L’evoluzione non ha un fine

Oggi faremo un excursus un po’ lunghino su cosa voglia dire evoluzione per selezione naturale. Il fatto è che noi esseri umani tendiamo a mal interpretare troppo i meccanismi, descritti a posteriori, con cui le specie si evolvono.
Parlare di evoluzione vuol dire fare i conti con diverse semplificazioni che danno adito a fraintendimenti, quando non a veri e propri concetti sbagliati. Per esempio, partiamo dalla classica frase per cui l’uomo discende dalla scimmia. La rappresentazione più comune di questo concetto è data dalla seguente illustrazione, originariamente commissionata dalla Time-Life Books nel 1965 per un atlante illustrato e intitolata appositamente “La marcia del progresso”:

Credits: Rudolph Zallinger's "The March of Progress" from Time-Life's 1965 book Early Man. Fair use via Wikimedia Commons.
Credits: Rudolph Zallinger’s “The March of Progress” from Time-Life’s 1965 book Early Man. Fair use via Wikimedia Commons.

Il messaggio che potrebbe trasparire dall’immagine è semplice: l’uomo è il risultato finale di un lungo percorso che ha portato la scimmia ad evolversi, perfezionando la postura eretta, l’utilizzo degli utensili e il linguaggio, fino ad arrivare alla tappa finale di questo cammino biologico, cioè Homo sapiens, l’uomo sapiente. Noi quindi saremmo il culmine di un processo durato milioni di anni, un progresso che ha portato dalle scimmie pelose sugli alberi ai bruti con le clave fino alla civiltà odierna. Al concetto si ricollegano anche altre immagini famose come quella dell’evoluzione paragonata a un albero, con gli esseri umani in cima rappresentati da un rametto che si erge rispetto agli altri.

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Una rappresentazione classica, ottocentesca (questa è di Haeckel), dell’evoluzione come di un albero alla cui cima c’è l’uomo, apice di una lunga scalata.

Questa rappresentazione dell’evoluzione umana è talmente famosa che cercando “evolution” su Google domina i risultati, e in più vi sono state tratte numerose parodie, con spirito critico per dire che da certi punti di vista non ci siamo poi evoluti così tanto o bene:

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Ebbene, tutto quanto avete letto fino ad ora in queste ultime righe è semplicemente sbagliato. Perché non esiste niente di tutto ciò nel modello dell’evoluzione.

Come mai?

Adatti a un ambiente

Per comprendere meglio cosa ci sia di sbagliato in questa raffigurazione bisogna avere in mente i meccanismi di base secondo cui opera l’evoluzione. Charles Darwin non fu il primo a parlare di evoluzione, o meglio del fatto che le specie cambiassero, ma segnò un punto di svolta nell’introdurre il concetto di selezione naturale. Dai suoi tempi a oggi il modello evolutivo si è raffinato e sviluppato nei dettagli, soprattutto dopo l’integrazione delle conoscenze date dalla genetica e dalla biologia molecolare, ma il principio fondamentale è rimasto.

Un essere vivente presenta diverse caratteristiche. Tali caratteristiche vengono trasmesse alla prole tramite la riproduzione, come quando notiamo a chi assomiglia un bambino per riconoscerne la genitorialità, e possono essere più o meno svantaggiose per sopravvivere nell’ambiente naturale. Ad esempio, l’elefante africano (Loxodonta africana) vive in un continente molto caldo, per cui la sue superficie è priva di pelliccia, possiede delle ampie orecchie che fungono da radiatori con cui dissipare il calore interno e sventolarsi sul corpo un po’ di frescura, infine la sua fisiologia gli permette di bere grandi quantità d’acqua in breve tempo. Sono tutte caratteristiche che lo rendono adatto a vivere nella calda savana, con cicli di siccità e stagione delle piogge; ma se per ipotesi catturassimo un elefante e lo trasferissimo in Siberia, lo vedremmo morire di freddo in poco tempo. Provate voi a camminare nudi sulc permafrost in cerca di cibo!

Al contrario, il suo antico cugino mammut lanoso (Mammuthus primigenius) possedeva una folta pelliccia, uno spesso strato di grasso isolante sotto la pelle, delle orecchie ben più piccole (così da disperdere meno calore interno) e una maggiore capacità di trattenere il calore interno. Era ben più adatto a vivere in climi freddi come quelli del continente eurasiatico al tempo delle glaciazioni preistoriche. Se ipoteticamente teletrasportassimo nello spaziotempo un mammut fino alla savana africana, lo vedremmo soffocare in breve, come accadrebbe a noi se camminassimo per ore sotto al Sole cocente con indosso una pesante pelliccia.

Copyright 2006 Encyclopedia Britannica. Fair use for educational purposes, according to legal terms of rights.
Copyright 2006 Encyclopedia Britannica. Fair use for educational purposes, according to terms of use.

Ora, tutto questo funziona finché le condizioni esterne rimangono stabili. Ma immaginiamo un improvviso cambiamento climatico. Per esempio, i mammut lanosi vivevano al tempo delle glaciazioni, quando le temperature erano molto più fredde in Europa e Asia. I ghiacciai perenni arrivavano dal polo nord fino all’Italia. Ma non ci sono sempre stati ghiacciai. I più antichi antenati del mammut lanoso che si conoscono (cioè i primi a essere chiamati col nome scientifico “Mammuthus” dai paleontologi) risalgono a circa 4-5 milioni di anni fa e vivevano in Africa (due specie, il mammut nordafricano e il mammut sudafricano). La documentazione fossile mostra che primitivi antenati del mammut lanoso erano presenti in Eurasia 3 milioni di anni fa, quando evidentemente questi “proto-mammut” attraversarono il Sinai e si riversarono nel vasto continente a loro disposizione. Immaginiamo un ipotetico branco di questi “proto-mammut” che pascola allegramente vicino alle coste del Mar Nero o del Mar Caspio, quando inizia a sopraggiungere un periodo glaciale. L’abbassamento delle temperature sarebbe per questi “proto-mammut” uno svantaggio, vedremmo che gli esemplari che vivono in zone più settentrionali sarebbero forzati a migrare sempre più a sud dove il clima è più mite, o perire.

Cosa accadrebbe a questo punto?

Photo credits: Muhammad Mahdi Karim, GFDL 1.2 via Wikimedia Commons
Le grandi orecchie dell’elefante africano (Loxodonta africana) agiscono da radiatori: riccamente vascolarizzate, il sangue che circola lungo la loro vasta superficie dissipa nell’aria circostante il calore in eccesso. L’animale favorisce inoltre ciò sventagliando le sue grandi orecchie. Questo esemplare è stato ritratto presso il Parco Nazionale di Mikumi in Tanzania. Photo credits: Muhammad Mahdi Karim, GFDL 1.2 via Wikimedia Commons

Selezionati dall’ambiente

Le popolazioni di organismi non sono omogenee. Ce ne rendiamo conto osservando i nostri consimili, notiamo che esistono persone differenti anche solo per il colore dei capelli; nell’arco di tempo dei milioni di anni in cui opera l’evoluzione, emergono differenze anche più significative, per esempio a livello di funzionamento degli organi o di enzimi prodotti dalle cellule. Così, in una popolazione di questi proto-mammut che ci siamo immaginati, ci saranno quelli con una pelliccia un po’ più folta e quelli con una pelliccia un po’ meno folta. Se si abbassa la temperatura, i primi saranno avvantaggiati, ma i secondi lo saranno un po’ meno.

Può capitare che fra questi proto-mammut dalla pelliccia un po’ più folta, ne nasca uno con ancor più peluria, per una mutazione, un po’ come quando una persona a noi sembra irsuta o affetta da ipertricosi, o qualcos’altro di simile. Vediamo quindi nascere un proto-mammut più peloso dei suoi compagni di branco. Magari con orecchie un po’ più piccole che dissipano meno il calore. Normalmente patirebbe il caldo, magari sarebbe anche emarginato dal resto del branco perché peloso, ma nello scenario ipotetico che stiamo immaginando il clima si sta raffreddando: ecco che all’improvviso questo proto-mammut “anomalo” sembra avere un vantaggio. I suoi compagni sono costretti a migrare sempre più a sud, per non rimanere in posti più isolati e con meno cibo, o perire per il freddo. Lui però riesce ad adattarsi a vivere nella steppa sempre più fredda e ha accesso a fonti di cibo intoccate, che gli conferiscono un vantaggio. Quando si riprodurrà, trasmetterà ai suoi discendenti la sua caratteristica “avere più peluria” e i suoi figli potranno godere dei vantaggi di questa condizione.

Man mano che i proto-mammut pelosi si spostano a nord, mentre quelli spelacchiati rimangono dove sono o addirittura si spostano a sud, si separano due popolazioni che nel corso dei millenni continueranno ad accumulare differenze che si trasmetteranno solo a proli tra di loro separate, fino a quando non diverranno due specie differenti. È accaduto qualcosa di simile effettivamente nel corso della storia naturale, da un lato dando origine al ramo evolutivo che ha portato al mammut lanoso che ha prosperato nelle steppe e nella tundra fino a 5000 anni fa, dall’altro ha dato origine al ramo evolutivo dell’elefante indiano (Elephas maximus) che invece ha prosperato nelle zone più calde e tropicali del subcontinente indiano, dell’Indocina e dell’Indonesia (l’elefante africano, invece, discende da un ramo evolutivo molto più antico, che si è separato molto prima che i primi antenati del mammut uscissero dall’Africa).

Ecco così che l’ambiente ha selezionato le caratteristiche più vantaggiose in un dato momento. Non c’è niente che intrinsecamente renda l’ipotetico mammut peloso migliore o peggiore di quello ipoteticamente spelacchiato: semplicemente con un clima freddo sopravvive il primo, con un clima caldo sopravvive il secondo, e i sopravvissuti possono riprodursi e continuare a trasmettere alla discendenza le proprie caratteristiche.
Un cambiamento ambientale può rendere svantaggiosa una caratteristica che fino a quel momento era vantaggiosa, così come può rendere vantaggiosa una caratteristica che altrove sarebbe uno svantaggio. L’abbassamento della temperatura sfavorisce chi ha la pelle glabra. E vale anche il contrario: se la temperatura si alzasse, chi è provvisto di folta pelliccia si ritroverebbe all’improvviso sfavorito. Se il clima continuasse ad aumentare, i mammut pelosi potrebbero iniziare a morire sempre più fino ad estinguersi, ma non quelli con meno pelliccia.

Ciò effettivamente accadde quando nel corso di molte migliaia di anni le glaciazioni si ritirarono. Le popolazioni di mammut vennero costrette sempre più a nord, vedendosi ridurre l’areale. L’intensa caccia da parte delle popolazioni umane primitive contribuì ad abbattere gli ultimi esemplari rimasti. Un problema analogo lo stanno vivendo molte specie attuali con l’attuale ben più veloce riscaldamento globale, purtroppo velocizzato dall’inquinamento dovuto ad attività antropica: molte specie dei climi freddi, ad esempio gli orsi polari, si trovano in difficoltà per via dello scioglimento dei ghiacci; viceversa molte specie tropicali, per esempio pesci e meduse, si stanno trasferendo a nord, come nel Mare Mediterraneo, dove competono e soppiantano le specie locali.

Oggi sappiamo con più precisione che all’interno del DNA sono i geni a contenere le informazioni che governano lo sviluppo e il funzionamento di un organismo dalla fecondazione dell’ovulo fino all’esemplare adulto. I geni possono mutare, per un milione di motivi casuali: un errore nel momento in cui il DNA viene replicato nella formazione di uno spermatozoo, un agente chimico, delle radiazioni… ciò che è essenziale tenere a mente è che queste mutazioni sono casuali. Casuali e a 360°. Il mammut spelacchiato non compare perché il clima si sta scaldando. Il gene che regola la caratteristica “quantità di peluria” può mutare in qualsiasi momento, per semplice accidente. Se muta nel pieno di una glaciazione riducendo la quantità di peluria, il cucciolo così nato morirà di freddo e non trasmetterà le sue caratteristiche alla sua discendenze. Se per sua fortuna muta quando il clima inizia a diventare più mite, forse potrà sopravvivere e trasmettere i geni alla prole.

Lamarck ipotizzò che all’interno degli organismi fosse presente una qualche sorta di “spinta interna” che portasse le modificazioni a comparire, “fissandole” in qualche modo nell’esemplare che così avrebbe trasmesso la caratteristica alla discendenza. Ma ciò non è vero, come si può constatare osservando che i figli di un culturista non nasceranno direttamente palestrati. Ma se il culturista ha dei geni che gli permettono di allenare con facilità i muscoli, il figlio potrà ereditarli ed essere così predisposto anche lui a mettere su massa muscolare dovesse far pesi da adulto. La differenza sostanziale fra l’evoluzione lamarckiana e quella darwiniana è proprio nell’azione successiva della selezione.

Un setaccio in ogni direzione

Le mutazioni sono casuali, ma la selezione no: l’ambiente agisce come un setaccio, favorendo i tratti più vantaggiosi sul momento ed eliminando gli altri.

A muovere l’evoluzione sono il caso e la pressione ambientale circostante. Il caso può essere determinante anche quando sembra che tutto sia predisposto a favorire l’ascesa di una specie: il nostro mammut spelacchiato, pur nascendo al termine di una glaciazione, potrebbe per puro caso essere ucciso da un predatore come una tigre dai denti a sciabola prima di riprodursi, anche se tutti i suoi geni gli permettono di avvantaggiarsi nell’ambiente circostante. Oppure potrebbe sempre casualmente nascere sia con questa caratteristica vantaggiosa che con una nociva che lo porta a morire presto, come un difetto nel funzionamento del cuore. O magari un cataclisma potrebbe di colpo abbassare la temperatura all’improvviso, favorendo il suo fratellino che casualmente sviluppa più pelliccia e che fino a poco prima arrancava.

D’altro canto, è anche possibile che un esemplare nasca con una mutazione normalmente nociva, ma mescolata a così tanti caratteri utili da passare comunque il setaccio della selezione. Come una squadra di canottaggio, in cui uno dei vogatori è gracilino, ma che riesce a vincere la competizione grazie all’impegno ai remi del resto della squadra. Il vogatore gracilino così passa lo stesso i tornei assieme a tutti gli altri e addirittura potrebbe in futuro riscoprirsi utile in altri contesti. Infatti, non tutti i tratti sono direttamente funzionali, a volte sono scomodo o inerti, e al tempo stesso possono fungere da base per future modifiche. In questo caso si parla di pre-adattamento (o exattamento, come lo definì Stephen J. Gould), e l’esempio classico in tal senso sono i polmoni dei vertebrati terrestri e la vescia natatoria degli attuali pesci: entrambe le strutture si originano da una mutazione ancestrale nei pesci primitivi di 400 milioni di anni fa, una sorta di ernia esofagea, un’estroflessione dei tessuti che diede vita a un sacchetto riccamente vascolarizzato. Per alcuni rami evolutivi, questa estroflessione si trasformò nella vescia natatoria, con funzione idrostatica. Ma per altri, la capacità di scambiare gas con i vasi sanguigni portò alla nascita dei polmoni e alle prime creature capaci di avventurarsi sulla terraferma e lì stabilirsi. Una specie di “bricolage” evolutivo, a partire dai pezzi disponibili.

Da una semplice casualità, una malformazione, ecco sopraggiungere le basi per potenziali modifiche utili, nel caso in cui l’ambiente favorisca la selezione.

Fra tutti i concetti di natura scientifica, quello del caso distrugge più degli altri ogni antropocentrismo ed è il più intuitivamente inaccettabile da parte di quegli esseri profondamente teleonomici che siamo noi.

  • Jacques Monod

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Questo delicato equilibrio tra caso e necessità, come lo ha definito il premio Nobel francese Jacques Monod, ha implicazioni molto più profonde di quanto potrebbe all’apparenza sembrare. Monod popolarizzò il concetto di teleonomia (termine originariamente coniato da Colin Pittendrigh) per superare il vecchio concetto di teleologia che vedeva nelle forme e nelle strutture dei viventi uno scopo prefissato, un fine per cui erano stati progettati a priori. Il concetto di teleonomia invece descrive sì un fine nelle strutture degli esseri viventi, ma solo come constatazione a posteriori di come queste siano state modellate dalla selezione naturale favorendo le funzioni vitali ed eliminando invece quelle che ostacolano la sopravvivenza e il successo riproduttivo. Lo “scopo” della pelliccia è di proteggere dal freddo il mammut lanoso, ma non perché un ingegnere evolutivo ha deciso di aggiungerlo così come uno automobilistico aggiunge l’ABS o il servosterzo a una vettura, bensì perché in climi più rigidi chi per caso aveva sviluppato una peluria più folta è sopravvissuto e ha prosperato. Il guscio dei rettili è funzionale sì a conservare l’umidità dell’embrione permettendo così di riprodursi lontano dall’acqua a differenza degli anfibi, ma non perché ci sia un progetto pianficatore.

Monod, uno dei più grandi biologi di sempre, ma anche profondo filosofo, spiegò con chiarezza: le alterazioni nel DNA sono accidentali, avvengono a caso, e poiché esse rappresentano la sola fonte possibile di modificazione del testo genetico, a sua volta unico depositario delle strutture ereditarie dell’organismo, ne consegue necessariamente che soltanto il caso è all’origine di ogni novità, di ogni creazione nella biosfera.

Alcune di queste novità nella biosfera, come le chiama Monod, sono davvero importanti, più di quanto si possa pensare, e hanno permesso a noi di colonizzare i continenti e riflettere sulla nostra storia naturale. È sorprendente quanto noi esseri umani, sempre impettiti ripensando alle nostre imprese, dobbiamo le stesse a minuscoli e apparentemente insignificanti microrganismi.
Circa 3 miliardi di anni fa, alcuni batteri svilupparono casualmente la capacità di sintetizzare una proteina capace di sfruttare la luce solare per generare energia, spaccando molecole d’acqua e di anidride carbonica, ottenendo come prodotto di scarto l’ossigeno: fu così che nacque la fotosintesi e l’atmosfera iniziò a riempirsi di ossigeno. Ma l’improvvisa disponibilità di questa molecola segnò l’estinzione di molti altri microrganismi per i quali era un veleno, i cosiddetti anaerobi, costretti a rintanarsi dove l’ossigeno non arrivava come sottoterra. Fu la prima grande estinzione di massa. Eppure, così, si liberò una nicchia in cui poterono inserirsi altri microrganismi che al contrario erano dotati della capacità non solo di non ricevere danni dall’ossigeno ma di sfruttarlo per produrre energia a loro volta; così comparvero i mitocondri, e via via i primi organismi pluricellulari, i pesci, fino a noi. Esistiamo solo per questa casuale tappa della storia naturale.

Per tornare alla nostra immagine di partenza, quello della “marcia del progresso”, è innanzitutto sbagliato pensare che l’evoluzione proceda in direzione di una forma finale, definitiva. L’uomo non è il culmine dell’evoluzione dalla scimmia alla sapienza, ma è uno dei percorsi che l’evoluzione ha intrapreso. Non c’è un albero con dei rami superiori che procedono verso l’alto, semmai un grosso cespuglio circolare con rami che procedono in tutte le direzioni, tra loro equivalenti finché persistono.

Non c’è un piano prefissato, il grande setaccio dell’evoluzione pota i rami meno adatti a sopravvivere a seconda della situazione contingente.

C’est la vie.

Bibliografia di approfondimento:

Per approfondire ulteriormente, abbiamo scritto un articolo sulla filogenesi e la cladistica, raggiungibile cliccando qui.

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