Perché gli organismi viventi riescono ad adattarsi con tanta rapidità alle sfide ambientali? Questa è una delle domande che da tempo incuriosiscono i biologi evoluzionisti, ma le risposte non sono mai state del tutto chiare. Ora, una nuova ricerca suggerisce che l’evoluzione stessa potrebbe evolversi, migliorando la capacità degli esseri viventi di affrontare mutamenti improvvisi.
La vita è riuscita a prosperare persino in ambienti estremi, dove le condizioni possono cambiare rapidamente. Un esempio lampante è rappresentato dai microorganismi, che hanno dimostrato un’eccezionale capacità di sviluppare resistenza agli antibiotici in tempi brevissimi. Anche i virus patogeni, come il SARS-CoV-2 e l’influenza aviaria H5N1, sono noti per la loro straordinaria adattabilità ai sistemi immunitari degli ospiti, rendendo difficile il controllo delle infezioni.
L’evoluzione è un processo che può migliorare se stesso?
Secondo il biologo evoluzionista Luis Zaman, Professore Assistente presso l’Università del Michigan e autore principale dello studio, la capacità della vita di adattarsi potrebbe essere frutto di un meccanismo che si è affinato nel tempo.
“La vita è incredibilmente abile nel risolvere problemi. Ovunque si guardi, si nota una varietà di forme di vita incredibile, ed è sorprendente pensare che tutto ciò derivi da un antenato comune,” ha affermato Zaman. “Perché l’evoluzione è così creativa? Forse questa caratteristica si è evoluta essa stessa.”
Misurare il concetto di evolvibilità, ovvero la capacità di un organismo di evolversi più rapidamente, è estremamente complesso. L’evoluzione si basa su mutazioni genetiche che aumentano la fitness, cioè la capacità di un organismo di sopravvivere e riprodursi nel proprio ambiente. Tuttavia, la fitness non è sinonimo di evolvibilità, che riguarda invece il potenziale futuro di adattamento.
“Il concetto di evolvibilità è controverso perché implica una sorta di previsione biologica,” ha aggiunto Zaman. “Sappiamo che esiste, ma capire perché e in quali condizioni si manifesta è ancora un enigma.”
Un esperimento virtuale per studiare l’evoluzione dell’evoluzione
Per indagare su questa ipotesi, il team di Zaman ha utilizzato Avida, un ambiente computazionale in cui popolazioni digitali si evolvono secondo principi darwiniani. Il sistema è stato programmato con tre funzioni logiche “benefiche” e tre “tossiche”, paragonabili a due tipi di bacche – rosse e blu – che potevano essere nutrimento o veleno a seconda del contesto.
In alcuni scenari, l’ambiente rimaneva invariato, costringendo la popolazione a specializzarsi su un solo tipo di bacca. In altri, invece, l’ambiente cambiava ciclicamente, obbligando gli organismi virtuali ad adattarsi continuamente. Il risultato è stato sorprendente: quando le condizioni ambientali variavano periodicamente, la popolazione mostrava un aumento della capacità di mutare e adattarsi più velocemente.
I ricercatori hanno scoperto che questi cambiamenti spingevano le popolazioni a esplorare nuovi “quartieri mutazionali”, cioè regioni genetiche dove le mutazioni potevano rapidamente riconfigurare i tratti degli organismi. In altre parole, l’evoluzione stessa si stava ottimizzando.
“Quando le popolazioni si trovano in questi quartieri mutazionali, anche un singolo cambiamento genetico può riconfigurare l’intero percorso di adattamento,” ha spiegato Zaman.
Il tempo è un fattore chiave nell’evolvibilità
Uno degli aspetti più interessanti della ricerca riguarda il fattore tempo. Gli scienziati hanno variato la velocità con cui l’ambiente cambiava, testando periodi di transizione che andavano da una generazione fino a cento generazioni.
Sorprendentemente, se il cambiamento ambientale avveniva troppo rapidamente, l’evolvibilità non aumentava. Tuttavia, anche cicli lunghi centinaia di generazioni permettevano l’evoluzione di una maggiore capacità di adattamento.
“Una volta che una popolazione ha sviluppato un’elevata evolvibilità, questa caratteristica non sembra scomparire con le generazioni successive,” ha concluso Zaman.
Questi risultati suggeriscono che, una volta che un organismo ha acquisito la capacità di adattarsi più rapidamente, tale abilità può persistere nel tempo, rendendo l’evoluzione un processo sempre più efficiente.
Lo studio è stato pubblicato sulla rivista PNAS e apre nuove prospettive sulla comprensione dell’adattamento biologico.
