COEVOLUZIONE: TEORIA, TIPI ED ESEMPI - BIOLOGIA - 2025

La coevoluzione è un mutamento evolutivo reciproco che coinvolge due o più specie. Il fenomeno risulta dall'interazione tra di loro. Le diverse interazioni che avvengono tra gli organismi - competizione, sfruttamento e mutualismo - portano a conseguenze importanti nell'evoluzione e nella diversificazione dei lignaggi in questione.

Alcuni esempi di sistemi evolutivi sono il rapporto tra i parassiti e i loro ospiti, le piante e gli erbivori che si nutrono di loro o le interazioni antagonistiche che avvengono tra i predatori e le loro prede.

Fonte: Brocken Inaglory

La coevoluzione è considerata uno dei fenomeni responsabili della grande diversità che ammiriamo oggi, prodotta dalle interazioni tra le specie.

In pratica, dimostrare che un'interazione è un evento di coevoluzione non è un compito facile. Sebbene l'interazione tra due specie sia apparentemente perfetta, non è una prova affidabile del processo coevolutivo.

Un approccio consiste nell'utilizzare studi filogenetici per verificare se esiste un modello simile di diversificazione. In molti casi, quando le filogenesi di due specie sono congruenti, si presume che vi sia una coevoluzione tra i due lignaggi.

Tipi di interazione

Prima di addentrarci nelle problematiche legate alla coevoluzione, è necessario menzionare i tipi di interazioni che avvengono tra le specie, poiché queste hanno conseguenze evolutive molto importanti.

concorrenza

Le specie possono competere e questa interazione porta a effetti negativi sulla crescita o sulla riproduzione degli individui coinvolti. La competizione può essere intraspecifica, se si verifica tra membri della stessa specie, o interspecifica, quando gli individui appartengono a specie diverse.

In ecologia, viene utilizzato il "principio di esclusione competitiva". Questo concetto propone che le specie che competono per le stesse risorse non possano competere in modo stabile se il resto dei fattori ecologici rimane costante. In altre parole, due specie non occupano la stessa nicchia.

In questo tipo di interazione, una specie finisce sempre per escludere l'altra. Oppure si dividono in una qualche dimensione della nicchia. Ad esempio, se due specie di uccelli si nutrono della stessa cosa e hanno le stesse aree di riposo, per continuare a coesistere potrebbero avere i loro picchi di attività in momenti diversi della giornata.

Sfruttamento

Un secondo tipo di interazione tra le specie è lo sfruttamento. Qui una specie X stimola lo sviluppo di una specie Y, ma questa Y inibisce lo sviluppo di X. Esempi tipici includono interazioni tra predatore e preda, parassiti con ospiti e piante con erbivori.

Nel caso degli erbivori, c'è una costante evoluzione dei meccanismi di disintossicazione a fronte dei metaboliti secondari che la pianta produce. Allo stesso modo, la pianta si evolve in tossine in modo più efficiente per allontanarle.

Lo stesso vale per l'interazione predatore-preda, dove la preda migliora costantemente la sua capacità di fuga ei predatori aumentano le loro capacità di attacco.

mutualismo

L'ultimo tipo di relazione comporta un vantaggio o una relazione positiva per entrambe le specie che partecipano all'interazione. Si parla poi di uno "sfruttamento reciproco" tra le specie.

Ad esempio, il mutualismo tra insetti e loro impollinatori si traduce in benefici per entrambi: gli insetti (o qualsiasi altro impollinatore) beneficiano dei nutrienti delle piante, mentre le piante ottengono la dispersione dei loro gameti. Le relazioni simbiotiche sono un altro noto esempio di mutualismo.

Definizione coevolution

La coevoluzione si verifica quando due o più specie influenzano l'evoluzione dell'altra. A rigor di termini, la coevoluzione si riferisce all'influenza reciproca tra le specie. È necessario distinguerlo da un altro evento chiamato evoluzione sequenziale, poiché di solito c'è confusione tra i due fenomeni.

L'evoluzione sequenziale si verifica quando una specie ha un effetto sull'evoluzione dell'altra, ma lo stesso non accade al contrario: non c'è reciprocità.

Il termine è stato usato per la prima volta nel 1964 dai ricercatori Ehrlich e Raven.

Il lavoro di Ehrlich e Raven sull'interazione tra lepidotteri e piante ha ispirato successive indagini sulla "coevoluzione". Tuttavia, il termine è diventato distorto e ha perso significato nel tempo.

Tuttavia, la prima persona a svolgere uno studio relativo alla coevoluzione tra due specie fu Charles Darwin, quando in The Origin of Species (1859) accennò al rapporto tra fiori e api, sebbene non usasse la parola " coevoluzione ”per descrivere il fenomeno.

Definizione Janzen

Così, negli anni '60 e '70, non esisteva una definizione specifica, fino a quando Janzen nel 1980 pubblicò una nota che riuscì a correggere la situazione.

Questo ricercatore ha definito il termine coevoluzione come: "una caratteristica degli individui di una popolazione che cambia in risposta ad un'altra caratteristica degli individui di una seconda popolazione, seguita da una risposta evolutiva nella seconda popolazione al cambiamento prodotto nella prima".

Sebbene questa definizione sia molto precisa e avesse lo scopo di chiarire le possibili ambiguità del fenomeno coevolutivo, non è pratica per i biologi, poiché è difficile da dimostrare.

Allo stesso modo, il semplice coadattamento non implica un processo di coevoluzione. In altre parole, l'osservazione di un'interazione tra entrambe le specie non è una prova robusta per garantire che siamo di fronte a un evento di coevoluzione.

Condizioni per la coevoluzione

Ci sono due requisiti affinché il fenomeno di coevoluzione abbia luogo. Una è la specificità, poiché l'evoluzione di ogni caratteristica o tratto in una specie è dovuta alle pressioni selettive imposte dalle caratteristiche delle altre specie coinvolte nel sistema.

La seconda condizione è la reciprocità: i personaggi devono evolversi insieme (per evitare confusione con l'evoluzione sequenziale).

Teorie e ipotesi

Ci sono un paio di teorie relative ai fenomeni di coevoluzione. Tra queste ci sono le ipotesi del mosaico geografico e quella della regina rossa.

Ipotesi del mosaico geografico

Questa ipotesi è stata proposta nel 1994 da Thompson e considera i fenomeni dinamici di coevoluzione che possono verificarsi in diverse popolazioni. In altre parole, ogni area geografica o regione presenta i suoi adattamenti locali.

Il processo migratorio degli individui gioca un ruolo fondamentale, poiché l'ingresso e l'uscita delle varianti tendono ad omogeneizzare i fenotipi locali delle popolazioni.

Questi due fenomeni - adattamenti locali e migrazioni - sono le forze responsabili del mosaico geografico. Il risultato dell'evento è la possibilità di trovare popolazioni diverse in diversi stati coevolutivi, poiché ognuna segue la propria traiettoria nel tempo.

Grazie all'esistenza del mosaico geografico si può spiegare la tendenza degli studi di coevoluzione condotti in regioni diverse ma con la stessa specie ad essere incoerenti tra loro o in alcuni casi contraddittori.

Ipotesi della Regina Rossa

L'ipotesi della Regina Rossa è stata proposta da Leigh Van Valen nel 1973. Il ricercatore si è ispirato al libro di Lewis Carrol Alice attraverso lo specchio. In un passaggio della storia, l'autore racconta come i personaggi corrono più veloci che possono e rimangono ancora nello stesso posto.

Van Valen ha sviluppato la sua teoria sulla base della costante probabilità di estinzione sperimentata da lignaggi di organismi. Cioè non sono in grado di "migliorare" nel tempo e la probabilità di estinzione è sempre la stessa.

Ad esempio, predatori e prede subiscono una costante corsa agli armamenti. Se il predatore migliora la sua capacità di attaccare in qualsiasi modo, la preda dovrebbe migliorare in misura simile: se ciò non accade, potrebbero estinguersi.

Lo stesso accade nel rapporto dei parassiti con i loro ospiti o negli erbivori e nelle piante. Questo costante miglioramento di entrambe le specie coinvolte è noto come ipotesi della Regina Rossa.

tipi

Coevoluzione specifica

Il termine "coevoluzione" include tre tipi fondamentali. La forma più semplice è detta "coevoluzione specifica", dove due specie si evolvono in risposta all'altra e viceversa. Ad esempio una singola preda e un unico predatore.

Questo tipo di interazione dà origine a una corsa agli armamenti evolutiva, che si traduce in divergenza in alcuni tratti o può anche produrre convergenza in specie mutualistiche.

Questo modello specifico, in cui sono coinvolte poche specie, è il più adatto a dimostrare l'esistenza dell'evoluzione. Se le pressioni selettive sono state abbastanza forti, dovremmo aspettarci la comparsa di adattamenti e contro-adattamenti nella specie.

Coevoluzione diffusa

Il secondo tipo è chiamato "coevoluzione diffusa" e si verifica quando ci sono più specie coinvolte nell'interazione e gli effetti di ciascuna specie non sono indipendenti. Ad esempio, la variazione genetica nella resistenza di un ospite contro due diverse specie di parassiti potrebbe essere correlata.

Questo caso è molto più frequente in natura. Tuttavia, è molto più difficile da studiare rispetto alla coevoluzione specifica, poiché l'esistenza di più specie coinvolte rende i disegni sperimentali molto difficili.

Fuga e radiazioni

Infine, abbiamo il caso di "fuga e radiazione", dove una specie evolve un tipo di difesa contro un nemico, in caso di successo questo può proliferare e il lignaggio può essere diversificato, poiché la pressione della specie nemica non è così forte.

Ad esempio, quando una specie vegetale sviluppa un determinato composto chimico che si rivela di grande successo, può liberarsi dal consumo di vari erbivori. Pertanto, il lignaggio della pianta può essere diversificato.

Esempi

I processi co-evolutivi sono considerati la fonte della biodiversità del pianeta terra. Questo particolarissimo fenomeno è stato presente negli eventi più importanti nell'evoluzione degli organismi.

Descriveremo ora esempi molto generali di eventi di coevoluzione tra diversi lignaggi e poi parleremo di casi più specifici a livello di specie.

Origine degli organelli negli eucarioti

Uno degli eventi più importanti nell'evoluzione della vita è stata l'innovazione della cellula eucariotica. Questi sono caratterizzati dall'avere un vero nucleo delimitato da una membrana plasmatica e che presentano compartimenti subcellulari o organelli.

Ci sono prove molto solide a sostegno dell'origine di queste cellule attraverso la coevoluzione con organismi simbiotici che hanno lasciato il posto agli attuali mitocondri. Questa idea è nota come teoria endosimbiotica.

Lo stesso vale per l'origine delle piante. Secondo la teoria endosimbiotica, i cloroplasti si sono originati grazie ad un evento di simbiosi tra un batterio e un altro organismo più grande che ha finito per inghiottire quello più piccolo.

Entrambi gli organelli - i mitocondri ei cloroplasti - hanno alcune caratteristiche che ricordano i batteri, come il tipo di materiale genetico, il DNA circolare e la loro dimensione.

L'origine dell'apparato digerente

L'apparato digerente di molti animali è un intero ecosistema abitato da flora microbica estremamente diversificata.

In molti casi, questi microrganismi svolgono un ruolo cruciale nella digestione del cibo, coadiuvando la digestione dei nutrienti e in alcuni casi possono sintetizzare i nutrienti per l'ospite.

Relazioni coevolutive tra l'uccellino e la gazza

Negli uccelli esiste un fenomeno molto particolare, legato alla deposizione delle uova nei nidi altrui. Questo sistema di coevoluzione è costituito dal crialo (Clamator glandarius) e dalla sua specie ospite, la gazza (Pica pica).

La deposizione dell'uovo non viene eseguita in modo casuale. Al contrario, i vitelli scelgono le coppie di gazze che investono di più nella cura dei genitori. Pertanto, il nuovo individuo riceverà cure migliori dai suoi genitori adottivi.

Come si fa? Utilizzando i segnali relativi alla selezione sessuale dell'ospite, come un nido più grande.

In risposta a questo comportamento, le gazze hanno ridotto le dimensioni del nido di quasi il 33% nelle aree in cui esistono i giovani. Allo stesso modo, hanno anche una difesa attiva della cura del nido.

La covata è anche in grado di distruggere le uova della gazza, per favorire l'allevamento dei suoi piccoli. In risposta, le gazze hanno aumentato il numero di uova per nido per aumentare la loro efficacia.

L'adattamento più importante è riuscire a riconoscere l'uovo parassita per espellerlo dal nido. Sebbene gli uccelli parassiti abbiano sviluppato uova molto simili a quelle delle gazze.

Riferimenti

1. Darwin, C. (1859). Sulle origini delle specie mediante selezione naturale. Murray.
2. Freeman, S., & Herron, JC (2002). Analisi evolutiva. Prentice Hall.
3. Futuyma, DJ (2005). Evoluzione. Sinauer.
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6. Soler, M. (2002). Evoluzione: le basi della biologia. Progetto Sud.