EVOLUZIONE CONVERGENTE: IN COSA CONSISTE ED ESEMPI - BIOLOGIA - 2024

L' evoluzione convergente è l'emergere di somiglianze fenotipiche in due o più lignaggi indipendentemente. Generalmente, questo modello si osserva quando i gruppi coinvolti sono soggetti ad ambienti, microambienti o stili di vita simili che si traducono in pressioni selettive equivalenti.

Pertanto, i tratti fisiologici o morfologici in questione aumentano l'idoneità biologica (fitness) e l'abilità competitiva in tali condizioni. Quando la convergenza si verifica in un particolare ambiente, si può intuire che questo tratto è di tipo adattivo. Tuttavia, sono necessari ulteriori studi per verificare la funzionalità del tratto, utilizzando prove a sostegno del fatto che aumenta effettivamente la forma fisica della popolazione.

Esempi di caratteristiche condivise sia dai delfini che dagli ittiosauri. Sebbene i due siano molto simili, filogeneticamente parlando sono molto distanti e le caratteristiche ivi menzionate sono state acquisite indipendentemente.
Fonte: vista scettica, da Wikimedia Commons

Tra gli esempi più notevoli di evoluzione convergente possiamo citare il volo nei vertebrati, l'occhio nei vertebrati e negli invertebrati, le forme del fuso nei pesci e nei mammiferi acquatici, tra gli altri.

Cos'è l'evoluzione convergente?

Immaginiamo di incontrare due persone che sono fisicamente abbastanza simili. Entrambi hanno la stessa altezza, colore degli occhi e colore dei capelli. Anche le loro caratteristiche sono simili. Probabilmente supporremo che le due persone siano fratelli, cugini o forse parenti lontani.

Nonostante ciò, non sarebbe una sorpresa apprendere che non esiste uno stretto rapporto familiare tra le persone del nostro esempio. Lo stesso vale, su larga scala, in evoluzione: a volte forme simili non condividono un antenato comune più recente.

Cioè, durante l'evoluzione, i tratti che sono simili in due o più gruppi possono essere acquisiti indipendentemente.

Definizioni generali

I biologi usano due definizioni generali per la convergenza o convergenza evolutiva. Entrambe le definizioni richiedono che due o più lignaggi sviluppino caratteri simili tra loro. La definizione di solito incorpora il termine "indipendenza evolutiva", sebbene sia implicito.

Tuttavia, le definizioni differiscono nello specifico processo evolutivo o meccanismo richiesto per ottenere il modello.

Alcune definizioni di convergenza prive di meccanismo sono le seguenti: "evoluzione indipendente di caratteristiche simili da un tratto ancestrale", o "evoluzione di caratteristiche simili in lignaggi evolutivi indipendenti".

Meccanismi suggeriti

Al contrario, altri autori preferiscono integrare un meccanismo nel concetto di coevoluzione, al fine di spiegare il modello.

Ad esempio, "l'evoluzione indipendente di tratti simili in organismi lontanamente imparentati a causa dell'emergere di adattamenti ad ambienti o forme di vita simili".

Entrambe le definizioni sono ampiamente utilizzate negli articoli scientifici e in letteratura. L'idea cruciale alla base della convergenza evolutiva è capire che l'antenato comune dei lignaggi coinvolti possedeva uno stato iniziale diverso.

Implicazioni evolutive

Seguendo la definizione di convergenza che include un meccanismo (menzionato nella sezione precedente), questo spiega la somiglianza dei fenotipi grazie alla somiglianza delle pressioni selettive che i taxa stanno subendo.

Alla luce dell'evoluzione, questo viene interpretato in termini di adattamenti. Cioè, i tratti che si ottengono grazie alla convergenza sono adattamenti per detto ambiente, poiché aumenterebbe, in qualche modo, la loro forma fisica.

Tuttavia, ci sono casi in cui si verifica la convergenza evolutiva e il tratto non è adattivo. Cioè, i lignaggi coinvolti non sono sotto le stesse pressioni selettive.

Convergenza evolutiva contro parallelismo

In letteratura è usuale trovare una distinzione tra convergenza e parallelismo. Alcuni autori utilizzano la distanza evolutiva tra i gruppi da confrontare per separare i due concetti.

L'evoluzione ripetuta di un tratto in due o più gruppi di organismi è considerata un parallelismo se fenotipi simili si evolvono in lignaggi correlati, mentre la convergenza implica l'evoluzione di tratti simili in lignaggi separati o relativamente distanti.

Un'altra definizione di convergenza e parallelismo cerca di separarli in termini di percorsi di sviluppo coinvolti nella struttura. In questo contesto, l'evoluzione convergente produce caratteristiche simili attraverso percorsi di sviluppo differenti, mentre l'evoluzione parallela lo fa attraverso percorsi simili.

Tuttavia, la distinzione tra evoluzione parallela e convergente può essere controversa e diventa ancora più complicata quando si scende all'identificazione della base molecolare del tratto in questione. Nonostante queste difficoltà, le implicazioni evolutive relative a entrambi i concetti sono sostanziali.

Convergenza contro divergenza

Sebbene la selezione favorisca fenotipi simili in ambienti simili, non è un fenomeno applicabile in tutti i casi.

Le somiglianze, dal punto di vista della forma e della morfologia, possono portare gli organismi a competere tra loro. Di conseguenza, la selezione favorisce la divergenza tra specie che coesistono localmente, creando una tensione tra i gradi di convergenza e di divergenza attesi per un particolare habitat.

Gli individui che sono vicini e hanno una significativa sovrapposizione di nicchia sono i concorrenti più potenti, in base alla loro somiglianza fenotipica, che li porta a sfruttare le risorse in modo simile.

In questi casi, la selezione divergente può portare a un fenomeno noto come radiazione adattativa, in cui un lignaggio dà origine a specie diverse con una grande diversità di ruoli ecologici in breve tempo. Le condizioni che promuovono la radiazione adattativa includono, tra le altre, l'eterogeneità ambientale, l'assenza di predatori.

Radiazioni adattive ed evoluzione convergente sono considerate come due facce della stessa "medaglia evolutiva".

A che livello si verifica la convergenza?

Nel comprendere la differenza tra convergenza evolutiva e paralleli, sorge una domanda molto interessante: quando la selezione naturale favorisce l'evoluzione di tratti simili, si verifica sotto gli stessi geni o può coinvolgere geni e mutazioni differenti che danno luogo a fenotipi simili?

Sulla base delle prove prodotte finora, la risposta a entrambe le domande sembra essere sì. Ci sono studi che supportano entrambi gli argomenti.

Sebbene fino ad ora non ci sia una risposta concreta sul motivo per cui alcuni geni vengono "riutilizzati" nell'evoluzione evolutiva, esistono prove empiriche che cercano di chiarire la questione.

Cambiamenti che coinvolgono gli stessi geni

Ad esempio, è stato dimostrato che l'evoluzione ripetuta dei tempi di fioritura nelle piante, la resistenza agli insetticidi negli insetti e la pigmentazione nei vertebrati e negli invertebrati avviene attraverso cambiamenti che coinvolgono gli stessi geni.

Tuttavia, per alcuni tratti, solo un piccolo numero di geni può alterare il tratto. Prendiamo il caso della vista: i cambiamenti nella visione dei colori devono necessariamente verificarsi nei cambiamenti legati ai geni dell'opsina.

Al contrario, in altre caratteristiche i geni che le controllano sono più numerosi. Circa 80 geni sono coinvolti nei tempi di fioritura delle piante, ma solo in pochi sono stati evidenziati cambiamenti nel corso dell'evoluzione.

Esempi

Nel 1997, Moore e Willmer si sono chiesti quanto sia comune il fenomeno della convergenza.

Per questi autori, questa domanda rimane senza risposta. Sostengono che, sulla base degli esempi descritti finora, ci sono livelli di convergenza relativamente elevati. Tuttavia, sostengono che esiste ancora una significativa sottostima della convergenza evolutiva negli esseri organici.

Nei libri di evoluzione troviamo una dozzina di esempi classici di convergenza. Se il lettore desidera ampliare le sue conoscenze sull'argomento, può consultare il libro di McGhee (2011), dove troverà numerosi esempi in diversi gruppi dell'albero della vita.

Volo nei vertebrati

Negli esseri organici, uno degli esempi più sorprendenti di convergenza evolutiva è l'apparizione del volo in tre lignaggi di vertebrati: uccelli, pipistrelli e gli pterodattili ormai estinti.

In effetti, la convergenza negli odierni gruppi di vertebrati volanti va oltre la modifica degli arti anteriori in strutture che consentono il volo.

Una serie di adattamenti fisiologici e anatomici sono condivisi tra i due gruppi, come la caratteristica di avere intestini più corti che, si presume, riducono la massa dell'individuo durante il volo, rendendolo meno costoso e più affettivo.

Ancora più sorprendente, diversi ricercatori hanno trovato convergenze evolutive all'interno di gruppi di pipistrelli e uccelli a livello familiare.

Ad esempio, i pipistrelli della famiglia Molossidae sono simili ai membri della famiglia Hirundinidae (rondini e alleati) negli uccelli. Entrambi i gruppi sono caratterizzati da volo rapido, ad alta quota, esibendo ali simili.

Allo stesso modo, i membri della famiglia Nycteridae convergono sotto vari aspetti con i passeriformi (Passeriformes). Entrambi volano a bassa velocità e hanno la capacità di manovrare attraverso la vegetazione.

L'ay-aye e i roditori

Un eccezionale esempio di convergenza evolutiva si trova analizzando due gruppi di mammiferi: gli aye-ieri e gli scoiattoli.

Oggi l'aye-aye (Daubentonia madagascariensis) è classificato come primate lemuriforme endemico del Madagascar. La loro dieta insolita è fondamentalmente composta da insetti.

Pertanto, l'aye-aye ha adattamenti che sono stati correlati alle sue abitudini trofiche, come l'udito acuto, l'allungamento del dito medio e i denti con incisivi in ​​crescita.

In termini di dentiera, assomiglia a quella di un roditore in diversi modi. Non solo nell'aspetto degli incisivi, condividono anche una formula dentale straordinariamente simile.

L'aspetto tra i due taxa è così sorprendente che i primi tassonomi classificarono l'aye-aye, insieme agli altri scoiattoli, nel genere Sciurus.

Riferimenti

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