Secondo uno studio condotto dal Milner Center for Evolution dell’Università di Bath, le specie di uccelli che hanno rapporti sessuali multipli presentano meno mutazioni dannose. Questo studio, pubblicato su Evolution , fornisce la prima prova di come la poligamia aumenti l’efficienza della selezione naturale nelle popolazioni selvatiche.
La poligamia negli uccelli
La maggior parte degli uccelli forma un legame con un compagno solitario ogni stagione degli amori, mentre alcune specie come i cigni o le oche si accoppiano per tutta la vita.
Al contrario, alcune specie di uccelli sono poligame, avendo diversi partner per stagione riproduttiva, tuttavia, non è chiaro il motivo per cui abbiano sviluppato un diverso sistema di accoppiamento.
Un team internazionale di scienziati guidati da Bath ha analizzato i genomi di 150 specie di uccelli, provenienti da tutte le principali famiglie di uccelli e provenienti da località di tutto il mondo, comprese sei specie che sono state sequenziate per la prima volta.
Contando le differenze tra i geni ereditati dalla madre e dal padre dell’individuo (chiamate eterozigosi), sono stati in grado di stimare il livello di diversità genetica in ciascuna specie.
Hanno anche esaminato la frequenza delle mutazioni genetiche in ciascuna specie e se queste modificavano la sequenza delle proteine per le quali codificavano o se erano “silenti”. I primi, chiamati polimorfismi non sinonimi, sono spesso dannosi per l’individuo, mentre le mutazioni silenti sono generalmente innocue.
Contrariamente alle loro aspettative, hanno scoperto che le specie poligame nel complesso non erano più diverse di quelle monogame, sebbene il piccolo numero di specie con femmine poligame presentasse una diversità genetica superiore al previsto.
Hanno anche scoperto che, rispetto al numero di mutazioni silenti, le specie poligame avevano un numero significativamente inferiore di mutazioni potenzialmente dannose che modificavano la sequenza proteica.
Kees Wanders, un dottorato di ricerca. studente del Dipartimento di Scienze della Vita dell’Università di Bath è finanziato dal NERC GW4+ Doctoral Training Partnership ed è il primo autore dell’articolo.
Ha detto: “Le specie si evolvono attraverso la selezione naturale, dove le mutazioni dannose vengono rimosse dalla popolazione a lungo termine perché gli individui con la mutazione non sopravvivono abbastanza a lungo per riprodursi, o gli individui con adattamenti benefici sopravvivono più a lungo.
“Le specie tuttavia si evolvono anche attraverso la selezione sessuale, dove l’evoluzione è modellata da individui in competizione per l’accesso ai compagni in modo che solo le caratteristiche più desiderabili vengano trasmesse con successo alla prole”.
“Questa ricerca suggerisce che la selezione sessuale si allinea con la selezione naturale negli uccelli in modo che le mutazioni dannose vengano rimosse in modo più efficiente nelle popolazioni poligame, dove la selezione sessuale è particolarmente forte.
“Non sappiamo ancora esattamente perché alcune specie di uccelli siano poligame quando la maggior parte si accoppia per la stagione riproduttiva o addirittura per tutta la vita.
“Ci sono molte teorie diverse sul perché la poligamia si è evoluta in queste specie, ma abbiamo trovato la prima prova che aumenta l’efficienza della selezione naturale sradicando mutazioni dannose ed evitando gli effetti della consanguineità.
“È stato osservato in precedenza da altri in laboratorio nei moscerini della frutta, ma questa è la prima volta che è stato osservato nelle popolazioni selvatiche di uccelli.”
Il dottor Araxi Urrutia, docente senior presso il Milner Center for Evolution presso l’Università di Bath e ultimo autore dell’articolo, ha dichiarato: “Avevo l’ipotesi che nelle specie poligame, dove gli individui non riescono a trovare facilmente un compagno e devono viaggiare oltre a trovare un partner riproduttivo, ciò significherebbe che ci sarebbe più diversità genetica in queste specie.
“Siamo rimasti sorpresi nello scoprire che non c’erano prove a riguardo; abbiamo invece scoperto che queste specie presentavano meno mutazioni dannose”.
“Nonostante questo apparente vantaggio evolutivo, la maggior parte degli uccelli tende a restare unita per allevare i propri pulcini perché questo dà alla prole maggiori possibilità di sopravvivenza”.
Gli uccelli sono essenzialmente dinosauri viventi
È difficile capire come un comune passero domestico e un Tyrannosaurus Rex possano avere qualcosa in comune. Uno è un uccello che pesa meno di un grammo, l’altro un dinosauro che aveva le dimensioni di uno scuolabus e faceva pendere la bilancia a più di otto tonnellate.
Nonostante tutte le differenze, però, gli scienziati ora affermano che i due sono più strettamente correlati di quanto molti credessero. Un nuovo studio condotto da scienziati di Harvard mostra che gli uccelli sono, essenzialmente, dinosauri viventi, con teschi notevolmente simili a quelli dei loro giovani antenati.
Come riportato in un articolo del 27 maggio sulla rivista Nature , Arkhat Abzhanov, professore associato di biologia organismica ed evoluzionistica, e Bhart-Anjan Bhullar, Ph.D. studente del laboratorio di Abzhanov e primo autore dello studio, ha trovato prove che l’evoluzione degli uccelli è il risultato di un drastico cambiamento dello sviluppo.
Invece di impiegare anni per raggiungere la maturità sessuale, come facevano molti dinosauri, gli uccelli hanno accelerato il tempo – alcune specie impiegano solo 12 settimane per maturare – consentendo loro di conservare le caratteristiche fisiche dei piccoli dinosauri.
“Ciò che è interessante in questa ricerca è il modo in cui illustra l’evoluzione come fenomeno di sviluppo”, ha detto Abzhanov. “Modificando la biologia dello sviluppo delle prime specie, la natura ha prodotto l’uccello moderno – una creatura completamente nuova – che, con circa 10.000 specie, è oggi il gruppo di vertebrati terrestri di maggior successo sul pianeta”.
“L’evoluzione delle molte caratteristiche degli uccelli – cose come le piume, il volo e le forcelle – è stata tradizionalmente un problema difficile per i biologi”, ha affermato Mark Norell, presidente della divisione di paleontologia presso l’American Museum of Natural History e uno degli autori dell’articolo. coautori, hanno detto.
“Analizzando le prove fossili di scheletri, uova e tessuti molli di dinosauri simili a uccelli e di uccelli primitivi, abbiamo appreso che gli uccelli sono dinosauri teropodi viventi, un gruppo di animali carnivori che include il velociraptor. Questo nuovo lavoro fa avanzare la nostra conoscenza fornendo un potente esempio di come i cambiamenti legati allo sviluppo abbiano avuto un ruolo importante nell’origine e nell’evoluzione degli uccelli”.
Sebbene sia chiaro semplicemente osservando i teschi dei dinosauri e degli uccelli moderni che le creature sono molto diverse – i dinosauri hanno musi particolarmente lunghi e bocche irte di denti, mentre gli uccelli hanno occhi e cervelli proporzionalmente più grandi – è stata la realizzazione che i teschi degli uccelli moderni e i giovani dinosauri mostrano un sorprendente grado di somiglianza che ha dato il via allo studio.
“Nessuno aveva raccontato la grande storia dell’evoluzione della testa dell’uccello prima”, ha detto Bhullar. “C’erano stati una serie di studi più piccoli focalizzati su punti particolari dell’anatomia, ma nessuno aveva esaminato il quadro completo.
La cosa interessante è che quando lo fai, vedi che le origini delle caratteristiche che rendono speciale la testa dell’uccello si trovano in profondità nella storia dell’evoluzione degli arcosauri, un gruppo di animali che furono i dominanti carnivori per milioni di anni.
Per affrontare il problema, i ricercatori si sono rivolti a una metodologia insolita. Utilizzando scanner CT, hanno scansionato dozzine di teschi, dagli uccelli moderni ai teropodi – i dinosauri più strettamente imparentati con gli uccelli – fino alle prime specie di dinosauri.
Contrassegnando vari “punti di riferimento” – come le orbite e la cavità cranica – su ciascuna scansione, i ricercatori sono stati in grado di monitorare come il cranio ha cambiato forma nel corso di milioni di anni.
Abbiamo esaminato i teschi dell’intero lignaggio che ha dato origine agli uccelli moderni”, ha detto Abzhanov. “Abbiamo guardato indietro di circa 250 milioni di anni, agli arcosauri, il gruppo che ha dato origine ai coccodrilli e agli alligatori, nonché agli uccelli moderni. Il nostro obiettivo era osservare questi teschi per vedere come cambiavano e cercare di capire cosa realmente accadde durante l’evoluzione del cranio dell’uccello”.
Ciò che Abzhanov e colleghi hanno scoperto è stato sorprendente: mentre i primi dinosauri, anche quelli strettamente imparentati con gli uccelli moderni, subiscono grandi cambiamenti morfologici man mano che maturano, i crani degli uccelli giovani e adulti rimangono notevolmente simili.
“Questo fenomeno, in cui un cambiamento nei tempi di sviluppo di una creatura produce cambiamenti morfologici, è chiamato eterocronia, e la pedomorfosi ne è un esempio”, ha spiegato Abzhanov. “Nel caso degli uccelli, possiamo vedere che gli adulti di una specie assomigliano sempre più ai giovani dei loro antenati”.
Nel caso degli uccelli moderni, ha detto, il cambiamento è il risultato di un processo noto come progenesi, che accelera lo sviluppo sessuale dell’animale. A differenza dei loro antenati dinosauri, gli uccelli moderni impiegano molto meno tempo – solo 12 settimane in alcune specie – per raggiungere la maturità, consentendo agli uccelli di conservare le caratteristiche dei loro antenati giovani fino all’età adulta.
In definitiva, ha detto Abzhanov, il modo in cui il cranio dell’uccello si è evoluto – attraverso i cambiamenti nella linea temporale dello sviluppo – evidenzia la diversità delle strategie evolutive che sono state utilizzate nel corso di milioni di anni.
“Il fatto che si possa ottenere un successo così straordinario semplicemente modificando la tempistica relativa degli eventi nello sviluppo di una creatura è notevole”, ha affermato. “Ora comprendiamo molto meglio la relazione tra uccelli e dinosauri e possiamo dire che, quando guardiamo gli uccelli, stiamo in realtà guardando i giovani dinosauri”.
