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La selezione naturale: adattamento all'ambiente | Il caso della Biston Betularia
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# SELEZIONE NATURALE : # ADATTAMENTO ALL'AMBIENTE
Darwin ipotizzò che tutte le popolazioni, non solo quella umana, sono potenzialmente destinate ad andare incontro a una carenza di risorse e che soltanto una piccola frazione degli individui che teoricamente potrebbero vivere in un dato habitat in realtà nasce e riesce a sopravvivere. Secondo Darwin coloro che sopravvivono sono quelli "favoriti", per usare una sua espressione, da lievi variazioni vantaggiose. Questo processo di sopravvivenza dei "favoriti" fu chiamato da Darwin selezione naturale . In termini di genetica di popolazione la selezione naturale è ora definita come tasso differenziale di riproduzione di genotipi diversi in una popolazione. Tale successo riproduttivo differenziale, che è il risultato delle interazioni tra i singoli organismi e il loro ambiente, può culminare in cambiamenti del pool genico di una popolazione,cioè nel processo evolutivo. Secondo le attuali teorie la selezione naturale è la forza principale dell'evoluzione. Che cosa viene selezionato? Ai tempi degli studi di genetica sul moscerino della frutta, quando le popolazioni venivano analizzate per individuare caratteristiche quali gli occhi bianchi e le ali corte, il termine fenotipo era sinonimo di aspetto fisico. In termini di teoria dell'evoluzione, invece, il fenotipo comprende tutti gli aspetti fisici ,fisiologi e comportamentali riscontrabili in un organismo. Un fenotipo generalmente è l'espressione di molti geni differenti. In Biston betularia il colore nero delle ali è determinato da un singolo allele; la colorazione punteggiata,invece, può essere il risultato di parecchi geni differenti e, insieme ad essa, ci sono altre strategie importanti per sfuggire ad un predatore affamato, tra cui la scelta di un ambiente giusto, la posizione immobile sul tronco dell'albero e un corretto orientamento per raggiungere un massimo effetto mimetico; tutti questi fattori sono legati a dei fattori genetici.
| Lo scienziato Kettlewell , attraverso lo studio della Biston betularia, cercò di sviluppare un teoria sull'adattamento all'ambiente cioè all'integrazione dell'organismo con l'ambiente. Ciò che distingue uno scienziato è l'atteggiamento problematico con cui si accosta alla realtà. Nel corso delle sue ricerche lo scienziato usa il metodo sperimentale di indagine. Bisogna seguire i seguenti punti: Osservazione , che può essere di tipo qualitativo o quantitativo . Una serie di osservazioni può rilevare la regolarità di un tale fenomeno, che può essere formalizzata. Essa costituisce una legge scientifica Identificazione del problema Raccolta delle informazioni Formulazione di ipotesi , cioè viene avanzata una spiegazione possibile al problema Verifica sperimentale dell'ipotesi , che si svolge con degli esperimenti Valutazione dei risultati; Comunicazione ; se la comunità scientifica giudica l'ipotesi accettabile essa è una teoria. Una teoria piega una legge scientifica , cioè l'espressione in termini generali della relazione determinata e costante tra le qualità variabili delle grandezze che caratterizzano un certo fenomeno.
# IL CASO DELLA BISTON BETULARIA
| La falena punteggiata, il cui nome scientifico è Biston betularia , era ben nota ai naturalisti inglesi del XIX secolo, i quali osservarono che si posava di solito sui tronchi e sulle rocce ricoperti da licheni ; su tale fondo, i colori chiari di queste farfalle notturne le rendevano invisibili. Fino a metà 800 tutti gli esemplari osservati erano di colore chiaro, successivamente con la crescente industrializzazione dell'Inghilterra, nel nuovo centro industriale di Manchester, venne catturata una falena di questa specie di colore scuro. Le particelle di fuliggine cominciarono ad inquinare le piante nelle vicinanze delle cittadine industriali,uccidendo i licheni e lasciando nudi i tronchi degli alberi. Nelle regioni fortemente inquinate i tronchi, e anche le rocce e il terreno, un po' alla volta diventarono neri: col passare del tempo si trovarono sempre più spesso falene nere. La sostituzione delle falene chiare con quelle nere procedette a grande velocità : dagli anni 50' in poi si poterono trovare solo poche falene chiare e queste erano lontane dai centri industriali. A causa dei venti prevalentemente occidentali le particelle inquinanti venivano trasportate verso est rispetto ai centri industriali e perciò sulle coste orientali dell'Inghilterra era più frequente la presenza della varietà nera. Le poche forme chiare erano concentrate a occidente , dove crescevano ancora i licheni.
Da dove provenivano le falene nere? Alla fine venne dimostrato che il colore nero era presente nella popolazione come una variazione naturale. Le falene nere erano sempre state presenti, ma in proporzioni minori. Ma perché allora il numero era aumentato così drasticamente? |
Alla fine degli anni 50' H.B.D. Kettlewell , un medico ma anche un collezionista dilettante di falene e di farfalle, ipotizzò che il colore delle falene fosse una protezione dagli uccelli insettivori . A dispetto della forte opposizione degli entomologi (gli scienziati che studiano gli insetti), che sostenevano di non aver mai visto un uccello mangiare una Biston betularia di qualunque colore fosse, Kettlewell iniziò a verificare la sua ipotesi . Egli fece una previsione : se avesse liberato in un'area inquinata sia falene chiare sia falene scure e se le avesse in seguito ricatturate, egli avrebbe preso più falene scure che chiare. Perché? Viceversa egli prevede che se avesse liberato in un'area non inquinata entrambi i tipi di falena, avrebbe ricatturato più falene chiare che scure. Come verifica sperimentale , Kettlewell marcò un campione di falene di ciascuna varietà, facendo attenzione a porre il segno sulla superficie inferiori delle ali, dove non poteva essere visto dagli uccelli.Poi liberò un dato numero di individui marcati in una riserva ornitologica vicino Birmighan, una zona industriale dove la popolazione locale di Biston betularia era costituita per il 90% da falene scure.Un altro campione venne liberato in una regione di campagna non inquinata del Dorset, dove solitamente non erano presenti falene nere. Egli ritornò nelle stesse località di notte con l'attrezzatura necessaria per ricatturare le falene marcate. Nell'area intorno a Birminghan recuperò il 40% delle falene nere, ma solo il 19% di quelle chiare, mentre nel Dorset recuperò il 6% di falene nere e il 12% di quelle chiare. Per risolvere la questione , in entrambe le località collocò le falene sui dei tronchi d'albero, sistemò delle cineprese nascoste per poterle riprendere e riuscì a filmare gli uccelli che in effetti selezionavano e mangiavano le falene. Come il filmato illustrò , gli uccelli erano così veloci nella cattura delle falene che non stupì il fatto che nessuno li avesse mai osservati prima. Il reperto fotografico rivelò che quando nella zona di Birminghan vennero liberate in equal numero falene chiare e nere, gli uccelli ne catturano 43 chiare e soltanto 15 nere, mentre nel Dorset catturano 126 falene ma solo 26 chiare. Kettlewell non si limitò solo all'osservazione (all'aumento del numero delle falene nere) e a formulare una spiegazione : nelle regioni fortemente inquinatele farfalle nere che si erano adattate all'ambiente erano meno facilmente visibili e pertanto meno mangiate dagli uccelli; ma escogitò anche una verifica per le sue ipotesi utilizzando metodi differenti. Nel caso delle falene, le ricerche che vennero effettuate anche negli Stati Uniti hanno dimostrato che la sostituzione delle falene chiare con quelle scure è un fatto comune nelle zone gravemente inquinate.