Come nascono le specie

La velocità con cui nuove specie animali e vegetali emergono o quelle esistenti si estinguono durante l'evoluzione è di grande interesse, e non solo per gli scienziati. I tassi di formazione e di estinzione delle specie rivelano molto sul passato del nostro pianeta. Se nuove specie compaiono a brevi intervalli, ciò indica che le condizioni di vita sulla Terra dovevano essere favorevoli. D'altra parte, eventi straordinari possono scatenare un'estinzione di massa. L'esempio più famoso è la scomparsa dei dinosauri 66 milioni di anni fa, probabilmente causata dall'impatto di un meteorite o da eruzioni vulcaniche.

Deviazione misteriosa

Tuttavia, la frequenza con cui le specie sono apparse e scomparse in passato è difficile da determinare. "Nessuno era presente quando questi processi hanno avuto luogo", afferma Rachel Warnock, ricercatrice post-dottorato nel gruppo di ricerca Computational Evolution dell'ETH di Zurigo. Gli scienziati cercano quindi di dedurre i tassi di evoluzione e di estinzione con metodi indiretti. Da un lato, importanti informazioni sono fornite dai reperti fossili di diverse ere geologiche. D'altra parte, anche gli alberi filogenetici basati sulle analisi del DNA delle specie oggi viventi possono fornire indizi. I metodi statistici possono anche essere utilizzati per dedurre da questi alberi filogenetici la frequenza con cui nuove specie sono emerse e vecchie specie si sono estinte nel passato.

Il problema per gli scienziati, tuttavia, è che i due metodi citati producono spesso risultati divergenti. I tassi di evoluzione e di estinzione derivati dai reperti fossili sono spesso molto più alti di quelli ottenuti con i metodi filogenetici. Finora non era chiaro come si fosse creata questa discrepanza.

Diversi approcci combinati

Insieme ad altri scienziati, Rachel Warnock e Tanja Stadler, responsabile del gruppo di ricerca sull'evoluzione computazionale, hanno ora trovato una spiegazione. "I due metodi si basano su ipotesi diverse su come avviene la speciazione", spiega Warnock. Per questo motivo arrivano a risultati diversi. Tuttavia, se si fanno le stesse ipotesi, i risultati dei due metodi possono essere armonizzati.

I ricercatori sono riusciti a dimostrarlo utilizzando l'esempio di vari gruppi di animali, come balene, cani e bovini. Hanno potuto farlo con l'aiuto di un modello informatico appositamente sviluppato. "Con questo modello è ora possibile combinare entrambe le prospettive", spiega Warnock. I risultati del lavoro sono stati pubblicati sulla famosa rivista scientifica Nature Communications.

Approfondimenti sulla speciazione

Si ipotizza che non ci sia un solo modo, ma diversi modi in cui nascono nuove specie (vedi riquadro informativo). Ogni modalità porta a risultati diversi: Possono nascere contemporaneamente una o due nuove specie, mentre l'antenato, la vecchia specie, continua a esistere o si estingue. "Queste diverse possibilità non sono state prese esplicitamente in considerazione nei metodi statistici utilizzati per analizzare gli alberi filogenetici e i fossili", spiega Warnock. Il nuovo modello ora le incorpora, garantendo così che le informazioni basate sui fossili e quelle filogenetiche forniscano tassi di speciazione ed estinzione comparabili".

Ci sono anche indicazioni su quale modalità di speciazione deve essere stata prevalentemente all'opera in un gruppo animale o vegetale. Per esempio, dall'albero genealogico dei cetacei si può dedurre che la modalità più comune è stata la trasformazione, cioè che le vecchie specie si sono evolute in nuove (modalità 3, vedi box informativo). Il modello può quindi essere utilizzato in futuro per ottenere nuove conoscenze sull'evoluzione degli organismi. Inoltre, consente di conciliare meglio i risultati delle analisi basate sui fossili con quelli delle analisi filogenetiche.