del clade Theropoda che è all’interno del clade Saurischia e così via.

Quindi… dobbiamo considerare rettili gli uccelli?

Teniamo a mente: tutte le specie attuali discendono da un progenitore comune. C’è un antenato in comune tra lo scimpanzé comune e quello pigmeo, c’è un antenato in comune tra questi due e l’uomo, c’è un antenato in comune tra il mammut e l’elefante indiano, c’è un antenato in comune tra questi due e l’elefante africano, c’è un antenato in comune tra tutti i primati, c’è un antenato in comune tra tutti gli altri proboscidati.

Risalendo di generazione in generazione si arriva all’antenato in comune tra i primati, i proboscidati e gli altri mammiferi; tra i mammiferi e gli altri vertebrati terrestri; tra i vertebrati terrestri e i pesci; tra tutti i vertebrati e gli invertebrati. Si arriva al punto di suddivisione tra animali e funghi: questi ultimi sono più vicini a noi che alle piante, nonostante per millenni si è sempre pensato il contrario. Si arriva poi ai nodi di disgiunzione tra eucarioti, procarioti ed archea, fino a un organismo ultimo, progenitore universale di *tutti* gli esseri viventi, chiamato simpaticamente LUCA (“Last Universal Common Ancestor”). C’è un LUCA che accomuna gli umani, i batteri, i funghi, le piante e pesci come le bavose.

Immagine correlata
No, non questo Luca.

C’è però un problema con LUCA: è pressoché impossibile identificarlo per davvero. Possiamo trovare tracce di attività batterica antichissime, e siamo riusciti a trovarne di risalenti a 4.1 miliardi di anni fa, ma è un po’ difficile trovare un intero batterio fossile. Oltretutto, nulla esclude che prima di LUCA siano vissuti altri microrganismi, comparsi in maniera indipendente nel brodo primordiale, che però non sono sopravvissuti. È la difficoltà del trovare tracce tanto piccole di organismi tanto labili in un periodo tanto antico. A complicare le cose, la mancanza di finanziamenti per questo tipo di ricerche si fa sentire. Purtroppo indagare sull’origine della vita sulla Terra non attrae fondi come altri tipi di ricerca, ma basterebbe davvero poco: se qualche finanziatore o politico sta leggendo, ci faccia un pensiero.

Se risalire ai primi organismi viventi è molto complicato, è più fattibile fare ricerca sui primi animali, sui primi pesci, sui primi mammiferi.

Tutti i vertebrati terrestri discendono da antiche forme di vita acquatiche che, circa quasi 400 milioni di anni fa, si evolvettero per adattarsi alla vita terrestre. In quell’epoca comparvero alcune caratteristiche di cui vi abbiamo parlato nell’articolo precedente e che sono definite pre-adattamenti. Importante fu una sorta di ernia esofagea, un’estroflessione dei tessuti che diede vita a un sacchetto riccamente vascolarizzato. Per un ramo evolutivo, questa estroflessione si trasformò nella vescia natatoria, con funzione idrostatica, oggi presente in tutti i pesci ossei. Ma per un altro, la capacità di scambiare gas con i vasi sanguigni portò alla nascita di primi polmoni primitivi. Comparvero poi zampe più robuste capaci di rapide incursioni sul bagnasciuga e altre caratteristiche anatomiche. Specie fossili come Eustenopteron o Tiktaalik sono tra i nostri più antichi bisnonni di transizione tra il mondo acquatico e quello terrestre. Non tutti i pesci con queste caratteristiche si sono evoluti in animali da terraferma. Alcuni tornarono in acqua perdendo i polmoni, e diventarono i celacanti; altri tornarono in acqua ma mantennero i polmoni, e divennero i dipnoi; ma altri ancora si sono evoluti nelle prime forme anfibie e poi nei vertebrati terrestri.

Quanto abbiamo appena detto ci fa capire che l’uso nel linguaggio comune che facciamo del termine “pesci” per tutti gli organismi acquatici con pinne e branchie non è del tutto coerente con la genealogia, cioè con la tassonomia filogenetica. Infatti, quelli che chiamiamo pesci sono in realtà un insieme di classi diverse, alcune delle quali genealogicamente più distanti dagli altri pesci rispetto a noi, che però siamo esclusi dalla categoria. Per dire, le bavose, le trote, i pesci pagliaccio (insomma: i pesci ossei) hanno con noi umani un antenato in comune che è più vicino di quanto lo sia l’antenato in comune con gli squali (che sono pesci cartilaginei, e NON hanno la vescica natatoria perché il loro ramo evolutivo si è originato molto prima di quello che ha portato da un lato alle trote, da un altro a mammiferi e celacanti). Lamprede e missine, poi, sono ancora più distanti evolutivamente.

Il linguaggio è una convenzione e serve a comunicare messaggi, concetti, idee. Nel linguaggio scientifico parlare di pesci ha ormai valore solamente tipologico/morfologico, legato alla vecchia sistematica linneiana, e non filogenetico. Ovvero, non è un clade monofiletico ma parafiletico e la cladistica lo rigetta in quanto tale per definizione. È la differenza tra il linguaggio vernacolare e quello tecnico-scientifico, nel primo questi nomi hanno valenza di identificazione a colpo d’occhio di una data forma. Tutti sappiamo riconoscere un pesce (e verosimilmente chiameremmo genericamente “pesci” specie simili che vivessero in un ipotetico pianeta extraterrestre con oceani, per intenderci subito), quando andiamo al bancone del supermercato non chiediamo “un osteitto attinopterigio” e se lo facessimo il rivenditore ci guarderebbe strano.

È una cosa che cozza con ciò a cui siamo abituati. Ma d’altronde, ammettendo che gli uccelli sono dinosauri, dobbiamo anche rivedere la definizione di rettile, che per la cladistica ha ceduto il posto al termine sauropside. Nel 1988 una pubblicazione scientifica del paleontologo Jacques Gauthier arrivò a dire che, se alla luce della cladistica si mantenesse il taxon Reptilia nel rango gerarchico di classe come da sistematica tradizionale, allora una classificazione rispettosa della filogenesi dovrebbe assegnare al taxon Aves il rango di genere, comprensivo di tutte le oltre 12.000 specie di uccelli documentate. Ciò sarebbe improponibile, come è artificioso e arbitrario separare gli uccelli ponendoli a un piano gerarchico equivalente a quello degli altri sauropsidi (i rettili). È evidente che sistematica tradizionale e filogenetica devono occupare piani diversi.

In azzurro i rettili, un raggruppamento parafiletico perché esclude gli uccelli (Aves), il termine sauropsidi invece li include. Notare che questo disegno presenta ancora il taxon “Pisces”, per cui vale lo stesso discorso. Photo credits: Stanislav Traykov, CC BY-SA 3.0 via Wikimedia Commons, adapted via http://talc.geo.umn.edu/courses/1002/Lecture14-15_Phylogeny.html

L’apparenza inganna

Al principio, l’introduzione del concetto di filogenesi non cambiò molto nella tassonomia linneiana. Si trattava più che altro di una nuova comprensione di come si origini e sia strutturata la straordinaria varietà della biodiversità. Grandi autori in biologia come Ronald Fisher, Ernst Mayr o Stephen J. Gould durante il XX secolo si occuparono di perfezionare questa comprensione e di definire il concetto di specie e analizzare come queste si originassero e i caratteri si distribuissero/trasmettessero. Ma per catalogare i viventi, il principio che somiglianze morfologiche e comunanza di caratteri fossero dovute al grado di parentela, continuava a essere pratico e a tornare utile. Si tratta senza dubbio di un modo intuitivo e semplice di categorizzare e suddividere i viventi, ma in certi casi diventa complicato e soprattutto è soggetto all’interpretazione umana che, in quanto tale, può sbagliarsi. Ad esempio, potremmo pensare che falchi e aquile siano strettamente imparentati, più tra di loro che rispetto a dei canarini.

In fondo si tratta sempre di rapaci, giusto? Un termine che non è usato nella tassonomia linneiana, ma che comunque è intuitivamente usato sin dai tempi antichi.

In realtà le cose non sono affatto così: i falchi (genere Falco) sono parenti più stretti dei passerotti e dei canarini, assieme ai quali formano un gruppo animale che è parente più prossimo dei pappagalli che delle aquile. Così è stata proposta una nuova categoria che li raggruppi, chiamata Eufalconimorphae, mentre le aquile stanno da tutt’altra parte assieme alle poiane, gli avvoltoi, i condor e… i falchi pescatori, che non sono veri falchi.
Sembra controintuitivo, vero?

Da sinistra a destra: 1) passero domestico (Passer domesticus) a Victoria, in Australia 2) pappagallo cenerino (Psittacus erithacus) a Illa de Arousa, in Galizia 3) gheppio comune (Falco tinnunculus) in Germania. Photo credits: Fir0002 – Own work, GFDL 1.2 via Wikimedia Commons; L.Miguel Bugallo Sánchez, CC BY-SA 3.0 via Wikimedia Commons;; Andreas Trepte, CC BY-SA 2.5 via Wikimedia Commons.

Eppure è quanto emerso analizzando il DNA. È successo qualcosa di questo tipo:

Facciamo un altro esempio. Prendiamo queste raffigurazioni di teschi:

Photo credits: Petter Bøckman, CC BY-SA 3.0 via Wikimedia Commons, edited

La prima è detta tecnicamente “anapside”, la seconda “sinapside” e la terza “diapside”, sulla base del differente numero di quei grossi buchi nel cranio dietro gli occhi (le cosiddette finestre temporali). Tradizionalmente, il cranio anapside è considerato un carattere primitivo, che era presente nei primi rettili comparsi nella preistoria ed è stato mantenuto oggi solo nelle tartarughe; il cranio diapside è presente in tutti gli altri rettili; quello sinapside invece venne sviluppato da un ramo evolutivo parallelo a quello dei rettili, dal quale sarebbero poi discesi anche i mammiferi a un certo punto. In base a questa comparazione morfologica, potremmo considerare le tartarughe, che sono anapsidi, come gli ultimi discendenti di un ramo evolutivo molto antico.

Ovvero, la ricostruzione tradizionale dell filogenesi sosteneva qualcosa di questo tipo:

E invece, sempre analizzando il DNA, si è scoperto che le tartarughe sono parenti relativamente recenti dei coccodrilli, più prossimi a loro di quanto lo siano rispetto alle lucertole o altri rettili. Il ramo evolutivo delle tartarughe, insomma, si origina da rettili diapsidi che a un certo punto persero le finestre temporali, “tornando” a essere anapsidi, non discende direttamente dai primi arcaici rettili, anapsidi a loro volta. Si tratta di un carattere morfologico che può essere usato per descrivere una tipologia, ma non ha valore filogenetico.

L’apparenza, quindi, inganna.

D’altronde c’è anche un esempio plateale di come l’apparenza inganni, talmente evidente che fu chiaro ai primi tassonomisti fin dall’inizio: i cetacei, delfini e balene cioè, assomigliano per la loro forma esterna a dei pesci, ma sono in realtà dei mammiferi, con i quali condividono caratteristiche essenziali come la gravidanza e l’allattamento. La presenza di ghiandole mammarie è una caratteristica morfologica importantissima che ha la priorità sulla forma idrodinamica. Quest’ultima è il risultato della pressione evolutiva che seleziona le forme più adatte a un determinato ambiente, ecco perché pesci, cetacei e anche ittiosauri si assomigliano: la loro forma è la più efficiente per muoversi in acqua. Ciò ci fa comprendere che l’aspetto è funzionale all’ambiente e non sempre è necessariamente una conseguenza unica della parentela.

Data l’enorme biodiversità del mondo animale, non sempre la filogenesi è chiara. Purtroppo non sempre è tanto facile notare come l’apparenza inganni. Ma qualcosa dà una mano. In altri casi per fortuna abbiamo abbastanza dati per giungere a conclusioni.

La genetica molecolare aiuta ad analizzare il grado di affinità e divergenza tra le varie specie, comparando fra di loro le sequenze di DNA degli organismi attuali, mentre la paleontologia ci aiuta a ricostruire la storia naturale trovando traccia delle specie passate con le loro impronte fossili. Mettendo a confronto (tramite metodi computazionali e informatici) fra di loro intere famiglie di geni possiamo stabilire la diversità tra due specie e misurarne la distanza evolutiva, ricostruendo la filogenesi dal punto di vista molecolare. È possibile misurare quanto tempo è passato prima che due specie si differenziassero dal grado di divergenza genetica tra di esse: più il DNA è simile tra due popolazioni, meno tempo è passato. Semplifichiamo, ma l’analisi delle somiglianze morfologiche (la quale può a sua volta fare ausilio di strumenti computazionali) può comunque essere concettualmente ancora valida e pratica come primo approccio preliminare di indagine, poiché in molti casi le similitudini morfologiche sono effettivamente caratteri che si sono conservati e sono cioè correlati al grado di parentela. Soprattutto in quei casi in cui non si hanno sufficienti dati per procedere a una ricostruzione del genoma, o non si hanno sufficienti risorse (economiche e computazionali) per comparare il DNA tra due specie, magari di qualche nuovo organismo scoperto di recente.

Ovviamente, quando si ha a che fare con fossili di cui non si dispone proprio il DNA in ogni caso, si deve gioco forza far ricorso ad altri mezzi. Ciò non impedisce certo, ad analisi più approfondite, di distinguere importanti passi evolutivi, per esempio come caratteri anche piccoli, in precedenza ritenuti unici di un gruppo animale, si siano in realtà evoluti più volte in maniera indipendente nel corso della storia naturale. Con gli animali viventi, per fortuna, è leggermente più facile condurre analisi genetiche e grazie alla filogenesi molecolare si stanno revisionando se non scartando molti precedenti schemi tassonomici.

Così, ad esempio, sappiamo comprendere che i cetacei non solo sono mammiferi, ma addirittura sono strettamente imparentati con… gli artiodattili, cioè bovini, suini e camelidi, e sono quindi addirittura parte del gruppo degli ungulati che riunisce gli artiodattili con gli equini, i proboscidati, i rinoceronti. Milioni di anni fa due popolazioni si divisero, da una discesero altre sotto popolazioni che divennero gli ippopotami, le vacche, i maiali; da un’altra i primi cetacei, che poi si suddivisero in odontoceti (orche, delfini) e misticeti (balene). Balene e bovini sono tra loro parenti più prossimi di quanto non lo siano bovini e cavalli, balene e cavalli sono tra loro parenti più prossimi di quanto non lo siano cavalli e cani.

I tassonomisti hanno così proposto di ribattezzare l’ordine Artiodactyla in Cetartiodactyla, per meglio rappresentare le maggiori conoscenze che abbiamo acquisito sulla sua storia evolutiva:

I cetacei sono a tutti gli effetti da considerare all’interno degli artiodattili. Alcuni autori per questo hanno ribattezzato il clade “cetartiodattili”. Photo credits: LittleJerry, CC BY-SA 4.0 via Wikimedia Commons

Ciò sarebbe probabilmente apparso come folle ai tempi di Linneo, quando non c’erano gli strumenti raffinati di oggi. Chi mai chiamerebbe ungulato un delfino o non saprebbe distinguere un cane da una mucca? A quel punto la tua materia non sarebbe più la biologia ma l’oculistica. Eppure il DNA ci svela una storia differente.

Cambiamo esempio, uno meno ovvio o evidente: gli studiosi che si occupano di formiche hanno classificato oltre 200 specie di cosiddette “formiche legionarie”. Sono chiamate cosi quelle specie di formica che migrano in massa come un grosso esercito, che razzia e depreda tutto ciò che incontra sul suo cammino prima di stabilirsi temporaneamente in un altro punto. Ebbene, questo comportamento tanto peculiare, per lungo tempo, si è ritenuto si fosse evoluto più volte in maniera indipendente. Ovverosia, in periodi distinti della storia naturale, in specie di formica non direttamente imparentate tra di loro. Questo perché è presente in formiche anche molto diverse tra di loro come aspetto.
È un altro esempio di convergenza evolutiva, proprio come la somiglianza tra delfini, ittiosauri e pesci nonostante non siano direttamente imparentati. Sono invece specie che hanno evoluto una forma simile in maniera indipendente. Nel 2003, però, una massiccia analisi del DNA ha suggerito che forse ci eravamo sbagliati, che almeno la maggior parte delle formiche legionarie siano strettamente imparentate e discendano tutte da un unico antenato in comune risalente a 100 milioni di anni fa. Ma altri studi avvisano che i dati a disposizione sono ancora preliminari e non sufficientemente accurati per stabilire la filogenesi delle formiche legionarie. Maggiori ricerche aiuteranno a dipanare la matassa.

Tutto quanto abbiamo detto fino a questo momento non vuol dire necessariamente che la sistematica linneiana, per quanto per certi versi obsoleta (“la natura non ragiona così” disse Hennig), sia da mettere sempre da parte. Chi scrive è convinto cladista e, come già anticipato, ritiene la sistematica tradizionale arbitraria, ma non ne nega il valore storico e l’importanza comunicativa. È un’approssimazione, o per meglio dire le gerarchie di Linneo non sono “reali”, ma entro certi limiti mantengono ancora un carattere informativo che descrive caratteri adattativi o ecofunzionali, utilizzabile nella vita di tutti i giorni o anche in alcuni campi: come abbiamo già detto tutti sappiamo immediatamente e spontaneamente distinguere i pesci dai vertebrati terrestri, e descriverli in un ambiente, oppure nel linguaggio comune ci è facile fare riferimento ai rettili rispetto agli uccelli. Per fare un paragone ampio, è come la fisica galileiana e newtoniana, che non è stata buttata dopo l’arrivo della relatività einsteiniana o della meccanica quantistica perché per alcune questioni di cui facciamo esperienza quotidiana è accettabile come approssimazione.
Tra i cladisti più ortodossi c’è comunque chi la gerarchizzazione linneiana la butterebbe del tutto. La tendenza tra i tassonomi al giorno d’oggi è di seguire il paradigma cladistico, o almeno di evitare di nomenclare taxa non monofiletici, e probabilmente in futuro verranno abbandonati del tutto gli schemi linneiani (nonostante siano ormai fortemente radicati sia nell’immaginario comune che nella formazione biologica-naturalistica, dopo più di 250 anni).Altri biologi invece l’hanno invece difesa con convinzione. Non ci dilungheremo nell’annoso dibattito, poiché va oltre lo scopo del nostro articolo, ma segnaliamo la questione poiché di sicuro interesse intellettuale, sia naturalistico che filosofico. In particolare, importanti biologi come Ernst Mayr sono arrivati praticamente a litigare con Hennig sulla filogenesi a colpi di botta e risposta sulle riviste scientifiche (nelle quali si aggiunsero poi altri, come Gareth Nelson).

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